Off-Set пластины – высокая эффективность в компактном исполнении

Увеличение мощности теплообменников зачастую производят за счет использования дополнительных пластин. Это приводит к увеличению габаритов, веса и стоимости теплообменника. Одной из задач, которую поставила перед собой немецкая компания FUNKE, стало сокращение количества пластин в теплообменном аппарате. Были разработаны пластины Off-Set со специальной структурой рельефа, благодаря которой обеспечивается максимальная производительность при наименьших затратах.

Рис.1. Профиль канала Off-Set и канала с симметричной структурой рельефа

Принцип «Off-Set»

Off-Set пластины FUNKE имеют асимметричную структуру рельефа, благодаря которой, в отличие от обычных симметричных рельефов, удваивается число возможных комбинаций теплообменных каналов. На рис. 1 изображены в сравнении профили каналов Off-Set пластины и пластины с симметричной структурой рельефа. Очевидно, что при одинаковой глубине рельефа объем канала Off- Set пластин примерно на 30% больше.

Варианты формирования теплообменных каналов

Off-Set пластины предлагаются с 4 различными типами профилей (G, H, K, L), которые отличаются между собой геометрией штамповки и углом наклона рельефа по отношению к направлению основного потока. За счет комбинирования данных пластин, представленных в 14 типоразмерах от 0,04 м2 до 2,5 м2, можно создать 9 различных каналов, что приведет к определенному компромиссу (в зависимости от среды) между расходом теплообменной среды, величиной теплопередачи и потерей давления. Таким образом, несмотря на ограниченный выбор пластин, теплообменник может быть оптимально подобран согласно теплотехническим требованиям любого конкретного проекта.

При зеркальном расположении каждой второй Off-Set пластины с одинаковым профилем также возможно создание симметричных каналов. Преимущество асимметричных каналов состоит, прежде всего, в том, что одна из сред, участвующих в процессе теплообмена, может протекать в значительно большем объеме при меньших потерях давления. Для чувствительных сред и сред с высокой степенью вязкости предлагаются пластины с широкими теплообменными каналами, в то время как для экономно используемых сред применяются пластины с более узкими каналами. На рис. 2 показано, каким именно образом могут быть сформированы широкий, узкий и средний каналы благодаря комбинации пластин с тупым углом наклона (Н – с широкими углублениями, G – с узкими углублениями). Аналогичные каналы могут быть сформированы из пластин с острым углом наклона рельефа пластин (L – с широкими углублениями, К – узкими углублениями).

Рис.2. Варианты каналов системы FUNKE –cредний (голубой), узкий (розовый) и широкий (серый) каналы

От угла наклона рельефа по отношению к направлению основного потока зависят теплопередающие свойства пластин. При тупом угле наклона канала теплопередача будет высокой, в то время как потери давления также будут очень велики. При остром угле, напротив, теплопередача будет низкой, но в то же время существенно уменьшатся потери давления. Поэтому если сочетать пластины с острым и тупым углом наклона, можно получить хорошую теплопередачу при небольших потерях. К примеру, канал образованный на рис. 2 двумя пластинами H и L (средний канал) обеспечивает высокую теплопередачу и дает относительно низкие потери давления.

Рис. 3. Четыре типа профилей Off-Set пластин