Пластинчатый теплообменник

Большинство жителей города пользуется горячей водой и центральным отоплением, но никто не задумывается откуда они берутся. Тепло в многоквартирный дом приходит от котельной или центрального теплового пункта, где холодная вода превращается в горячую при прохождении через теплообменник. 

Пластинчатый теплообменник

Теплообменники бывают кожухотрубные и пластинчатые. В этой статье мы поговорим с вами о втором виде – теплообменники пластинчатого типа.

Пластинчатые теплообменники (ПТО) служат для передачи тепла нагреваемой среде (жидкости) от источника тепла (жидкости или пара) при помощи пластин, которые могут изготавливаться из стали, гофрированного титана, меди или графита. Соединенные пластины образуют теплообменный пакет. 

Конструкция теплообменника

Пластинчатый теплообменник состоит из двух плит (неподвижной и прижимной), патрубков с резьбовым, приварным или фланцевым соединением для введения и выведения жидкости, пакета герметично скрепленных пластин, верхней и нижней направляющей, резьбовых шпилек и стойки для крепления. 

Конструкция теплообменника

Подобная конструкция позволяет эффективно производить тепловой обмен при небольших размерах данного пластинчатого аппарата.

Теплообменные пластины имеют одинаковую конструкцию и материал. Материал теплообменных пластин бывает, как относительно дешевым (нержавеющая сталь AISI316), так и дорогостоящим (титан, сложные тугоплавкие сплавы). Сложные сплавы выбираются для того, чтобы противостоять вредному воздействию теплообменной среды.

Например, титановые пластины используются для теплообменников на судах дальнего плавания, где в качестве среды выступает морская вода.

Также от вида теплообменной жидкости и условий работы зависит материал уплотнителей. Чаще всего прокладки делают из полимера, основой которому служит каучук.

Материал EPDM используется для стандартных жидкостей на основе воды и гликоля, Nitril - для маслянистых, нефтесодержащих сред, Viton - для жидкостей высоких температур и пара.

В этом видео можно ознакомиться с процессом изготовления резиновых уплотнений на одном из европейских производств:

Конструкция теплообменных пластин

Главная деталь в пластинчатом теплообменном оборудовании – пластины для передачи тепла. Их изготавливают холодной штамповкой из стойких к окислению материалов. Толщина теплопередающей пластины составляет от 0,4 до 1 мм. 

Конструкция теплообменных пластин

Собранный теплообменный пакет состоит из плотно прилегающих друг к другу пластин, образующих каналы в виде щелей. Лицевые стороны пластин имеют углубление по контуру под резиновую прокладку. Благодаря им пластины герметично прилегают друг к другу.

В каждой пластине имеется четыре отверстия для жидкости:

  • два отверстия для горячей жидкости (подведение и отвод);
  • два отверстия для улучшения точного прилегания пластин. В них установлены уплотнители меньшего размера, чтобы изолировать среды с разными температурами.

Протекание жидкости в пластинчатом теплообменники выполнено так, чтобы происходило завихрение течений. Все это способствует более интенсивному теплообмену с относительно малым сопротивлением протекания жидкости. А при небольшом сопротивлении потоку менее интенсивно накипают отложения на стенки аппарата. 

Петлевидные потоки жидкости вдоль пластин могут неоднократно производить обмен тепла. Благодаря этому даже при большой разнице нагреваемой среды и источника тепла достигается качественный теплообмен. В итоге разница в температуре двух сред минимальна. Для многократного теплообмена выводят патрубки в прижимной плите, а не только в неподвижной.

Принцип работы пластинчатого теплообменника 

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Рисунок - Схема принципа работы теплообменника пластинчатого типа

Видео - Принцип действия пластинчатого теплообменника

Виды пластинчатых теплообменников

Существуют следующие конструкции теплообменных аппаратов:

  • разборный (состоят из множества элементов и о нем мы уже поговорили выше)
  • паяный (цельные устройства, пластины в нем скрепленные с помощью пайки, и в нем не используются резиновые прокладки)
  • сварные или полусварные (соединены с помощью сварных швов)

Преимущества разборных теплообменников

Преимущества разборных теплообменников

  • Для очистки не нужно полностью разбирать теплообменник.
  • Разборные теплообменники просты в эксплуатации. Это снижает требования к уровню квалификации работников.
  • Разборные ПТО весят в несколько раз меньше, чем кожухотрубные теплообменники такой же производительности. Благодаря этому их можно монтировать в местах с ограниченным пространством. Также малый вес и размеры упрощают транспортировку и установку оборудования.
  • Разборной теплообменный аппарат может оставаться исправным в течении 25 лет при качественной сборке и комплектующих. Срок службы уплотнителей не превышает 10 лет. Производитель гарантирует безотказность аппарата на срок от 0,5 до 3 лет.
  • Разборной теплообменник гораздо дешевле обслуживать. Затраты на капитальный ремонт будут в пределах четверти его начальной стоимости, что значительно меньше, чем ПТО других видов.
  • Благодаря тому, что количество пластин в теплообменнике можно изменять, есть возможность настраивать подачу тепла в разные пункты по отдельности. Таким образом, можно оптимально организовать теплосеть предприятий или жилых домов.

Преимущества паяных теплообменников

Преимущества паяных теплообменников

  • В паяных теплообменниках нет уплотнителей и зажимов, что значительно уменьшает вес и габариты аппарата. Это упрощает его монтаж.
  • Цена паяного теплообменника примерно на 40% меньше, чем ПТО других видов такой же мощности.
  • Высокий КПД (эффективность аппарата достигается высокой теплоотдачей с минимальными потерями).
  • Конструкция позволяет использовать аппарат при высоких нагрузках. Они выдерживают длительную эксплуатацию при температурах около 120°С.
  • Не нуждаются в частой очистке за счет завихрений потоков жидкости.
  • Паяные пластинчатые теплообменники легко и быстро обслуживаются. Очистка выполняется за несколько часов с помощью специальных жидкостей, которые не вредят целостности аппарата и не уменьшают его срок службы. Благодаря этому за короткое время аппарат снова будет работоспособен. При потере целостности какой-либо секции устройство приходит в негодность.
  • Паяный теплообменник может быть изготовлен за один день. Простота сборки позволяет делать аппараты больших габаритов.

Преимущества сварных и полусварных теплообменников

Преимущества сварных и полусварных теплообменников

  • В цельных ПТО нет уплотнителей. Благодаря этому устройства компактные и мало весят (сравнительно с другими видами конструкций).
  • Сварное и полусварное теплообменное оборудование позволяет регулировать передачу тепла. Это достигается с помощью чередования параллельных потоков среды.
  • На сварные конструкции меньше влияет агрессивная среда, чем на спаянные элементы. Сварной шов более прочный, что позволят при очистке использовать едкие вещества (щелочи и кислоты), которые бы разрушили аналогичный аппарат, сделанный с помощью пайки.
  • Справляются с большими температурными нагрузками и высокой разницей входящих и выходящих сред (температура до 300°С).
  • Как сварные, так и полусварные аппараты справляются с высоким давлением в (пределах 4 Мпа).
  • Простые в эксплуатации и ремонте.

Применение пластинчатых теплообменников в зависимости от их конструкции

Разборный теплообменник применяется в:

  • отопительных системах
  • жилых зданиях и помещениях
  • бассейнах
  • холодильных и климатических аппаратах
  • системах снабжения горячей водой
  • тепловых пунктах 

Паяный теплообменник применяется в:

  • системах кондиционирования и вентиляции
  • холодильной технике
  • компрессорных и турбинных аппаратах
  • разного рода промышленных установках

Сварные и полусварные теплообменники применяются в:

  • пищевой промышленности
  • производстве химических и фармацевтических продуктов
  • системах кондиционирования и вентилирования
  • для охлаждения различных устройств и аппаратов (промышленное, медицинское, лазерное оборудование и прочее)
  • тепловых насосах
  • для подогрева и охлаждения воды в системах снабжения горячей водой, банях и для прочих нужд
  • системах рекуперации

Последствия неправильного подбора теплообменника

Для того чтобы теплообменник служил долго и без поломок, необходимо правильно его подобрать из всего многообразия существующих моделей. Не специалисту это сделать достаточно затруднительно, поэтому мы советуем обращаться к профессионалам для избегания таких ситуаций:

Автоматика и обвязка теплообменника

Не нужно забывать, что теплообменник - это не самостоятельный прибор и он не устанавливается в отрыве от других обязательных атрибутов ПТО. Его обязательно должны окружать другие приборы, обратные клапаны, ручная запорная арматура (задвижки, заслонки), КИП (контрольно измерительные приборы - монометры, термометры), циркуляционные насосы и т.п.

На этой схеме можно ознакомиться с приборами и элементами стандартного индивидуального теплового пункта. 

Автоматика и обвязка теплообменника

 

Материал подготовлен сотрудниками компании "Тепло Профи"

Рубрикатор: