Довгий час вважалося, що конструкція спірального ребра була єдиним варіантом для використання в середовищах, які вимагали важких матеріалів, тривалого терміну служби та загальної міцності. Вважалося, що пластинчаті котушки надто крихкі для суворих умов багатьох промислових застосувань. Але протягом останніх кількох десятиліть стало все частіше бачити пластинчасті теплообмінники, які використовуються в промислових цілях.
Це не означає, що котушки з пластинчастого ребра замінили спіральне ребро. Існують численні додатки, де спірально-ребристі котушки є найкращим варіантом, але нові процеси, які дозволяють такі речі, як більші розміри ребер, означають, що пластинчаті ребра стали більш популярними для застосувань, де раніше розглядалися лише конструкції зі спіральними ребрами.
У цій публікації ми обговоримо обидва типи теплообмінників – деякі деталі їх конструкції та переваги кожного.
Плавець пластинчастий
У теплообміннику з пластинчастими ребрами трубки вставляються через серію металевих «ребр». Ці ребра виготовляються з використанням безперервного рулону (0,004 дюйма до 0,032 дюйма) металу – наприклад, міді або алюмінію – який подається через прес, який пробиває отвори для труб і розрізає лист за розміром. Щоб досягти цього, преси використовують кілька різних типів матриць, які дозволяють змінювати конфігурацію ребер на дюйм (FPI), відстань між трубами та діаметр труб.
Потім через ребра вставляють трубки. Далі труби розширюються, щоб утворити надійний зв’язок усередині пакету ребер, щоб максимізувати теплообмін між трубками та ребрами. Це може бути досягнуто за допомогою механічного процесу або за допомогою води під тиском.
Переваги
1. Різноманітність варіантів матеріалів: у котушках пластинчастого ребра ребра можна виготовляти з будь-якої кількості матеріалів. Деякими популярними прикладами є мідь, алюміній, вуглецева сталь і нержавіюча сталь, а такі матеріали, як мідь-нікель, є менш поширеними, але не чуваними.
2. Різноманітність можливостей конфігурації поверхні ребер: ребра можна виготовляти за допомогою різноманітних візерунків і вдосконалень, які, серед інших функцій, наприклад, збільшують турбулентність повітря або полегшують очищення котушки. Деякі популярні поверхні плавників:
Плоский плавник
Рифлений плавник
Плавник синусоїди
Піднятий плавник списи
Жалюзійний плавник
3. Ефективність теплопередачі: пластинчасті реберні котушки можуть забезпечувати кращий коефіцієнт теплопередачі на стороні повітря, ніж той, що забезпечується спіральними ребрами через більшу площу вторинної поверхні, що означає, що енергія передається через котушку більш ефективно.
4. Варіативність щільності ребер: Конструкція пластинчастих теплообмінників дозволяє використовувати широкий діапазон щільностей ребер із типовим діапазоном від 1 до 25 FPI. Котушки зі стандартними спіральними ребрами, як правило, більш обмежені в цій області, з 4 до 13 FPI є типовим діапазоном, але деякі спіральні плавники з дуже низькою висотою ребер можуть досягти набагато більшого FPI.
Спіральний плавник
Спіралеподібні ласта, які також називаються гвинтовими плавниками, по суті є саме цим – спіралевидними плавниками, обгорнутими навколо трубки. На відміну від пластинчастих ребристих конструкцій, які включають кілька трубок, що проходять через спільне ребро, спіралеподібні ребра передбачають, що кожна трубка оточена спіральними ребрами по всій довжині.
Переваги
1. Потенціал для легкої заміни: на відміну від конструкцій пластинчатих пластин, де видалення та заміна окремих компонентів може бути менш економічним, ніж заміна всієї котушки, певні спіральні конструкції дозволяють легко замінити трубки, якщо вони будуть пошкоджені.
2. Дуже хороший контакт між ребрами та трубками (особливо при використанні методу вбудованого ребра): існує кілька різних методів, які використовуються для виготовлення спірально обгорнутої ребристої труби. Метод вбудованого ребра створює найкраще зчеплення ребра з трубою та може використовуватися при більш високих температурах, тоді як варіанти з намотуванням на край і L-подібною лапкою краще підходять для нижчих температур.
• Намотування краю – смужка реберного матеріалу намотується на трубу перпендикулярно, утворюючи суцільне спіралеподібне ребро вздовж довжини труби. Плавець і трубка скріплені натягом.
• Обертання або «L»-нога — смужка плавного матеріалу накладається на трубку таким чином, що частина смужки плавника згинається на 90° і лягає паралельно трубці, створюючи «ніжку». Ця ніжка збільшує площу контакту ребра з трубкою, забезпечуючи додаткову тепловіддачу. Цей метод також ґрунтується на зв’язку натягу.
• Вбудований: для цього методу на поверхні труби робиться канавка, у яку замотується реберна смужка. Краї канавки засунуті назад через край ребра, щоб зафіксувати ребро на місці. Завдяки цьому методу сам матеріал труби з’єднується з ребром, і цей зв’язок зберігається навіть при високій температурі.
3. Більше варіантів матеріалів при високих температурах: для застосувань, які включають температуру повітря від 400 до 700°F, можливими є ребра, загорнуті в спіраль, виготовлені з алюмінію та сталі, тоді як котушки з пластинчастими ребрами повинні бути виготовлені з використанням сталевих ребер і труб під час роботи за таких температур.
