Teoría

Los intercambiadores de calor de placas SYNOTHERM® están diseñados con la ayuda de un software de diseño autónomo asistido por computadora. Por lo tanto, se puede encontrar la mejor y más rentable solución para usted, A en m², el coeficiente de transferencia de calor k en W / m2K y la diferencia de temperatura logarítmic \Delta\vartheta_l_n  [1].

Q = k \times A \times \Delta\vartheta_l_n

El VDI-heat-atlas proporciona un coeficiente de transferencia de calor de 150 – 1200 W / m²K para intercambiadores de calor de haz tubular. Para intercambiadores de calor de doble tubería, se aplica un valor k de 300 – 1400 W / m²K. Se proporciona una transmitancia térmica k en el intervalo de 1000 – 4000 W / m²K para los intercambiadores de calor de placas [2].

Además, el flujo de calor máximo que puede determinarse por el flujo de masa en kg / s, la capacidad de calor específica cp en kJ / kg ° C y la diferencia de temperatura entre el flujo de entrada temperatura \vartheta_{entrada} y temperatura de salida \vartheta_{salida} en °C [3].

Q = \dot{m} \times c_p \times (\vartheta_{inlet} - \vartheta_{outlet})

Estos dos beneficios deben ser iguales. La capacidad máxima transferible del intercambiador de calor de placas no supera el flujo de calor.

Para los intercambiadores de calor, existen dos principios funcionales diferentes: el principio de corriente continua y en contracorriente. Los intercambiadores de calor de placas SYNOTHERM® funcionan de acuerdo con el principio de contracorriente. El intercambiador de calor de placas está ubicado en un recipiente, que se llena con un cierto líquido de proceso. El intercambiador de calor fluye a través del intercambiador de placas a través de la guía del canal en la dirección opuesta al líquido de proceso.

Con el principio de contracorriente, se puede usar una gran diferencia de temperatura logarítmica para el intercambio de calor o la transferencia de calor. La diferencia de temperatura logarítmica para el principio de contracorriente se calcula de la siguiente manera [4]:

\vartheta_l_n = \frac{\Delta\vartheta_{max} - \Delta\vartheta_{min}}{ln\frac{\Delta\vartheta_{max}}{\Delta\vartheta_{min}}}

El coeficiente de transferencia de calor se calcula k para cada aplicación individual. En esencia, depende de los coeficientes de transferencia de calor \alpha_{dentro} y \alpha_{fuera}, el grosor de la lámina, el espesor del material inflable y la conductividad térmica del material laminar [5]:

\frac{1}{k} = ( \frac{1}{\alpha_{dentro}} + \frac{d_{dentro}}{2\cdot\lambda} \times \ln( \frac{d_{fuera}}{d_{dentro}} ) + \frac{d_{dentro}}{d_{fuera}} \times \frac{1}{\alpha_{fuera}} )

SYNOTHERM® produce lentes de diferentes tamaños, que fluyen a través del medio intercambiador de calor. Los arreglos especiales del patrón de puntos de soldadura producen turbulencias en los intercambiadores de calor de placas y los resultados de los números Reynolds Re se encuentran en el rango de flujo turbulento. Este efecto se ve reforzado por deflexiones adicionales de los canales. Los coeficientes de transferencia de calor son coeficientes de transferencia de calor más altos. Como muestra la siguiente fórmula básica, menos área de transferencia A de calor Q.

El coeficiente de transferencia de calor \alpha_{dentro} se aplica al medio intercambiador de calor, que fluye a través de los canales del intercambiador de calor de placas. Está determinado por el número de Reynolds, las características geométricas del canal, el flujo volumétrico y las propiedades físicas del medio intercambiador de calor. Las propiedades físicas del medio intercambiador de calor se tienen en cuenta por el número Prandtl. Además, se calculan la densidad, la viscosidad cinemática y la conductividad térmica del medio de intercambio de calor. Otro número característico, que se requiere para determinar el coeficiente de transferencia de calor, es el número de tuerca.

El coeficiente de transferencia de calor  a lo largo de los años \alpha_{fuera} , que depende de la temperatura del líquido de proceso (se puede omitir) y del movimiento del líquido de proceso.

La pérdida de presión causada por el intercambiador de calor de placas se puede calcular utilizando la siguiente fórmula básica [6]:

\Delta p = \frac{\rho \times L \times w^2 \times \lambda}{2 \times d}

Donde L es la longitud total del canal en mm, w  es la velocidad de flujo en m / s, λ es el coeficiente de fricción de la tubería y d es el diámetro hidráulico de una lente.

 

[1] von Böckh, P./Wetzel T. (Hrsg.) (2015): Wärmeübertragung, Grundlagen und Praxis, 6.Auflage, Karlsruhe, S.9
[2] Gesellschaft, VDI (2013): VDI-Wärmeatlas, 11. Auflage,Wiesbaden,S.85-87
[3] von Böckh, P./Wetzel T. (Hrsg.) (2015): Wärmeübertragung, Grundlagen und Praxis, 6.Auflage, Karlsruhe, S.8
[4] von Böckh, P./Wetzel T. (Hrsg.) (2015): Wärmeübertragung, Grundlagen und Praxis, 6.Auflage, Karlsruhe, S.9
[5] von Böckh, P./Wetzel T. (Hrsg.) (2015): Wärmeübertragung, Grundlagen und Praxis, 6.Auflage, Karlsruhe, S.28
[6] Khartchenko N. V. (1997): Umweltschonende Energietechnik, 1. Auflage, Würzburg, S.28

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