Un intercambiador de calor de placas y aletas es un tipo de diseño de intercambiador de calor que utiliza placas y cámaras con aletas para transferir calor entre fluidos. A menudo se clasifica como un intercambiador de calor compacto para enfatizar su relación de superficie de transferencia de calor a volumen relativamente alta . El intercambiador de calor de placas y aletas se usa ampliamente en muchas industrias, incluida la industria aeroespacial por su tamaño compacto y propiedades livianas, así como en criogénica donde se utiliza su capacidad para facilitar la transferencia de calor con pequeñas diferencias de temperatura. [1]
Los intercambiadores de calor de aletas de placas de aleación de aluminio, a menudo denominados intercambiadores de calor de aluminio soldado, se han utilizado en la industria aeronáutica durante más de 60 años y se han adoptado en la industria de la separación de aire criogénico en la época de la segunda guerra mundial y poco después en los procesos criogénicos. en plantas químicas como Procesamiento de Gas Natural. También se utilizan en motores ferroviarios y automóviles. [ cita requerida ] Las aletas de placa de acero inoxidable se han utilizado en aviones durante 30 años y ahora se están estableciendo en plantas químicas. [ cita requerida ]
Diseño de intercambiadores de calor de placas y aletas
Concebido originalmente por un mecánico italiano, Paolo Fruncillo. Un intercambiador de calor de placas y aletas está hecho de capas de láminas onduladas separadas por placas metálicas planas, típicamente de aluminio, para crear una serie de cámaras con aletas. Corrientes de fluido frío y caliente separadas fluyen a través de capas alternas del intercambiador de calor y están encerradas en los bordes por barras laterales.
El calor se transfiere de una corriente a través de la interfaz de las aletas a la placa separadora y, a través del siguiente conjunto de aletas, al fluido adyacente. Las aletas también sirven para aumentar la integridad estructural del intercambiador de calor y le permiten soportar altas presiones al tiempo que proporcionan una superficie extendida para la transferencia de calor.
Existe un alto grado de flexibilidad en el diseño del intercambiador de calor de placas y aletas, ya que pueden funcionar con cualquier combinación de gas, líquido y fluidos bifásicos. [2] También se acomoda la transferencia de calor entre múltiples flujos de proceso, [3] con una variedad de alturas y tipos de aletas como diferentes puntos de entrada y salida disponibles para cada flujo.
Los cuatro tipos principales de aletas son: lisas , que se refieren a diseños simples triangulares o rectangulares de aletas rectas; espina de pescado , donde las aletas se colocan de lado para proporcionar un camino en zig-zag; y dentados y perforados, que se refieren a cortes y perforaciones en las aletas para aumentar la distribución del flujo y mejorar la transferencia de calor.
Una desventaja de los intercambiadores de calor de placas y aletas es que son propensos a ensuciarse debido a sus pequeños canales de flujo. Tampoco pueden limpiarse mecánicamente y requieren otros procedimientos de limpieza y una filtración adecuada para funcionar con corrientes potencialmente contaminantes.
Disposición de flujo
En un intercambiador de calor de placas y aletas, las aletas se pueden reorganizar fácilmente. Esto permite que los dos fluidos den como resultado flujo cruzado, contraflujo, contraflujo cruzado o flujo paralelo. Si las aletas están bien diseñadas, el intercambiador de calor de placas y aletas puede funcionar en perfecta disposición en contracorriente. [4]
Costo
El costo de los intercambiadores de calor de placas y aletas es generalmente más alto que los intercambiadores de calor convencionales debido al mayor nivel de detalle requerido durante la fabricación. Sin embargo, estos costos a menudo pueden compensarse con el ahorro de costos producido por la transferencia de calor adicional.
Los intercambiadores de calor de placas y aletas se aplican generalmente en industrias donde los fluidos tienen pocas posibilidades de ensuciarse. El delicado diseño, así como los delgados canales del intercambiador de calor de placas y aletas, dificultan o imposibilitan la limpieza.
Las aplicaciones de los intercambiadores de calor de placas y aletas incluyen:
- Licuefacción de gas natural
- Separación criogénica de aire
- Producción de amoniaco
- Procesamiento offshore
- Ingeniería Nuclear
- Producción de gas de síntesis
- Refrigeración de la aeronave del aire de purga y del aire de la cabina
Ver también
Referencias
- ^ Taborek, J., Hewitt, GF y Afgan, N. (1983). Intercambiadores de calor: teoría y práctica . Corporación Editorial del Hemisferio. ISBN 0-07-062806-8.CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Soluciones térmicas totales de Lytron
- ^ "Los estándares de la Asociación de Fabricantes de Intercambiadores de Calor de Aleta de Placa de Aluminio Soldado" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2008-09-08 . Consultado el 19 de marzo de 2008 .
- ^ Manual de diseño de intercambiadores de calor
Coulson, J. y Richardson, J (1999). Ingeniería química- Flujo de fluidos. Transferencia de calor y transferencia de masa - Volumen 1; Reed Educational & Professional Publishing LTD