Ağır malzemeler, uzun ömür ve genel sağlamlık gerektiren ortamlarda kullanım için tek seçeneğin spiral kanatçık tasarımı olduğu uzun süredir düşünülüyordu. Plaka kanatlı bobinlerin birçok endüstriyel uygulamanın zorlukları için fazla kırılgan olduğu düşünülüyordu. Ancak son birkaç on yılda, endüstriyel uygulamalarda plakalı kanat tipi ısı eşanjörlerinin çok çeşitli uygulamalarda kullanıldığını görmek daha yaygın hale geldi.
Bu, plaka kanatlı bobinlerin spiral kanatçıkların yerini aldığı anlamına gelmiyor. Hala spiral kanatlı bobinlerin en iyi seçenek olduğu sayısız uygulama mevcut, ancak daha ağır kanatçık ölçüleri gibi şeylere izin veren yeni işlemler, daha önce yalnızca spiral kanatçıklı yapıların dikkate alındığı uygulamalar için plaka kanatçık seçeneklerinin daha popüler hale geldiği anlamına geliyor.
Bu yazıda her iki ısı eşanjör tipini de tartışacağız; bunların nasıl oluşturulduğuna dair bazı ayrıntılar ve her birinin avantajları.
Plaka yüzgeci
Plakalı kanatçıklı ısı eşanjöründe tüpler bir dizi metalik “kanatçık” içinden geçirilir. Bu kanatlar, borular için delikler açan ve levhayı istenilen boyuta göre kesen bir presten beslenen (0,004 inç ila 0,032 inç) metalden (örneğin bakır veya alüminyum) sürekli bir rulo kullanılarak yapılır. Bunu başarmak için presler, inç başına kanatçıkların (FPI), tüpler arası mesafenin ve tüp çapının değişken konfigürasyonlarına izin veren birkaç farklı kalıp tipi kullanır.
Daha sonra kanatçıkların arasından tüpler yerleştirilir. Daha sonra, tüpler ve kanatçıklar arasındaki ısı transferini en üst düzeye çıkarmak için kanatçık paketi içinde güvenli bir bağ oluşturacak şekilde tüpler genişletilir. Bu, mekanik bir işlemle veya basınçlı su kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Avantajları
1. Çeşitli malzeme seçenekleri: Plaka kanatlı serpantinlerde kanatlar istenilen sayıda malzemeden yapılabilir. Bazı popüler örnekler bakır, alüminyum, karbon çeliği ve paslanmaz çeliktir; bakır-nikel gibi malzemeler daha az yaygın olmakla birlikte duyulmamış da değildir.
2. Çeşitli kanatçık yüzeyi konfigürasyon olasılıkları: Kanatlar, diğer işlevlerin yanı sıra hava türbülansını artırmak veya bobinin temizlenmesini kolaylaştırmak gibi şeyler yapan çeşitli desenler ve iyileştirmeler kullanılarak yapılabilir. Bazı popüler kanat yüzeyleri şunlardır:
Düz yüzgeç
Oluklu yüzgeç
Sinüs dalga yüzgeci
Yükseltilmiş mızrak yüzgeci
Panjurlu yüzgeç
3. Isı transfer performansı: Plaka kanatlı bataryalar, daha büyük ikincil yüzey alanı nedeniyle hava tarafında spiral sarılı kanatlara göre daha iyi bir ısı transfer katsayısı sağlayabilir, bu da enerjinin batarya üzerinden daha verimli bir şekilde aktarıldığı anlamına gelir.
4. Kanat yoğunluğu değişkenliği: Plaka kanatçıklı ısı eşanjörlerinin tasarımı, tipik olarak 1 ila 25 FPI aralığında geniş bir kanat yoğunluğu aralığına izin verir. Standart spiral sarılı kanatçıklara sahip bobinler bu alanda daha sınırlı olma eğilimindedir; 4 ila 13 FPI tipik bir aralıktır, ancak çok düşük kanat yüksekliklerine sahip bazı spiral sarılı kanatçıklar çok daha yüksek bir FPI elde edebilir.
Spiral Yüzgeç
Helisel kanatçık tasarımı olarak da adlandırılan spiral sarılı kanatçıklar aslında tam da budur; bir tüpün etrafına sarılmış sarmal şekilli bir kanatçıktır. Ortak bir kanatçık içinden geçen birden fazla boruyu içeren plaka kanatçık tasarımlarından farklı olarak, spiral sarılı kanatçıklar, her tüpün tüm uzunluğu boyunca spiral kanatçıklarla çevrelenmesini içerir.
Avantajları
1. Kolay değiştirme potansiyeli: Bireysel bileşenlerin çıkarılması ve değiştirilmesinin tüm bobini değiştirmekten daha az ekonomik olabileceği plaka kanatçık tasarımlarının aksine, bazı spiral sarılı tasarımlar, hasar görmesi durumunda tüplerin kolayca değiştirilmesine olanak tanır.
2. Kanattan boruya çok iyi temas ve bağlanma (özellikle gömülü kanat yöntemi kullanıldığında): Spiral sarılı kanatlı boru yapmak için kullanılan birkaç farklı yöntem vardır. Gömülü kanatçık yöntemi en iyi kanatçık-boru bağlantısını oluşturur ve daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilir; kenardan sarımlı ve L-ayak seçenekleri ise daha düşük sıcaklıktaki uygulamalar için daha uygundur.
• Kenar sargısı – borunun uzunluğu boyunca sürekli bir spiral kanatçık oluşturacak şekilde borunun üzerine dikey bir yönde bir kanatçık malzemesi şeridi sarılır. Kanat ve boru gerilimle birleştirilir.
• Sarılmış veya "L" ayaklı - kanatçık malzemesinden bir şerit, kanatçık şeridinin bir kısmı tüpe paralel olarak 90° bükülerek bir "ayak" oluşturacak şekilde tüpün üzerine yerleştirilir. Bu ayak, kanadın boru ile temas alanını artırarak ilave ısı transferi sağlar. Bu yöntem aynı zamanda bir gerilim bağına da dayanır.
• Gömülü: Bu yöntemde borunun yüzeyine oluk açılır ve oluğun içine kanat şeridi sarılır. Oluğun kenarları, kanatçığı yerine kilitlemek için kanatçığın kenarı üzerinden geriye doğru aşağı doğru itilir. Bu yöntem, boru malzemesinin kendisinin kanatçıkla bağlanmasını sağlar; bu bağ, yüksek sıcaklıktaki uygulamalarda bile korunur.
3. Yüksek sıcaklıklarda daha fazla malzeme seçeneği: 400 ila 700° F arasındaki hava sıcaklıklarını içeren uygulamalar için, alüminyum ve çelikten yapılmış spiral sarılı kanatçıklar uygundur, oysa plaka kanatlı bobinler, bu sıcaklıklarda çalışırken çelik kanatçıklar ve borular kullanılarak yapılmalıdır.
