Кіріспе

Жылу алмасу конструкциясы
Пластиналы қанатты жылу алмастырғыш – сұйықтықтар, әсіресе газдар арасындағы жылуды беру үшін пластиналар мен қанатты камераларды пайдаланатын жылу алмастырғыштың бір түрі. Ол көбінесе жылу беру бетінің көлемге қатынасының салыстырмалы жоғары екенін көрсету үшін ықшам жылу алмастырғыш ретінде жіктеледі. Пластиналы қанатты жылу алмастырғыштар көптеген салаларда кеңінен қолданылады, соның ішінде ғарыш өнеркәсібінде оның ықшамдылығы мен жеңілдігі үшін, сондай-ақ криогеникада, температураның аз айырмашылығында жылу беруді жеңілдету мүмкіндігі үшін қолданылады. Алюминий қорытпасынан жасалған пластиналы қанатты жылу алмастырғыштар, көбінесе дәнекерленген алюминийлі жылу алмастырғыштар деп аталады, 60 жылдан бері авиацияда қолданылып келеді және екінші дүниежүзілік соғыс кезінде криогендік ауа ажырату өнеркәсібінде, содан кейін химиялық зауыттардағы криогендік процестерде пайдаланылды. Олар локомотивтер мен автомобильдерде де қолданылады. Тот баспайтын болаттан жасалған пластиналы қанаттар 30 жылдан бері ұшақтарда қолданылып келеді және қазір химиялық зауыттарда қолданысқа енуде.

Плиталы қанатты жылу алмастырғыштардың конструкциясы

Итальяндық механик Паоло Франсильо бастапқыда ойлап тапқан. Пластинкалы жылу алмастырғыш – толқынды беттері бар қабаттардың арасына, әдетте алюминийден жасалған жалпақ металл пластиналар орналастырылып, бірнеше қанатты камералар құрайды. Ыстық және суық ағындар жылу алмастырғыштың кезектесіп орналасқан қабаттары арқылы өтеді және шеттерінен жақталған сымдармен қоршалған. Жылу бір ағыннан қанаттар арқылы бөлгіш пластинаға, содан кейін келесі қанаттар арқылы жанындағы ағынға беріледі. Қанаттар жылу алмастырғыштың құрылымдық тұрақтылығын арттырады, жылу беру үшін үлкен бет аумағын қамтамасыз етеді және жоғары қысымға төтеп беруге мүмкіндік береді. Пластинкалы жылу алмастырғыштардың дизайнында жоғары икемділік бар, себебі олар газ, сұйық және екі фазалы сұйықтықтардың кез келген комбинациясымен жұмыс істей алады. Жылу алмастырғыш бірнеше процестік ағындар арасындағы жылу алмасуды қамтиды, әртүрлі биіктіктегі және типтегі қанаттармен, әр ағын үшін әртүрлі кіру және шығу нүктелері қарастырылады. Қанаттардың негізгі төрт түрі бар: қарапайым – тік, үшбұрышты немесе төртбұрышты пішінді қанаттар; балық қабырғасы – қанаттар зигзаг тәрізді жол жасау үшін бүйірге орналастырылған; тісті және тесілген – ағын таралуын жақсарту және жылу алмасуды күшейту үшін қанаттардағы кесіктер мен тесіктер. Пластинкалы жылу алмастырғыштардың кемшілігі – олардың кішкентай арналарының болуынан ластануға бейімділігі. Оларды механикалық түрде тазалау мүмкін емес, сондықтан басқа тазалау процедуралары мен ластануға ұшырауы мүмкін ағындарды сүзу қажет.

Ағындылық тәртібі

Жылу алмастырғыштардың параллель ағынды, көлденең ағынды және қарсы ағынды түрлері бар. Параллель ағында сұйықтықтар жылу алмастырғышқа өз құбырлары арқылы кіреді және бір бағытта ағылады. Кері ағында сұйықтықтар қарама-қарсы бағытта ағады. Кері ағын ең тиімді жылу беруді қамтамасыз етеді, себебі ол жылу беру ортасынан ең көп жылуды өткізеді. Көлденең ағында сұйықтықтар жылу алмастырғыш арқылы бір-біріне перпендикуляр бағытта қозғалады. Жылу алмастырғыштар жылу беру жылдамдығын өзгерту үшін толқынды немесе қабырғаларды пайдалана алады, сұйықтықты жылу алмастырғыштың белгілі бір бөліктеріне бағыттап немесе қабырға бетінің ауданын ұлғайтып. Жылу алмастырғыштардың тиімділігін екі сұйықтық арасындағы қабырғаның бетін арттыру арқылы да арттыруға болады. Жылу беру үшін көбірек жанасу нүктелерін қамтамасыз ету арқылы беру жылдамдығы жоғарылайды. Мұндай әдіс тұрмыстағы радиаторларда байқалады, олар ішіндегі қыздырылған су мен бөлменің ауасы арасындағы беттік жанасуды барынша арттыру үшін қисық, синусоидталған қимаға ие. Пластинкалы қабырғалы жылу алмастырғышта қабырғаларды оңай қайта орналастыруға болады. Бұл екі сұйықтықтың көлденең ағынды, кері ағынды, көлденең-кері ағынды немесе параллель ағынды болуына мүмкіндік береді. Егер қабырғалар дұрыс жобаланған болса, пластинкалы қабырғалы жылу алмастырғыш қарсы ағым режимінде өте тиімді жұмыс істей алады.