Дълго време се смяташе, че дизайнът на спирални перки е единственият вариант за използване в среди, които изискват тежки материали, дълъг живот и цялостна здравина. Счита се, че намотките с пластинчати ребра са твърде крехки за суровите условия на много индустриални приложения. Но през последните няколко десетилетия става все по-често да се виждат топлообменници в стил пластинчати перки, използвани за група в индустриални приложения.
Това не означава, че намотките с пластинчати перки са заменили спиралните перки. Все още има безброй приложения, при които намотките със спирални перки са най-добрият вариант, но новите процеси, които позволяват неща като по-големи размери на перките, означават, че опциите за пластинчати перки са станали по-популярни за приложения, при които преди са се разглеждали само конструкции със спирални ребра.
В тази публикация ще обсъдим и двата вида топлообменници - някои подробности за това как са конструирани и предимствата на всеки.
Плоча перка
В топлообменник с пластинчати перки, тръбите се вкарват през серия от метални "перки". Тези ребра се изработват с помощта на непрекъсната ролка от (0,004” до 0,032”) метал – мед или алуминий, например – който се подава през преса, която пробива дупки за тръби и изрязва листа по размер. За да постигнат това, пресите използват няколко различни вида матрици, които позволяват променливи конфигурации на перки на инч (FPI), разстояние между тръби и диаметър на тръбата.
След това през ребрата се вкарват тръби. След това тръбите се разширяват, за да образуват сигурна връзка в пакета с перки, за да се увеличи максимално преносът на топлина между тръбите и перките. Това може да се постигне чрез механичен процес или чрез използване на вода под налягане.
Предимства
1. Разнообразие от опции за материали: В намотките с пластинчати ребра ребрата могат да бъдат направени от произволен брой материали. Някои популярни примери са мед, алуминий, въглеродна стомана и неръждаема стомана, като материали като мед-никел са по-рядко срещани, но не и нечувани.
2. Разнообразие от възможности за конфигурация на повърхността на перките: Перките могат да бъдат направени с помощта на различни модели и подобрения, които правят неща като увеличаване на турбуленцията на въздуха или улесняване на почистването на бобината, наред с други функции. Някои популярни повърхности на перките са:
Плоска перка
Вълнообразна перка
Синусоидална перка
Повдигната перка на копието
Резлива перка
3. Ефективност на пренос на топлина: Намотките с пластинчати ребра могат да осигурят по-добър коефициент на топлопреминаване от страната на въздуха в сравнение с този, осигурен от спирално обвити ребра поради по-голямата вторична повърхност, което означава, че енергията се пренася през намотката по-ефективно.
4. Променливост на плътността на ребрата: Дизайнът на пластинчатите топлообменници позволява широк спектър от плътности на ребрата, с типичен диапазон от 1 до 25 FPI. Намотките със стандартни спирално обвити перки обикновено са по-ограничени в тази област, като 4 до 13 FPI са типичен диапазон, но някои спирално обвити перки с много ниска височина на перките могат да постигнат много по-голям FPI.
Спирална перка
Наричани още дизайн на спирални перки, спираловидните перки са по същество точно това - перка с форма на спирала, увита около тръба. За разлика от дизайна на пластинчатите перки, който включва множество тръби, преминаващи през обща перка, спираловидните перки включват всяка тръба, заобиколена от спирални перки по цялата си дължина.
Предимства
1. Потенциал за лесна подмяна: За разлика от дизайните на пластинчатите перки, където премахването и подмяната на отделни компоненти може да бъде по-малко икономично от подмяната на цялата намотка, някои спирално обвити дизайни позволяват тръбите да бъдат лесно сменени, ако една се повреди.
2. Много добър контакт и връзка перка-тръба (особено при използване на метод на вградена перка): Има няколко различни метода, използвани за направата на спираловидно увита ребра тръба. Методът на вградените перки създава най-добрата връзка между перка и тръба и може да се използва при по-високи температури, докато вариантите с навиване на ръбове и L-крак са по-подходящи за приложения с по-ниска температура.
• Навиване на ръба – лента от материал за перки се навива върху тръбата в перпендикулярна ориентация, създавайки непрекъсната спирална перка по дължината на тръбата. Перката и тръбата са свързани чрез опън.
• Опаковане или „L“ краче – лента от материал за перки се поставя върху тръбата по такъв начин, че част от лентата за перки се огъва на 90° и лежи успоредно на тръбата, създавайки „крак“. Този крак увеличава контактната площ на перките с тръбата, осигурявайки допълнителен топлопренос. Този метод също разчита на опъната връзка.
• Вградено: За този метод на повърхността на тръбата се изорава жлеб и лентата с перки се навива в жлеба. Ръбовете на жлеба се избутват обратно надолу над ръба на перката, за да я заключат на място. Този метод кара самия материал на тръбата да се свързва с перката, връзка, която се поддържа дори при приложения с висока температура.
3. Повече опции за материали при високи температури: За приложения, които включват температури на въздуха между 400 и 700° F, спираловидно увити ребра, изработени от алуминий и стомана, са възможни, докато намотките с пластинчати ребра трябва да бъдат направени с помощта на стоманени ребра и тръби, когато работят при такива температури.
