Ploščati toplotni izmenjevalniki so običajno sestavljeni iz loput, reber, tesnil in vodilnih lopatic. Rebra, vodilne lopatice in tesnila so nameščeni med dve sosednji loputi, da tvorijo sendvič, imenovan kanal. Takšni sendviči so zloženi v skladu z različnimi vzorci pretoka tekočine in spajkani v celoto, da tvorijo snop plošč. Ploščni snop je jedro ploščno-rebrastega izmenjevalnika toplote.
Značilnosti ploščato-rebrastih toplotnih izmenjevalnikov
(1) Visoka učinkovitost prenosa toplote. Ker rebra motijo tekočino, je mejna plast nenehno prekinjena, zato ima velik koeficient toplotne prehodnosti. Ker so predelne stene in rebra zelo tanki in imajo visoko toplotno prevodnost, lahko ploščno-rebrasti toplotni izmenjevalnik doseže zelo visoko učinkovitost.
(2) Kompakten. Ker ima ploščato-rebrasti izmenjevalnik toplote razširjeno sekundarno površino, lahko njegova specifična površina doseže 1000 ㎡/m3.
(3) Lahek. Razlog je v tem, da je kompakten in večinoma izdelan iz aluminijeve zlitine. Sedaj se množično proizvajajo tudi jeklo, baker, kompozitni materiali itd.
(4) Močna prilagodljivost. Ploščato-rebrasti izmenjevalnik toplote se lahko uporablja za: plin-plin, plin-tekočina, tekočina-tekočina, izmenjavo toplote med različnimi tekočinami in fazno izmenjavo toplote s skupnimi spremembami stanja. Z razporeditvijo in kombinacijo pretočnih kanalov se lahko prilagodi različnim pogojem izmenjave toplote, kot so protitok, prečni tok, večtočni tok in večpretočni tok. S kombinacijo serijskih, vzporednih in serijsko vzporednih enot lahko izpolni potrebe po izmenjavi toplote velike opreme. V industriji ga je mogoče standardizirati in množično proizvajati, da se zmanjšajo stroški, medsebojna zamenljivost pa se lahko razširi s kombinacijo gradnikov.
(5) Zahteve proizvodnega procesa so stroge in postopek je zapleten.
(6) Lahko se zamaši, ni odporen proti koroziji in ga je težko očistiti in popraviti. Zato ga je mogoče uporabiti samo v primerih, ko je medij za izmenjavo toplote čist, nekoroziven, ga ni enostavno nanesti, nanesti in ga ni enostavno zamašiti.
Z vidika mehanizma prenosa toplote ploščato-rebrasti toplotni izmenjevalnik še vedno spada med pregradne toplotne izmenjevalnike. Njegova glavna značilnost je, da ima razširjeno sekundarno toplotnoprevodno površino (rebro), tako da se proces prenosa toplote ne izvaja samo na primarni toplotnoprevodni površini (pregradni steni), temveč tudi na sekundarni toplotnoprevodni površini. Poleg tega, da se toplota iz visokotemperaturnega stranskega medija prelije v nizkotemperaturni stranski medij iz primarne površine, se del toplote prenese tudi po višinski smeri površine rebra, to je po višinski smeri plavut, pregrada izliva toploto, nato pa se toplota s konvekcijo prenese na nizkotemperaturni stranski medij. Ker višina rebra močno presega debelino rebra, je proces prevajanja toplote vzdolž smeri višine rebra podoben prevajanju toplote homogene vitke vodilne palice. V tem trenutku ni mogoče prezreti toplotne odpornosti plavuti. Najvišja temperatura na obeh koncih rebra je enaka temperaturi predelne stene. Ko plavuti in medij sproščata toploto s konvekcijo, se temperatura še naprej znižuje do temperature medija v srednjem delu rebra.
Uporaba ploščato-rebrastih toplotnih izmenjevalnikov
Ploščati rebrasti toplotni izmenjevalniki se vse pogosteje uporabljajo v različnih industrijskih sektorjih zaradi svoje vrhunske zmogljivosti in zrele tehnologije.
1. Oprema za ločevanje zraka: uporaba ploščatih toplotnih izmenjevalnikov v glavnem toplotnem izmenjevalniku, podhladilniku, kondenzatorskem uparjalniku in drugih nizkotemperaturnih toplotnih izmenjevalnikih opreme za ločevanje zraka lahko prihrani stroške naložb in namestitve opreme ter zmanjša porabo energije na enoto.
2. Petrokemija: Prednosti ploščatih toplotnih izmenjevalnikov so velika zmogljivost obdelave, dober učinek ločevanja in nizka poraba energije. Uporabljajo se v postopkih, kot je globoka hladna separacija etilena, sintetično pranje z dušikom iz amoniaka, zemeljski plin, ločevanje plina iz naftnih nahajališč in utekočinjanje.
3. Inženirski stroji: Po več kot 20 letih raziskav in prakse so države po vsem svetu množično proizvajale in uporabljale ploščne toplotne izmenjevalnike v avtomobilih, radiatorjih lokomotiv, oljnih hladilnikih za bagre, radiatorjih hladilnikov in radiatorjih transformatorjev visoke moči.
4. Superprevodnost in vesoljska tehnologija: Razvoj nizkotemperaturne superprevodnosti in vesoljske tehnologije je zagotovil nov način za uporabo ploščato-rebrastih toplotnih izmenjevalnikov. Ploščati toplotni izmenjevalniki so bili uporabljeni na ameriškem vesoljskem plovilu Apollo in kitajskem vesoljskem plovilu Shenzhou.
