Пластинчато-ребристый теплообменник — это тип конструкции теплообменника, в которой пластины и ребристые камеры используются для передачи тепла между жидкостями, чаще всего газами. Его часто относят к категории компактных теплообменников, чтобы подчеркнуть его относительно высокое соотношение площади поверхности теплопередачи к объему. Пластинчато-ребристый теплообменник широко используется во многих отраслях промышленности, в том числе в аэрокосмической промышленности благодаря своим компактным размерам и легкому весу, а также в криогенике, где используется его способность облегчать теплообмен при небольших перепадах температур.[1]
Пластинчато-ребристые теплообменники из алюминиевого сплава, часто называемые паяными алюминиевыми теплообменниками, использовались в авиационной промышленности более 75 лет и были внедрены в индустрию криогенного разделения воздуха примерно во время Второй мировой войны, а вскоре после этого и в криогенных процессах на химических предприятиях, таких как переработка природного газа. Они также используются в железнодорожных двигателях и автомобилях. Пластинчатые ребра из нержавеющей стали используются в самолетах уже более 35 лет и в настоящее время все чаще применяются на химических заводах.[2]
Первоначально он был разработан итальянским механиком Паоло Фрунчилло. Пластинчато-ребристый теплообменник состоит из слоев гофрированных листов, разделенных плоскими металлическими пластинами, обычно алюминиевыми, для создания ряда оребренных камер. Отдельные потоки горячей и холодной жидкости протекают через чередующиеся слои теплообменника и закрыты по краям боковыми решетками. Основные компоненты пластинчато-ребристого теплообменника. Тепло передается от одного потока через интерфейс ребер к пластине сепаратора и через следующий набор ребер в соседнюю жидкость. Ребра также служат для повышения структурной целостности теплообменника и позволяют ему выдерживать высокое давление, обеспечивая при этом увеличенную площадь поверхности для теплопередачи.
Конструкция пластинчато-ребристых теплообменников обладает высокой степенью гибкости, поскольку они могут работать с любой комбинацией газа, жидкости и двухфазных жидкостей.[3] Также обеспечивается теплообмен между несколькими технологическими потоками[4] благодаря различным высотам и типам ребер, а также различным точкам входа и выхода, доступным для каждого потока.
Основными четырьмя типами плавников являются: простые, относящиеся к простым треугольным или прямоугольным конструкциям с прямыми ребрами; «елочка», где плавники расположены вбок, образуя зигзагообразный путь; а также зубчатые и перфорированные, которые относятся к вырезам и перфорациям в ребрах для увеличения распределения потока и улучшения теплопередачи. Различные конструкции ребер для пластинчато-ребристых теплообменников. Недостаток пластинчато-ребристых теплообменников заключается в том, что они склонны к загрязнению из-за небольших каналов потока. Они также не подлежат механической очистке и требуют других процедур очистки и надлежащей фильтрации для работы с потенциально загрязняющими потоками.
