تتكون المبادلات الحرارية ذات الزعانف عادة من حواجز وزعانف وأختام ودوارات توجيه. يتم وضع الزعانف ودوارات التوجيه والأختام بين حاجزين متجاورين لتشكيل شطيرة تسمى قناة. يتم تكديس هذه السندويشات وفقًا لأنماط تدفق السوائل المختلفة ويتم لحامها بالنحاس بالكامل لتكوين حزمة من الألواح. حزمة اللوحة هي جوهر المبادل الحراري ذو الزعانف اللوحية.
مميزات المبادلات الحرارية ذات الزعانف
(1) كفاءة نقل الحرارة العالية. نظرًا لأن الزعانف تزعج السائل، فإن الطبقة الحدودية تنكسر باستمرار، لذا فهي تحتوي على معامل نقل حرارة كبير. في الوقت نفسه، نظرًا لأن الأقسام والزعانف رفيعة جدًا ولها موصلية حرارية عالية، فإن المبادل الحراري ذو الزعانف اللوحية يمكن أن يحقق كفاءة عالية جدًا.
(2) المدمجة. بما أن المبادل الحراري ذو الزعانف اللوحية لديه سطح ثانوي ممتد، فإن مساحة سطحه المحددة يمكن أن تصل إلى 1000㎡/m3.
(3) خفيف الوزن. والسبب هو أنها مدمجة ومصنوعة في الغالب من سبائك الألومنيوم. الآن يتم أيضًا إنتاج الفولاذ والنحاس والمواد المركبة وما إلى ذلك بكميات كبيرة.
(4) القدرة على التكيف قوية. يمكن استخدام المبادل الحراري ذو الزعانف في: الغاز والغاز، والغاز السائل، والسائل السائل، والتبادل الحراري بين السوائل المختلفة، والتبادل الحراري لتغير الطور مع تغيرات الحالة الجماعية. من خلال ترتيب ودمج قنوات التدفق، فإنه يمكن أن يتكيف مع ظروف التبادل الحراري المختلفة مثل التيار المعاكس، والتدفق المتقاطع، والتدفق متعدد التيار، والتدفق متعدد التمريرات. من خلال الجمع بين الوحدات المتسلسلة والمتوازية والمتوازية بين الوحدات، يمكنها تلبية احتياجات التبادل الحراري للمعدات الكبيرة. في الصناعة، يمكن توحيدها وإنتاجها بكميات كبيرة لتقليل التكاليف، ويمكن توسيع إمكانية التبادل من خلال تجميع وحدات البناء.
(5) متطلبات عملية التصنيع صارمة والعملية معقدة.
(6) من السهل أن تسد، وليست مقاومة للتآكل، ويصعب تنظيفها وإصلاحها. لذلك، لا يمكن استخدامه إلا في المناسبات التي يكون فيها وسيط التبادل الحراري نظيفًا، وغير قابل للتآكل، وليس من السهل قياسه، وليس من السهل ترسبه، وليس من السهل انسداده.
من منظور آلية نقل الحرارة، لا يزال المبادل الحراري ذو الزعانف ينتمي إلى المبادل الحراري التقسيمي. وتتمثل الميزة الرئيسية لها في أنها تحتوي على سطح نقل حرارة ثانوي ممتد (زعنفة)، وبالتالي فإن عملية نقل الحرارة لا تتم فقط على سطح نقل الحرارة الأساسي (القسم)، ولكن أيضًا على سطح نقل الحرارة الثانوي. بالإضافة إلى الحرارة من الوسط الجانبي ذي درجة الحرارة المرتفعة التي يتم سكبها في الوسط الجانبي ذي درجة الحرارة المنخفضة من السطح الأولي، يتم أيضًا نقل جزء من الحرارة على طول اتجاه ارتفاع سطح الزعنفة، أي على طول اتجاه ارتفاع الزعنفة الزعنفة، يسكب القسم الحرارة، ثم يتم نقل الحرارة إلى الوسط الجانبي ذو درجة الحرارة المنخفضة عن طريق الحمل الحراري. نظرًا لأن ارتفاع الزعنفة يتجاوز سمك الزعنفة بشكل كبير، فإن عملية التوصيل الحراري على طول اتجاه ارتفاع الزعنفة تشبه التوصيل الحراري لقضيب التوجيه النحيف المتجانس. في هذا الوقت، لا يمكن تجاهل المقاومة الحرارية للزعنفة. أعلى درجة حرارة عند طرفي الزعنفة تساوي درجة حرارة القسم. مع إطلاق الزعنفة والوسط للحرارة عن طريق الحمل الحراري، تستمر درجة الحرارة في الانخفاض حتى درجة الحرارة المتوسطة في المنطقة الوسطى من الزعنفة.
تطبيق المبادلات الحرارية ذات الزعانف
يتم استخدام المبادلات الحرارية ذات الزعانف على نطاق واسع بشكل متزايد في مختلف القطاعات الصناعية بسبب أدائها المتفوق والتكنولوجيا الناضجة.
1. معدات فصل الهواء: إن استخدام المبادلات الحرارية ذات الزعانف في المبادل الحراري الرئيسي والمبرد الفرعي ومبخر المكثف والمبادلات الحرارية الأخرى ذات درجة الحرارة المنخفضة لمعدات فصل الهواء يمكن أن يوفر تكاليف الاستثمار والتركيب في المعدات، ويقلل من استهلاك طاقة الوحدة.
2. البتروكيماويات: تتمتع المبادلات الحرارية ذات الزعانف بمزايا قدرة المعالجة الكبيرة وتأثير الفصل الجيد والاستهلاك المنخفض للطاقة. وقد تم استخدامها في عمليات مثل الفصل البارد العميق للإيثيلين، وغسل نيتروجين الأمونيا الاصطناعي، والغاز الطبيعي، وفصل غازات حقول النفط، وتسييلها.
3. الآلات الهندسية: بعد أكثر من 20 عامًا من البحث والممارسة، أصبحت البلدان في جميع أنحاء العالم تنتج وتستخدم مبادلات حرارية ذات زعانف بكميات كبيرة في السيارات، ومشعات القاطرات، ومبردات زيت الحفارات، ومشعات الثلاجة، ومشعات المحولات عالية الطاقة.
4. الموصلية الفائقة وتكنولوجيا الفضاء: لقد أتاح تطوير الموصلية الفائقة في درجات الحرارة المنخفضة وتكنولوجيا الفضاء طريقة جديدة لتطبيق المبادلات الحرارية ذات الزعانف. تم استخدام المبادلات الحرارية ذات الزعانف في كل من المركبة الفضائية الأمريكية أبولو والمركبة الفضائية الصينية شنتشو.
