مدتها تصور میشد که طراحی بالههای مارپیچی تنها گزینه برای استفاده در محیطهایی است که به مواد سنگین، طول عمر طولانی و استحکام کلی نیاز دارند. تصور میشد که سیمپیچهای بالهای برای سختیهای بسیاری از کاربردهای صنعتی بسیار شکننده هستند. اما در چند دهه اخیر، استفاده از مبدل های حرارتی به سبک پره های صفحه ای برای استفاده در کاربردهای صنعتی رایج تر شده است.
این بدان معنا نیست که کویل های پره صفحه ای جایگزین باله مارپیچی شده اند. هنوز کاربردهای بیشماری وجود دارد که در آن کویلهای بالههای مارپیچی بهترین گزینه هستند، اما فرآیندهای جدیدی که امکان مواردی مانند سنجهای سنگینتر بالهها را فراهم میکنند، بدین معناست که گزینههای بالههای صفحهای برای کاربردهایی که قبلاً فقط ساختارهای بالههای مارپیچی در نظر گرفته میشد، محبوبتر شدهاند.
در این پست، ما در مورد هر دو نوع مبدل حرارتی بحث خواهیم کرد - برخی از جزئیات نحوه ساخت آنها و مزایای هر کدام.
باله بشقاب
در یک مبدل حرارتی بالهای صفحهای، لولهها از طریق یک سری «پرههای» فلزی وارد میشوند. این باله ها با استفاده از یک رول پیوسته از فلز (0.004 تا 0.032 اینچ) - برای مثال مس یا آلومینیوم - ساخته می شوند که از طریق پرس تغذیه می شود که سوراخ هایی برای لوله ها ایجاد می کند و ورق را به اندازه برش می دهد. برای انجام این کار، پرس ها از چندین نوع قالب مختلف استفاده می کنند که امکان پیکربندی متغیر باله ها در هر اینچ (FPI)، فاصله لوله تا لوله و قطر لوله را فراهم می کند.
سپس لوله ها از طریق باله ها وارد می شوند. سپس، لوله ها منبسط می شوند تا یک پیوند مطمئن در بسته باله ایجاد کنند تا انتقال حرارت بین لوله ها و باله ها به حداکثر برسد. این را می توان از طریق یک فرآیند مکانیکی یا با استفاده از آب تحت فشار انجام داد.
مزایا
1. تنوع گزینه های مواد: در کویل های پره صفحه ای، باله ها را می توان از هر تعداد مواد ساخت. برخی از نمونه های محبوب عبارتند از مس، آلومینیوم، فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ، با موادی مانند مس نیکل که کمتر رایج هستند اما ناشنیده نیستند.
2. تنوع امکانات پیکربندی سطح باله: پره ها را می توان با استفاده از انواع الگوها و پیشرفت ها ساخت که کارهایی مانند افزایش تلاطم هوا یا تمیز کردن سیم پیچ را آسان تر می کند، از جمله عملکردهای دیگر. برخی از سطوح باله معروف عبارتند از:
باله تخت
باله راه راه
باله موج سینوسی
باله لنس برجسته
باله لووردار
3. عملکرد انتقال حرارت: سیمپیچهای باله صفحه میتوانند ضریب انتقال حرارت بهتری را در سمت هوا نسبت به بالههای مارپیچی ارائه دهند، زیرا سطح ثانویه بزرگتری دارند، به این معنی که انرژی از طریق سیمپیچ با کارایی بیشتری منتقل میشود.
4. تنوع چگالی باله: طراحی مبدل های حرارتی پره های صفحه ای امکان ایجاد طیف وسیعی از چگالی باله ها را با محدوده معمولی 1 تا 25 FPI فراهم می کند. سیم پیچ هایی با باله های پیچیده مارپیچی استاندارد در این قسمت محدودتر هستند، با 4 تا 13 FPI یک محدوده معمولی است، اما برخی از باله های پیچیده شده مارپیچی با ارتفاع باله های بسیار کم می توانند FPI بسیار بیشتری را به دست آورند.
باله مارپیچی
باله های پیچیده شده مارپیچی که به آن طرح باله مارپیچی نیز می گویند، اساساً همین هستند - یک باله مارپیچ شکل که دور یک لوله پیچیده شده است. برخلاف طرحهای بالههای صفحهای، که شامل چندین لوله است که از یک باله مشترک عبور میکنند، بالههای پیچیده شده مارپیچی شامل این است که هر لوله در تمام طول خود توسط بالههای مارپیچی احاطه شده است.
مزایا
1. پتانسیل برای جایگزینی آسان: برخلاف طرحهای بالههای صفحهای، که در آنها برداشتن و جایگزینی اجزای جداگانه میتواند نسبت به جایگزینی کل سیمپیچ مقرون به صرفهتر باشد، برخی از طرحهای پیچیدهشده مارپیچی اجازه میدهند تا در صورت آسیب دیدن لولهها به راحتی تعویض شوند.
2. تماس و اتصال بسیار خوب باله به لوله (مخصوصاً در هنگام استفاده از روش باله جاسازی شده): چند روش مختلف برای ساخت یک لوله پره دار پیچیده شده مارپیچی وجود دارد. روش باله تعبیه شده بهترین پیوند پره به لوله را ایجاد می کند و می تواند در دماهای بالاتر استفاده شود، در حالی که گزینه های لبه پیچ و L-foot برای کاربردهای دمای پایین تر مناسب تر هستند.
• زخم لبه - نواری از مواد باله در جهت عمود بر روی لوله پیچیده می شود و یک باله مارپیچی پیوسته در طول لوله ایجاد می کند. باله و لوله توسط کشش به هم متصل می شوند.
• روکش یا پایه «L» – نواری از مواد باله بر روی لوله قرار می گیرد به گونه ای که بخشی از نوار باله 90 درجه خم می شود به موازات لوله قرار می گیرد و یک «پا» ایجاد می کند. این پا ناحیه تماس باله با لوله را افزایش می دهد و انتقال حرارت اضافی را فراهم می کند. این روش همچنین بر یک پیوند کششی متکی است.
• تعبیه شده: برای این روش یک شیار بر روی سطح لوله شخم زده شده و نوار باله به داخل شیار پیچیده می شود. لبه های شیار روی لبه باله به سمت پایین فشار داده می شود تا باله در جای خود قفل شود. این روش باعث می شود که خود ماده لوله با باله پیوند بخورد، پیوندی که حتی در کاربردهای دمای بالا نیز حفظ می شود.
3. گزینه های بیشتر مواد در دماهای بالا: برای کاربردهایی که شامل دمای هوا بین 400 تا 700 درجه فارنهایت است، پره های مارپیچی ساخته شده از آلومینیوم و فولاد امکان پذیر است، در حالی که سیم پیچ های پره صفحه ای باید با استفاده از پره ها و لوله های فولادی هنگام کار در چنین دماهایی ساخته شوند.
