Пластинчаті теплообмінники зазвичай складаються з перегородок, ребер, ущільнень і направляючих лопаток. Ребра, напрямні лопатки та ущільнювачі розміщені між двома сусідніми перегородками, утворюючи сендвіч, який називається каналом. Такі сендвічі складаються відповідно до різних схем потоку рідини та паяються в одне ціле, щоб утворити пучок пластин. Пучок пластин є ядром пластинчасто-ребристого теплообмінника.
Особливості пластинчасто-ребристих теплообмінників
(1) Висока ефективність теплопередачі. Оскільки ребра заважають рідині, прикордонний шар постійно порушується, тому він має великий коефіцієнт тепловіддачі. У той же час, оскільки перегородки та ребра дуже тонкі та мають високу теплопровідність, пластинчасто-ребристий теплообмінник може досягти дуже високої ефективності.
(2) Компактний. Оскільки пластинчасто-ребристий теплообмінник має розширену вторинну поверхню, його питома площа може досягати 1000㎡/м3.
(3) Легкий. Причина в тому, що він компактний і в основному виготовлений з алюмінієвого сплаву. Зараз стали також масово виробляти сталь, мідь, композиційні матеріали тощо.
(4) Сильна адаптивність. Пластинчасто-ребристий теплообмінник може бути використаний для: газ-газ, газ-рідина, рідина-рідина, теплообмін між різними рідинами, а також фазовий теплообмін із сукупними змінами стану. Завдяки розташуванню та поєднанню каналів потоку він може адаптуватися до різних умов теплообміну, таких як протитечія, перехресний потік, багатопотоковий потік і багатопрохідний потік. Завдяки комбінації послідовного, паралельного та послідовно-паралельного між блоками він може задовольнити потреби теплообміну великого обладнання. У промисловості його можна стандартизувати та масово виробляти, щоб зменшити витрати, а взаємозамінність можна розширити за допомогою комбінації будівельних блоків.
(5) Вимоги до виробничого процесу суворі, а процес складний.
(6) Його легко забивати, він не стійкий до корозії, його важко чистити та ремонтувати. Тому його можна використовувати лише в тих випадках, коли теплообмінне середовище є чистим, не викликає корозії, нелегко утворювати накип, важко осаджуватися та нелегко засмічуватися.
З точки зору механізму теплообміну пластинчасто-ребристий теплообмінник все ще належить до перегородкового теплообмінника. Його головна особливість полягає в тому, що він має розширену вторинну поверхню теплообміну (ребро), тому процес теплообміну здійснюється не тільки на первинній поверхні теплообміну (перегородці), а й на вторинній поверхні теплообміну. На додаток до тепла з високотемпературної сторони середовища, яке переливається в низькотемпературну сторону середовища з первинної поверхні, частина тепла також передається вздовж напрямку висоти поверхні ребра, тобто вздовж напрямку висоти ребро, перегородка подає тепло, а потім тепло передається низькотемпературній бічній середовищі шляхом конвекції. Оскільки висота ребра значно перевищує товщину ребра, процес теплопровідності вздовж напрямку висоти ребра подібний до теплопровідності однорідного тонкого напрямного стрижня. У цей час термічний опір ребра не можна ігнорувати. Найвища температура на обох кінцях ребра дорівнює температурі перегородки. Коли ребро та середовище виділяють тепло шляхом конвекції, температура продовжує знижуватися до температури середовища в середній частині ребра.
Застосування пластинчасто-ребристих теплообмінників
Пластинчаті теплообмінники все ширше використовуються в різних галузях промисловості завдяки їхній чудовій продуктивності та сучасній технології.
1. Обладнання для поділу повітря: використання пластинчатих теплообмінників у головному теплообміннику, переохолоджувачі, випарнику конденсатора та інших низькотемпературних теплообмінниках обладнання для поділу повітря може заощадити інвестиції в обладнання та витрати на встановлення, а також зменшити споживання енергії одиницею.
2. Нафтохімія: Пластинчаті теплообмінники мають такі переваги, як велика технологічна потужність, хороший ефект розділення та низьке споживання енергії. Вони використовувалися в таких процесах, як глибоке холодне відділення етилену, промивання синтетичним аміачним азотом, природний газ, відділення та зрідження газу нафтових родовищ.
3. Інженерне обладнання: після більш ніж 20 років досліджень і практики країни в усьому світі масово виробляють і використовують пластинчато-ребристі теплообмінники в автомобілях, радіаторах локомотивів, масляних радіаторах екскаваторів, радіаторах холодильників і радіаторах трансформаторів високої потужності.
4. Надпровідність і космічна технологія: Розвиток низькотемпературної надпровідності і космічної технології забезпечив новий спосіб застосування пластинчатих теплообмінників. Пластинчаті теплообмінники використовувалися як на американському космічному кораблі «Аполлон», так і на китайському космічному кораблі «Шеньчжоу».
