La relación entre el intercambiador de calor de placas espirales y el sistema de energía térmica

Durante el proceso de enfriamiento, es necesario no solo reemplazar el aceite de transferencia de calor de alta temperatura en el equipo caliente con el tanque de refrigerante, sino también enfriar dicho equipo lo más rápido posible. El flujo del proceso se describe a continuación: el aceite de transferencia de calor en el tanque de almacenamiento de refrigerante es un filtro de aceite en forma de Y, y el ciclo de enfriamiento forzado en fase líquida de circuito cerrado se lleva a cabo desde la bomba de refrigerante hasta el separador de aceite y gas del intercambiador de calor (caldera de lipidación) y, finalmente, hasta el tanque de almacenamiento de refrigerante. El equipo clave en este proceso es el intercambiador de calor.

Según los requisitos del proceso, el intercambiador de calor de placas espirales ofrece alta eficiencia de transferencia de calor, amplia área de transferencia, baja tensión por diferencia de temperatura, control preciso de la temperatura de salida y bajo riesgo de ensuciamiento y bloqueo. El intercambiador de calor tubular, comúnmente utilizado, presenta baja eficiencia de transferencia de calor, gran volumen y una importante tensión por diferencia de temperatura. En sistemas de energía térmica con portadores de calor orgánicos, la carcasa debe estar equipada con juntas de expansión, lo que aumenta el consumo de metal. En comparación con los intercambiadores de calor tubulares, los intercambiadores de calor de placas espirales presentan ventajas que satisfacen con precisión los requisitos del proceso de los sistemas de energía térmica con portadores de calor orgánicos.

Un intercambiador de calor de placas espirales se fabrica laminando dos placas delgadas de acero paralelas sobre una plataforma de conformado de placas espirales, formando dos canales de flujo espirales rectangulares y paralelos entre ellas para el paso del fluido. La placa delgada de acero constituye la superficie de transferencia de calor, y sus extremos interiores están soldados a la partición central que separa el canal de flujo. Las tapas de los extremos cubren el sistema de canales de flujo a ambos lados. Se utilizan columnas distanciadoras para mantener la distancia entre las placas espirales y mejorar su capacidad de carga.

En el proceso de enfriamiento de los sistemas de energía térmica con portadores de calor orgánicos, la diferencia de temperatura entre los fluidos caliente y frío es considerable, pudiendo alcanzar la temperatura del fluido caliente unos 200 °C. El fluido frío, es decir, el agua circulante, se encuentra a temperatura ambiente, lo que genera una importante tensión por diferencia de temperatura en el intercambiador de calor tubular. El intercambiador de calor de placas espirales se caracteriza por su expansión.

Gracias a sus dos canales espirales más largos, al calentarse o enfriarse, el cuerpo espiral puede estirarse o contraerse como el resorte de un reloj. El cuerpo espiral está rodeado por un fluido caliente por un lado y por un fluido frío por el otro, y el anillo exterior está en contacto con la atmósfera. La diferencia de temperatura entre los cuerpos espirales no es tan evidente como la diferencia de temperatura entre el tubo y la carcasa del intercambiador de calor tubular, por lo que no se produce una tensión significativa por diferencia de temperatura. Se caracteriza por su adaptación a sistemas de energía térmica con portadores de calor orgánicos; su estructura compacta, gran área de intercambio de calor, fabricación sencilla y una inversión reducida. No se obstruye fácilmente con suciedad.

En un intercambiador de calor de placas espirales, gracias a la trayectoria de flujo de un solo canal y a su mayor caudal admisible en comparación con otros tipos de intercambiadores de calor, la suciedad no se deposita fácilmente. Si se deposita suciedad en una parte específica del canal, su área transversal disminuye y el caudal local aumenta, lo que produce un efecto de limpieza en la zona sucia. Por lo tanto, la tasa de deposición de suciedad es solo el 10 % menor que la de un intercambiador de calor tubular y facilita su limpieza. Esto no solo beneficia el funcionamiento normal del sistema de energía térmica del portador de calor orgánico, sino que también minimiza la transferencia de calor y permite controlar con precisión la temperatura de salida.