Пластинчастий теплообмінник: принцип дії, схема і особливості роботи апарату

Теплообмінник – це просте за своєю конструкцією обладнання, яке часто включається в схему різного роду промислових пристроїв. У деяких випадках пластинчасті теплообмінники застосовуються в побутових системах кондиціонування та охолодження. Як зрозуміло з назви, призначені ці апарати для відбору теплової енергії від одного середовища і передачі іншій.
Пластинчастий теплообмінник використовується для нагріву або охолодження різних процесів

особливості конструкції

Основне призначення будь-якого виду пластичного теплообмінника складається в перетворенні нагрітої рідини в охолоджену середу. Конструкція пластинчастого теплообмінника має розбірні частини, а складається пристрій з наступних елементів:

  • набору пластин;
  • рухомою і нерухомою плити;
  • верхньої і нижньої напрямної округлої форми;
  • елементів кріплення, які об’єднують плити в загальну раму.

Розміри рам різних виробів можуть значно відрізнятися. Вони будуть залежати від тепловіддачі і потужності нагрівача – з великою кількістю пластин підвищується продуктивність обладнання і, природно, збільшується вага і габарити.
На теплообміннику можна управляти потужністю – збільшувати або зменшувати

Переваги пластинчастих приладів:

  • незначні виробничі та інвестиційні витрати;
  • високоефективна теплопередача;
  • малі габарити;
  • ефект самоочищення за допомогою високого турбулентного потоку;
  • можливість збільшити ККД завдяки додаванню пластин;
  • високий рівень надійності;
  • легкість промивання;
  • невелика маса;
  • легкість монтажу;
  • мінімальне забруднення поверхонь;
  • неможливість змішування рідин за рахунок особливої ??конфігурації ущільнення;
  • висока стійкість до корозії;
  • мінімальна поверхню теплообміну завдяки високому ККД;
  • незначні втрати тиску завдяки оптимальному вибору пластин з різними видами профілів;
  • ефективна регулювання температури за рахунок невеликого обсягу теплоносія.

У цьому відео ви дізнаєтеся, як утворюється гаряча вода завдяки теплообміннику:

пристрій пластин

Конструкція і принцип роботи пластинчастого теплообмінника буде залежати від модифікації устаткування, в якому може перебувати різну кількість пластин з зафіксованими прокладками. Ці прокладки перекривають канали з проходять тепловим носієм. Щоб досягти необхідної герметичності прилягання пар з’єднаних між собою прокладок, досить кріплення цих пластин з рухомою плитою.

Навантаження, які діють на цей пристрій, розподіляються, як правило, на пластини і ущільнювачі. Рама і елементи кріплення, за великим рахунком, є корпус обладнання.

Рельєфна поверхня пластин під час стиснення гарантує міцне кріплення і дозволяє всій системі теплообмінника набрати необхідну міцність і жорсткість.

Прокладки фіксуються на пластинах за допомогою кліпсовой з’єднання. Необхідно сказати, що прокладки під час затиснення самостійно центруються щодо своєї осі. Витік теплового носія запобігає завдяки окантовці обшлага, який додатково створює бар’єр.

Для пристрою пластинчастого теплообмінника виготовляються кілька видів ущільнювачів: з жорстким і м’яким рифленням.

Детальніше про теплообмінному обладнанні:

?

У м’яких пластинах канали перебувають під кутом 30 градусів. Цей вид пристроїв характеризується високою теплопровідністю, але незначною стійкістю до тиску теплового носія.

У жорстких елементах при виготовленні канавок робиться кут в 60 градусів. Для цих пристроїв не характерна підвищена теплопровідність, їх основна перевага – можливість переносити значний тиск теплоносія.

Для досягнення найкращого режиму теплової віддачі можна комбінувати пластини. Причому потрібно враховувати, що для оптимальної роботи пристрою необхідно, щоб воно функціонувало в режимі турбулентності – теплової носій зобов’язаний пересуватися по каналах без будь-яких затримок. Між іншим, кожухотрубний теплообмінник, де конструкція має схему «труба в трубі», володіє ламінарним плином теплоносія.

У чому полягає перевага? Під час однакових теплотехнічних характеристик пластинчатое обладнання має значно менші габарити.

Вимоги до прокладок

До апаратів з пластинами пред’явлені досить жорсткі вимоги щодо герметичності обладнання, саме з цієї причини на сьогоднішній день прокладки почали виготовляти з полімерів. Наприклад, етіленпропілен може з легкістю експлуатуватися в умовах підвищених температур – і пара, і рідини. Однак досить швидко починає руйнуватися в середовищі, що містить велику кількість жирів і кислот.

Теплообмінники розрізняються кількістю пластин

Кріплення ущільнювачів до пластин проводиться найчастіше за допомогою кліпсовой замків, в рідкісних випадках – за допомогою клею.

Принцип роботи

Якщо розглядати, як працює пластинчастий теплообмінник, то його принцип дії не можна назвати дуже простим. Пластини розгорнуті один до одного під кутом 180 градусів. Найчастіше в одному пакеті знаходиться по дві пари пластин, які створюють 2 колекторних контуру: входу і виходу теплового носія. Причому необхідно враховувати, що пара, яка перебуває з краю, що не задіюється під час теплообміну.

Сьогодні виготовляється кілька різних типів теплообмінників, які, в залежності від механізму роботи і конструкції, діляться на:

  • двоходові;
  • багатоконтурні;
  • одноконтурні.

Принцип роботи одноконтурного апарату наступний. Циркуляція теплоносія в приладі по всьому контуру проводиться перманентно в одному напрямку. Крім цього, проводиться і протитечія теплових носіїв.

Багатоконтурні пристрої застосовуються лише під час незначного відмінності між температурою обратки і теплоносія на вході. Рух води при цьому проводиться в різних напрямках.

Детальніше про пластинчастому теплообміннику:

Двоходові пристрої мають два незалежних контури. З умовою постійного регулювання теплової подачі використання цих пристроїв є найбільш доцільним.

область використання

Сьогодні є кілька різновидів теплообмінників.

При цьому кожен з приладів має унікальну конструкцію і особливість роботи:

  • спаяний;
  • розбірний;
  • полусварной;
  • зварений.

Пристрої з розбірної системою часто застосовуються в теплових мережах, які підведені до житлових будинків і будівель різного призначення, в кліматичних системах і холодильних камерах, басейнах, теплопунктах і контурах ГВС. Паяні прилади знайшли своє призначення в морозильних установках, вентиляційних мережах, пристроях кондиціонування, промисловому обладнанні різного призначення, компресорах.

Детальний пристрій пластинчастого теплообмінника

Полусварние і зварні теплообмінники застосовуються в:

  • вентиляційних і кліматичних системах;
  • фармацевтичної і хімічної галузі;
  • циркуляційних насосах;
  • харчової сфері;
  • системах рекуперації;
  • апаратах для охолодження приладів різного призначення;
  • в опалювальних контурах і ГВП.

Найбільш популярним видом теплообмінника, який застосовується в побуті, є паяний, що забезпечує обігрів або охолодження теплоносія.

Характеристики та розрахунок

Пластини і ущільнювачі в якості головних деталей теплообмінних пристроїв виробляються з різних за своїми показниками і характеристиками матеріалів. Під час вибору на користь певного вироби основну роль грає його призначення і сфера застосування.

Якщо розглядати опалювальні системи і ГВП, то в цій сфері найчастіше використовуються пластини, які зроблені з нержавіючої сталі, і пластичні ущільнювачі зі спеціальної гуми NBR або EPDM. Наявність пластин з нержавіючої сталі дає можливість працювати з тепловим носієм, нагрітим до 120 градусів, в іншому ж випадку теплообмінник може розігрівати рідина до 180 ° C.

Між пластинами для герметизації розташовані прокладки

При застосуванні теплообмінників в промисловій сфері і їх підключенні до технологічних процесів з дією масел, кислот, жирів, лугів та інших агресивних середовищ використовуються пластини, які зроблені з титану, бронзи та інших металів. У цих випадках потрібна установка азбестових або фторкаучукових прокладок.

Вибір теплообмінника виконується з урахуванням розрахунків, які проводяться за допомогою спеціального програмного забезпечення.

Під час розрахунків необхідно враховувати:

  • витрата рідини, що нагрівається;
  • початкова температура теплового носія;
  • витрати теплоносія на опалення;
  • необхідна температура прогрівання.

Як нагревающей середовища, яка протікає через теплообмінник, може застосовуватися нагріта вода до температури 90-120 ° C або пар з температурою до 170 ° C. Тип теплового носія підбирається з урахуванням виду використовуваного котельного обладнання. Розміри і число пластин вибираються так, щоб вийшов теплоносій з температурою, яка відповідає чинним стандартам – не вище 65 ° C.

Теплообмінник може бути виготовлений з різних видів металу

Необхідно сказати, що головними технічними характеристиками, які при цьому також вважаються і основними перевагами, є компактні габарити обладнання і можливість забезпечити досить значні витрати.

Діапазон площ обміну і ймовірних витрат у апаратів досить високий. Найменші з них, наприклад, від компанії Alfa Laval, мають розмір поверхні до 1 м? і при цьому забезпечують проходження кількості теплоносія до 0,3 м? / год. Найбільш же габаритні прилади мають розмір близько 2500 м? і витрата, який перевищує 4000 м? / год.

способи обв’язки

Теплообмінні прилади найчастіше встановлюються в окремих приміщеннях, які обслуговують приватні споруди, багатоповерхові будівлі, теплопункти центральних магістралей, промислові підприємства.

Невелика вага і габарити обладнання дають можливість виробляти установку досить швидко, хоча певні вироби, які мають велику потужність, потребують спорудженні фундаменту.

Монтаж і обслуговування теплообмінника краще довірити фахівцям

Під час монтування апарату потрібно дотримуватися основне правило: заливка болтів в фундаменті, за допомогою яких теплообмінник міцно кріпиться, проводиться в будь-якому випадку. Схема обв’язки повинна обов’язково передбачати підведення теплоносія до що знаходиться нагорі патрубку, а до встановленого внизу штуцера проводиться під’єднання зворотного контуру. Подача розігрітій рідини підключається навпаки.

В подає контурі потрібна наявність циркуляційного насоса. Крім основного, неодмінно встановлюється і однаковий з ним по потужності запасний насос.

Якщо в ГВП знаходиться магістраль зворотного пересування води, то механізм роботи і схема дещо змінюється. Гаряча вода, яка подається по контуру, перемішується з холодною з водопроводу, і тільки після цього суміш подається в теплообмінник. Регулювання температури на виході виробляється за допомогою електронного блоку, який управляє клапаном входить теплового носія.

Чим більше пластин в теплообміннику, тим вище потужність

У двоступеневою системою можна використовувати теплову енергію зворотної магістралі. Це дає можливість більш раціонально застосовувати наявне тепло і знизити надмірне навантаження на котельне обладнання.

У будь-який з вищеописаних схем обв’язки на вході в теплообмінник зобов’язаний перебувати фільтр. З його допомогою можна не допустити засмічення системи і продовжити термін її експлуатації.

При всіх інших достоїнствах пластинчасті теплообмінники НЕ випереджають старі кожухотрубчасті моделі тільки по одному важливому показнику: під час забезпечення значної витрати пластинчасті пристрою недостатньо нагрівають теплоносій. Цей недолік усувається розрахунком незначного запасу при виборі кількості пластин.

Характеристика пластинчастих теплообмінників:

?

Ссылка на основную публикацию