Plaka kanatlı eşanjör - Plate fin heat exchanger
Plaka kanatlı ısı eşanjörü , ısıyı akışkanlar arasında aktarmak için plakalar ve kanatlı odalar kullanan bir tür ısı eşanjörü tasarımıdır . Nispeten yüksek ısı transfer yüzey alanı-hacim oranını vurgulamak için genellikle kompakt bir ısı eşanjörü olarak kategorize edilir . Plaka kanatlı ısı eşanjörü, kompakt boyutu ve hafif özellikleri nedeniyle havacılık ve uzay endüstrisinin yanı sıra küçük sıcaklık farklarıyla ısı transferini kolaylaştırma yeteneğinin kullanıldığı kriyojenikler de dahil olmak üzere birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.
Genellikle Lehimli Alüminyum Isı Eşanjörleri olarak adlandırılan alüminyum alaşımlı plaka kanatlı ısı eşanjörleri, uçak endüstrisinde 60 yıldan fazla bir süredir kullanılmaktadır ve ikinci dünya savaşı sırasında kriyojenik hava ayırma endüstrisinde ve kısa bir süre sonra kriyojenik işlemlerde benimsenmiştir. Doğal Gaz İşleme gibi kimyasal tesislerde. Ayrıca demiryolu motorlarında ve motorlu araçlarda da kullanılırlar. Paslanmaz çelik plaka kanatlar 30 yıldır uçaklarda kullanılmaktadır ve şimdi kimya fabrikasında kurulmaktadır.
Plaka kanatlı ısı eşanjörlerinin tasarımı
Başlangıçta bir İtalyan tamirci Paolo Fruncillo tarafından tasarlandı. Bir plaka kanatlı ısı eşanjörü, bir dizi kanatlı oda oluşturmak için tipik olarak alüminyum olan düz metal plakalarla ayrılmış oluklu levha katmanlarından yapılır. Ayrı sıcak ve soğuk sıvı akışları, ısı eşanjörünün değişen katmanlarından akar ve kenarlarda yan çubuklarla çevrelenir.
Isı, bir akıştan kanat ara yüzü yoluyla ayırıcı plakaya ve bir sonraki kanat takımı aracılığıyla bitişik sıvıya aktarılır. Kanatlar ayrıca ısı eşanjörünün yapısal bütünlüğünü arttırmaya ve ısı transferi için genişletilmiş bir yüzey alanı sağlarken yüksek basınçlara dayanmasına izin vermeye de hizmet eder.
Plakalı kanatlı ısı eşanjörü tasarımında, gaz, sıvı ve iki fazlı akışkanların herhangi bir kombinasyonu ile çalışabildikleri için yüksek derecede esneklik mevcuttur. Her akış için farklı giriş ve çıkış noktaları olarak çeşitli kanat yükseklikleri ve türleri ile birden fazla işlem akışı arasındaki ısı transferi de sağlanır.
Dört ana kanat türü şunlardır: düz , basit düz kanatlı üçgen veya dikdörtgen tasarımlara atıfta bulunan; zikzak bir yol sağlamak için yüzgeçlerin yanlara yerleştirildiği balıksırtı ; ve akış dağılımını artırmak ve ısı transferini iyileştirmek için kanatlardaki kesiklere ve deliklere atıfta bulunan tırtıklı ve delikli .
Plaka kanatlı ısı eşanjörlerinin bir dezavantajı, küçük akış kanalları nedeniyle kirlenmeye meyilli olmalarıdır . Ayrıca mekanik olarak temizlenemezler ve potansiyel olarak kirlenmeye neden olan akışlarla çalışmak için başka temizleme prosedürleri ve uygun filtreleme gerektirirler.
Akış düzenlemesi
Plaka kanatlı bir ısı eşanjöründe kanatlar kolaylıkla yeniden düzenlenebilir. Bu, iki sıvının çapraz akış, ters akış, çapraz ters akış veya paralel akış ile sonuçlanmasına izin verir. Kanatlar iyi tasarlanmışsa, plakalı kanatlı ısı eşanjörü mükemmel bir karşı akım düzenlemesinde çalışabilir.
Maliyet
Plaka kanatlı ısı eşanjörlerinin maliyeti, imalat sırasında gerekli olan daha yüksek detay seviyesi nedeniyle genellikle geleneksel ısı eşanjörlerinden daha yüksektir. Bununla birlikte, bu maliyetler, eklenen ısı transferi ile sağlanan maliyet tasarrufuyla genellikle daha ağır basabilir. Ek olarak, kanatçıklar genellikle daha kompakt bir tasarım sağlar, yani daha az malzeme gerekir. Malzemelerin aşındırıcı olmayan özellikleri nedeniyle pahalı olabileceği uygulamalarda, örneğin kompakt yapı, önemli maliyet tasarruflarına yol açabilir.
Plakalı ısı eşanjörleri, genellikle sıvıların kirlenme olasılığının düşük olduğu endüstrilerde uygulanır. Plaka kanatlı ısı eşanjöründeki ince kanalların yanı sıra hassas tasarım, temizliği zorlaştırır veya imkansız hale getirir.
Plaka kanatlı ısı eşanjörlerinin uygulamaları şunları içerir:
- Doğal gaz sıvılaştırma
- Kriyojenik hava ayırma
- Amonyak üretimi
- Açık deniz işleme
- nükleer mühendislik
- sentez gazı üretimi
- Sızdırma havasının ve kabin havasının uçakla soğutulması
Ayrıca bakınız
Referanslar
Coulson, J. ve Richardson, J (1999). Kimya Mühendisliği- Akışkan Akışı. Isı Transferi ve Kütle Transferi - Hacim 1; Reed Eğitim ve Profesyonel Yayıncılık LTD