Os trocadores de calor de placa e os trocadores de calor de cinto de tubo são dois tipos principais de trocadores de calor compactos, amplamente utilizados em automóveis, máquinas de construção, compressores de ar,Ar condicionado e refrigeraçãoUma análise comparativa pormenorizada é realizada a seguir a partir de múltiplas dimensões, incluindo estrutura, processo de fabricação, desempenho, aplicação e custo.
I. Comparação da estrutura central e do princípio de funcionamento
1. Trocador de calor de cintura de tubo
1Estrutura:É constituído por tubos planos e barbatanas de arrefecimento onduladas empilhadas alternadamente e unidas por solda, tal como mostrado na figura 1.
2Princípio de funcionamento:Fluido de alta temperatura (por exemplo, refrigerante, refrigerante) flui dentro dos tubos planos.O calor é transferido através das paredes do tubo para as barbatanas, o que o dissipa no ar.
Figura 1: Estrutura típica de um trocador de calor de cintura de tubo
2. Trocador de calor de pinta de placa
1Estrutura:Composto por três elementos básicos: folhas de separação, barras laterais e barras laterais, conforme mostrado na figura 2.
2Princípio de funcionamento:As barbatanas são colocadas entre duas folhas de separação e seladas nos lados com barras laterais, formando uma "unidade de placa-barbatanas" ou "passagem de fluxo".fluidos frios e quentes) podem fluir em passagens separadas, trocando calor através das folhas de separação.
Figura 2: Estrutura típica de um trocador de calor de placas
II. Análise comparativa dos trocadores de calor de placas-finas e de tubos-cintos
| Aspecto da comparação |
Trocador de calor de barbatana de placa |
Trocador de calor de cintura de tubo |
Análise e conclusão |
| Estrutura do núcleo |
Folhas de separação + barras laterais |
Tubos planos + barbatanas onduladas |
A estrutura das barbatanas é mais complexa, compacta e tem passagens de fluxo mais claramente definidas. |
| Processo de Fabricação |
É muito complexo, requer várias etapas de precisão: formação de barbatanas, montagem de passagens, solda a vácuo, etc. |
Relativamente simples, envolve principalmente a montagem de tubos e solda protegida por nitrogénio. |
O processo de cinta de tubo é maduro com alta automação. |
| Eficiência de transferência de calor |
Diversos tipos de barbatanas (planas, dentadas, perfuradas, onduladas, etc.) permitem a otimização para as condições, aumentando muito a área da superfície e a turbulência. |
As barbatanas onduladas perturbam eficazmente a camada de fronteira do ar, aumentando a transferência de calor. |
A placa-fin normalmente supera a cinta-tubo e é representativa dos trocadores de calor compactos de alta eficiência. |
| Resistência à pressão |
A estrutura de passagem selada formada por folhas de separação e barras laterais é robusta, capaz de suportar uma pressão interna mais elevada. |
Os próprios tubos planos resistem bem à pressão, mas as juntas de brasagem entre as barbatanas e os tubos são pontos fracos potenciais. |
A placa-fin tem uma clara vantagem em aplicações de alta pressão (por exemplo, intercoolers de compressor de ar, resfriamento a gás de alta pressão). |
| Compactitude e peso leve |
Excelente, área de transferência de calor muito grande por unidade de volume, estrutura compacta, peso leve. |
- Está bem. |
A placa-fin tem uma vantagem absoluta em aplicações que exigem "pequeno tamanho, alta capacidade de arrefecimento". |
| Compatibilidade com os meios de comunicação |
Muito flexível, capaz de conceber várias passagens independentes dentro de um único núcleo para troca de calor entre dois ou mais meios (por exemplo, óleo-água-ar). |
Os canais de tubos maiores oferecem uma tolerância ligeiramente maior para sujeira e partículas. |
A placa-fin é a escolha ideal para a implementação de redes de troca de calor complexas (por exemplo, intercoolers, recuperadores). |
| Custo |
Maior. Os elevados requisitos de material (muitas vezes liga de alumínio) e o processo complexo levam a um aumento dos custos. |
Relativamente vantajoso, tanto em termos de custos de material como de fabrico. |
O custo é uma das principais forças competitivas do trocador de calor de cinta de tubo. |
| Confiabilidade / Manutenção |
As fugas internas são quase impossíveis de reparar, geralmente requerem substituição completa. |
Confiável. Se um único tubo plano tiver fugas, é possível a re-brasa ou a soldagem por parches. |
A correia de tubo oferece uma ligeira melhoria da manutenção. |
| Áreas de aplicação primárias |
Intercoolers para automóveis, refrigeradores hidráulicos de óleo para máquinas de construção, refrigeradores de compressão de ar, aeroespacial, processamento químico. |
Radiadores automotivos, condensadores de CA automotivos, evaporadores. |
Os cenários de aplicação se sobrepõem, mas têm ênfases diferentes. |
III. Selecção dos cenários de aplicação típicos dos trocadores de calor de tubos e de placas
Não existe uma superioridade absoluta entre os trocadores de calor de placas e de tubos; a escolha depende da adequação ao cenário de aplicação específico.
1.Escolha um trocador de calor de pinta de placaquando se procura o melhor desempenho de transferência de calor, compacidade e resistência à pressão, e quando o orçamento o permite.
2.Escolha um trocador de calor de cintura de tuboQuando o custo for a consideração principal e as condições de funcionamento (pressão, requisitos de eficiência) estiverem dentro de limites aceitáveis.
1Por que os tipos de cinturão de tubo são comumente utilizados para radiadores automotivos?
Os radiadores automotivos são extremamente sensíveis aos custos, operam a uma pressão relativamente baixa (~ 1,5 bar) e o líquido de arrefecimento pode conter impurezas.confiabilidade, e resistência à impureza.
2Por que os tipos de placas-fin são comumente utilizados para intercoolers automotivos?
Os intercoolers devem resfriar de forma eficiente o ar de entrada de alta temperatura sob alta pressão de impulso (potencialmente superior a 2-3 bar).A elevada resistência à pressão e a elevada eficiência dos trocadores de calor de pinta de chapa satisfazem esta exigênciaAlém disso, a sua compacidade é vantajosa no compartimento do motor com espaço limitado.
3Como escolher nos campos industriais (por exemplo, compressores de ar)?
1- Frigoríficos inter-estágio:Submetido a gás quente e de alta pressão após compressão.
2.Aftercoolers:Também alta pressão, tendendo para o uso de placas.
3.Refrigeradores de óleo lubrificante:Se a pressão não for elevada e a sensibilidade ao custo for significativa, podem ser selecionados tipos de tubulação ou outros tipos.
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