Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
18 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пластинчатый теплообменник: схема и принцип работы

Пластинчатые теплообменники – устройство, принцип работы, методика расчета

Пластинчатые теплообменники относятся к классу рекуперативных теплообменников и представляют собой аппараты, теплообменная поверхность которых образована набором тонких штампованных металлических пластин. Пластины теплообменника, собранные в единый пакет, образуют между собой каналы, по которым протекают теплоносители, обменивающиеся тепловой энергией. Каналы с теплоносителями А и В чередуются между собой.

Основные размеры и параметры наиболее распространенных в промышленности пластинчатых теплообменников определены ГОСТ 15518—83. Их изготовляют с поверхностью теплообмена от 2 до 600 м2 в зависимости от типоразмера пластин; эти теплообменники используют при давлении до 1,6 МПа и температуре рабочих сред от —30 до +180° С для реализации теплообмена между жидкостями и парами (газами) в качестве охладителей, подогревателей и конденсаторов.

Типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники разделяют по степени доступности поверхности теплообмена для механической очистки и осмотра:

Наиболее широко применяют разборные пластинчатые теплообменники, в которых пластины отделены одна от другой резиновыми уплотнениями. Монтаж и демонтаж этих аппаратов осуществляют достаточно быстро, очистка теплообменных поверхностей требует незначительных затрат труда.

Подключение пластинчатых теплообменников

Классическая схема подключения пластинчатых теплообменников имеет патрубки входа и выхода теплоносителей на передней плите. В большинстве случаев входы и выходы расположены таким образом, чтобы обеспечить противоток теплообменных сред. Работа пластинчатого теплообменника с противотоком рабочих сред показана на видео:

Существуют конструкции пластинчатых теплообменников, в которых патрубки входа и выхода теплоносителей расположены как на передней, так и на задней плите:

Присоединение к входам и выходам рабочих сред осуществляется с помощью фланцевых соединений, соединений под сварку (стальная труба) или резьбового соединения. Возможно также отсутствие какого-либо патрубка на входе или выходе теплоносителя. В таком случае вокруг отверстия на плите выполняются отверстия с внутренней резьбой под шпильки, с помощью которых можно подсоединить трубопровод с теплоносителем с применением термостойкого резинового или каучукового уплотнения.

Пластины для пластинчатых теплообменников

Серийно выпускаемые пластинчатые теплообменники комплектуют пластинами, штампованными из листового металла толщиной до 1 мм. В качестве материала применяется коррозионностойкая сталь, титан, специальные сплавы. Пластины пластинчатого теплообменника имеют гофрированную поверхность для турбулизации потоков в каналах, что повышает эффективность теплопередачи и препятствует отложению загрязнений. Гофры пластин обычно имеют в сечении профиль равностороннего треугольника. Чем тупее угол, под которых расположены гофры пластины, тем большее сопротивление создается в каналах, чем острее угол, тем меньше сопротивление и выше скорость потоков.


Пластины для пластинчатых теплообменников разборного типа

Расчет пластинчатых теплообменников

Расчет пластинчатых теплообменников на прочность сводится к расчету нажимных и промежуточных плит, пластин, штанг, стяжных болтов, коллекторов, днищ и крышек.

При проектировании и подборе производятся тепловые и гидравлические расчеты с целью определения всех характеристик пластинчатого теплообменника, а также параметров процесса теплопередачи. Далее приведен упрощенный расчет пластинчатого теплообменника для примера. Итак, пластинчатый теплообменник уже спроектирован. Он состоит из 101 пластины, которые образуют 100 каналов. Половина из них зарезервирована для потока горячей воды, другая половина для потока холодной воды. Два внешних канала, один горячий и один холодный, будут иметь теплопередачу только на одной стороне, т.к. со второй стороны канала с водой нет. Помним об этом, но не учитываем данное в примере:

Количество пластин100 (101)[-]
Длина пластины8.000[m]
Ширина пластины0.500[m]
Толщина пластины0.002[m]
Ширина холодного и горячего каналов0.008[m]
Температура горячей воды353.15[K]
Температура холодной воды293.15[K]
Массовый расход горячей и холодной воды400.0[kg/s]
Коэффициент загрязнения на горячей и холодной стороне0.00005[m2W/K]
Теплопроводность материала пластин50[W/m/K]

Свойства воды приняты для средних температур. Так как температуры горячей и холодной воды на входе составляют 80 и 20 градусов по Цельсию, соответственно, средняя температура составляет 50 градусов. Для расчета пластинчатого теплообменника вручную пренебрегаем изменением коэффициента теплопередачи при изменении температуры воды. Значения на каждой из сторон будет меняться противоположно.

Площадь теплообменной поверхностиA_hx = 8.000 * 0.500 * 100 = 400[m2]
Количество горячих и холодных каналовN_ch = 50[-]
Площадь сечения одного каналаA_fch = 0.008 * 0.5 = 0.004[m2]
Периметр сечения каналаC_fch = 2 * (0.008 + 0.5) = 1.016[m]
Гидравлический диаметрD_hyd = 4 * A_fch / C_fch = 0.015748[m]
Площадь сечения для жидкостиA_flow = N_ch * A_fch = 0.2[m2]
Массовый расход жидкостиG = M_flow / A_flow = 400.0 / 0.2 = 2000.0[kg/m2/s]
Плотность воды при 50°Cu_w = 0.000525[Pa.s]
Теплопроводность воды при 50°Ck_w = 0.6435[W/m/K]
Коэффициент РейнольдсаRe = G * D / u_w = 59993[-]
Коэффициент Прандтля для воды при 50°CPr = 3.555[-]
Коэффициент теплопередачи на горячей и холодной сторонеU_w = 0.023 * k_w/D_hydr * Re^0.8 * Pr^0.4 = 10372[W/m2/K]
Коэффициент теплового сопротивления пластины на м2R_pl = thickness/cond = 0.002 / 50 = 0.00004[m2W/K]
Общее сопротивление теплопередаче на м2R_t = 2/U_w + 2 * R_foul + R_pl
R_t = 2/10372 + 2*0.00005 + 0.00004 = 0.0003328
[m2W/K]
Общий коэффициент теплопередачиU_oa = 1 / R_t = 3004.6[W/m2/K]

Общий коэффициент теплопередачи посчитан. Мы имеем следующие уравнения:

Q_transferred = delta_T_mean * U_oa * A_hx(ур.1)
Q_fluid = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid(ур.2)

Поскольку жидкости и их массовые расходы одинаковы с обеих сторон, delta_T_mean равна разности начальной температуры (ITD=T_hot,in-T_cold,in) минус delta_T_fluid, или:

Вставляем это в (ур.1), вычисляем (ур.1) и (ур.2), получаем:

(ITD – delta_T_fluid) * U_oa * A_hx = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid(ур.4)
delta_T_fluid = ITD * U_oa*A_hx / (U_oa*A_hx + M_flow*Cp_fluid)(ур.5)

Изменение температуры воды в каждом контуре:
delta_T_fluid = 60.0 * 3004.6*400.0 / (3004.6*400.0 + 400.0*4035) = 25.61 [K]

Расчетная мощность пластинчатого теплообменника:
Q_fluid = M_flow * Cp * delta_T_fluid = 400.0 * 4035 * 25.61 = 41334540 [W] или 41.33 [MW]

Температура на выходе горячей стороны: 80 – 25.61 = 54.39°С
Температура на выходе холодной стороны: 20 – 25.61 = 45.61°С

Расчет пластинчатого теплообменника вручную дает некоторую погрешность, т.к. не учитывает изменение свойств жидкости и материалов при изменении их температуры. Данный метод расчета значительно упрощен, но в более сложных случаях, когда в процессе теплопередачи происходят фазовые изменения сред, он позволяет быстро провести оценочный расчет основных параметров.

На практике расчет пластинчатого теплообменника производится с помощью специальных расчетных программ. Каждый производитель имеет собственное программное обеспечение, которое позволяет быстро подобрать теплообменник и рассчитать все необходимые характеристики.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник является новым и универсальным прибором для обогрева и охлаждения помещений.

Как протекают процессы в пластинчатом теплообменнике

Пластины разборного пластинчатого теплообменника устанавливаются одна за другой с поворотом на 180 ° .

Эта компоновка создает теплообменный пакет с четырьмя коллекторами для подвода и отвода жидкостей.

Первая и последняя пластины не участвуют в процессе теплообмена, задняя пластина выполняется обычно без портов.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата.

1, 11 – подающий и обратный патрубки для подключения греющей среды (теплоносителя); 2, 12 – входной и выходной патрубки нагреваемой среды; 3 — передняя неподвижная плита; 4, 14 – отверстия для протока теплоносителя; 5 – малая уплотнительная прокладка в виде кольца; 6 – рабочая теплообменная пластина; 7 – верхняя направляющая; 8 – задняя подвижная плита; 9 – задняя опора; 10 – шпилька; 13 – большая прокладка по контуру пластины; 15 – нижняя направляющая.

Во время работы в каждой секции, кроме первой и последней, происходит интенсивный обмен теплом через пластины сразу с двух сторон.

Обе среды протекают через свои секции навстречу друг другу, нагревающая подается сверху и выходит через нижний патрубок, а нагреваемая – наоборот.

Как это работает, отображает функциональная схема пластинчатого теплообменника:

Особенности конструкции

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов:

  • Передней неподвижной плиты с патрубками. Через последние в теплообменник попадают обе рабочие среды.
  • Верхней и нижней направляющих штанг. Эти элементы необходимы для придания жесткости всей конструкции. Ту же функцию выполняет задняя опора устройства.
  • Задней подвижной плиты.
  • Самих пластин.
  • Уплотнительных прокладок, служащих одновременно разграничителями между пластинами.

Современный пластинчатый теплообменник: принцип работы

Функционирует устройство этого типа по перекрестной схеме.

Секции поочередно заполняются нагреваемой и охлаждаемой средой.

Теплообмен между ними происходит через пластины.

Заполнение секций в процессе работы устройства обеспечивают прокладки-уплотнители разной формы.

Последние могут или пропускать среду, или задерживать ее. Теплообменники пластинчатые устроены так, что среды в них перемещаются навстречу друг другу. При этом нагревающая подается сверху и выходит в нижний патрубок, а охлаждаемая, соответственно, наоборот.

Таким образом функционируют все подобные устройства. Принцип работы пластинчатого теплообменника для ГВС точно такой же, как у моделей, предназначенных для кондиционирования, охлаждения смазочных материалов и проч. Единственное отличие состоит в проходящих через корпус видах сред. В модели для ГВС — это, соответственно, вода, в других устройствах такого типа обмен может происходить между растворами, маслами, газами и т. д.

Уплотнители теплообменников

От качества этих элементов зависит долговечность и надежность теплообменника.

Уплотнители предотвращают смешивание сред и направляют их по определенной траектории.

На настоящий момент в теплообменниках используется всего две разновидности подобных элементов: клипсовые и клеевые. Для изготовления уплотнителей обычно применяются материалы на основе каучука. Это могут быть, к примеру, EPDM, ПВР, витон и т. д.

Клеевые уплотнители крепятся в специальных канавках на эпоксидку. Клипсовые варианты устанавливаются посредством специальных фиксирующих элементов.

Сфера применения

Пластинчатый теплообменник может использоваться:

  1. На механическом производстве. С применением таких устройств охлаждаются смазочные жидкости, гидравлические и трансмиссионные масла и т. д.
  2. В поршневых и турбинных двигателях.
  3. В энергетических станциях.
  4. В компрессорах.
  5. В судоходстве. На судах теплообменники применяют в основном для центрального охлаждения.
  6. В легкой промышленности.
  7. В машиностроении и металлообработке.
  8. В системах отопления и кондиционирования.

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

  • типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
  • типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
  • типа конструкции;
  • направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении:

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

  • паровые барботеры;
  • сопловые подогреватели;
  • градирни;
  • барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является .

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1 горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3 проходит холодный поток.

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1 заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

  • мощность теплообменника;
  • давление в системе;
  • тип сред (агрессивные или нет);
  • рабочие температуры;
  • прочие требования.

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.

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.

Рис. 4. Устройство РПТО

Схема

По схеме работы теплообменники делят на две разновидности:

  • одноходовые;
  • многоходовые.

Одноходовый теплообменник устроен так, что каждая среда протекает через щелевые каналы один раз.

После этого жидкость поступает в сборный коллектор и оттуда — в трубопровод.

При таком исполнении все присоединительные патрубки находятся с одной стороны устройства — на неподвижной плите. Подвижную плиту можно двигать как угодно, так что разбирать теплообменник для обслуживания и ремонта ничто не мешает.

Многоходовая схема применяется в тех случаях, когда в греющей среде после одного прохода остается еще много тепла.

Такое наблюдается в следующих случаях:

  • пластины имеют маленькую площадь либо в кассете их установлено малое количество;
  • расходы двух сред очень сильно отличаются;
  • разность температур греющей и нагреваемой среды невелика, поэтому теплообмен протекает с низкой интенсивностью.

В кассету многоходового пластинчатого теплообменника добавляются пластины только с двумя портами, расположенными с одной стороны. Благодаря этому, каждая среда протекает по каналам два раза или более, так что нагреваемая среда усваивает от греющей намного больше тепла, чем при одноходовой схеме.

Преимущества

  • возможность монтажа и демонтажа устройства непосредственно на месте, где будет эксплуатироваться пластинчатый теплообменник;
  • установка в тепловых системах без должной водоподготовки;
  • незначительный вес;
  • возможность быстро и легко изменять тепловую мощность путём дополнительной установки пластин;
  • гибкая регулировка температурного режима в системе.

Основные особенности конструкции

Для изготовления пластин применяются сплавы, характеризующиеся стойкостью к образованию коррозии. Это обеспечивает им должный уровень надежности и гарантирует долговечность.

В собранном виде теплообменник отличается довольно плотным размещением пластин. Благодаря этому образовываются щелевые каналы. Их герметичность достигается за счет применения дополнительных контурных прокладок из резины.

На всех пластинах присутствуют отверстия в количестве четырех штук. Два из них обеспечивают нагревание сред. Оставшаяся пара изолируется. Данная мера исключает недопустимое смешивание жидкостей.

Особенностью работы пластинчатых теплообменников являются довольно небольшие гидравлические сопротивления. Кроме того, следует отметить тот факт, что на поверхности пластин практически не образуется накипь.

При условии размещения дополнительных патрубков на прижимной плите, реализуется возможность осуществления многократного теплообмена сред. Подобный подход актуален в ситуациях, когда речь идет о незначительной разнице в температуре двух сред, а также при условии ощутимого отличия в их расходе.

Читать еще:  Известковые штукатурные растворы – какой лучше?

Оборудование для промывки теплообменников

Принцип работы теплообменника

Во время осуществления теплообмена движение жидкостей происходит по направлению друг к другу. Наличие специального элемента из стали или дополнительного резинового уплотнения позволяет предотвратить смешение жидкостей в тех местах, где существует возможность протекания.

В зависимости от того, в каких именно условиях планируется эксплуатация конкретного теплообменника, количество пластин, а также способ обработки их поверхности, могут отличаться. Это относится и к применяемым расходным материалам.

Так, производители предлагают не только изделия из доступной нержавеющей стали, но и модели, выполненные из современных сплавов, устойчивые к длительному воздействию агрессивных сред.

Схема теплообменника, принцип работы

Теплообменный аппарат, в котором разделительная поверхность образована из тонких штампованных гофрированных пластин, является теплообменником пластинчатого типа.

Принцип работы теплообменников построен на движении рабочих сред по щелевым каналам сложной формы между соседними пластинами теплообменника.

Каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей чередуются между собой (рис. 1). Гофрированная поверхность пластин теплообменника усиливает турбулизацию потоков рабочих сред и повышает коэффициент теплоотдачи.

«Теплотекс АПВ» производит расчёт, изготовление, продажу и сервисное обслуживание всех типов пластинчатых теплообменных аппаратов. В их числе: разборные, паяные и гибрибные пластинчатые теплообменники с пластинами из коррозионно-стойкой стали AISI 316 (возможно использование пластин из сплава титана ASTM B256) и резиновыми уплотнениями из термостойкой резины EPDM или Viton (максимальная рабочая температура 150*С и 180*С соответственно). При этом конечная цена на все виды нестандартных пластинчатых теплообменников максимально приближена к стоимости типовых пластинчатых теплообменных аппаратов и максимально соответствует возможным ожиданиям заказчика.

Уплотнения в разборном пластинчатом теплообменнике крепятся к пластине теплообменника с помощью клипс.

Контурная резиновая прокладка разборного пластинчатого теплообменника (рис. 2) охватывает два угловых отверстия разборного теплообменного аппарата, через которые проходит поток рабочей среды в межпластинный канал разборного пластинчатого теплообменника и выходит из него, а через два других отверстия, изолированных дополнительно кольцевыми уплотнениями разборного пластинчатого теплообменника, встречный поток проходит транзитом. Вокруг этих отверстий разборного пластинчатого теплообменника имеется двойная прокладка, которая гарантирует герметичность каналов (рис. 3) разборного пластинчатого теплообменника.

Уплотнение разборного пластинчатого теплообменника сконструировано таким образом, что в случае ее повреждения, протечки можно определить визуально, купить и заменить прокладку разборного теплообменного аппарата за короткое время. Уплотнительные прокладки разборного пластинчатого теплообменника крепятся к пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в разборном теплообменном аппарате образуют две системы герметичных межпластинных каналов разборного пластинчатого теплообменника, изолированных друг от друга металлической стенкой и прокладками — одна для греющей среды, другая для нагреваемой.

Обе системы межпластинных каналов разборного пластинчатого теплообменника соединены с соответствующими коллекторами и далее со штуцерами для входа и выхода рабочих сред на неподвижной плите разборного пластинчатого теплообменника. Пластины в составе разборного пластинчатого теплообменника, которые так же возможно купить отдельно, собираются в пакет таким образом, что каждая последующая пластина повернута на 180o в плоскости ее поверхности относительно смежных, что создает равномерную сетку пересечения взаимных точек опор вершин гофр разборного пластинчатого теплообменного аппарата и обеспечивает жесткость пакета пластин разборного пластинчатого теплообменника.

Рама разборного пластинчатого теплообменника (рис. 4) состоит из неподвижной плиты (1), стойки (4), верхней (2) и нижней (7) направляющих, подвижной плиты (3) и комплекта стяжных болтов (8).
Верхняя и нижняя направляющие в разборном пластинчатом теплообменнике крепятся к неподвижной плите и к стойке. На направляющие разборного пластинчатого теплообменника навешивается подвижная плита (3) и пакет пластин (5,6). Неподвижная и подвижная плиты стягиваются в пластинчатом теплообменнике посредством болтовых соединений. У одноходовых разборных пластинчатых теплообменников все присоединительные штуцера расположены на неподвижной плите.

За основу в разборных пластинчатых теплообменниках «Теплотекс АПВ» взят типоразмерный ряд пластин датской компании АРV с различным профилем рабочей поверхности и площадью от 0,018 м 2 до 4,75 м 2 (рис. 5), обладающих помимо отменного качества выгодной ценой, по которой возможно их купить, обратившись непосредственно в компанию «Теплотекс АПВ» любым удобным способом.

Каналы теплообменного аппарата, образованные пластинами АРV, имеют несколько большее поперечное сечение, чем в разборных пластинчатых теплообменниках других производителей теплообменного оборудования. Поэтому разборные пластинчатые теплообменники производства «Теплотекс АПВ» медленнее загрязняются из-за некачественной подготовки водопроводной воды и требуют промывки пластин и замены уплотнений гораздо реже, чем в теплообменных аппаратах конкурирующих производителей теплообменного оборудования, что имеет решающее значение в аспекте надёжности и формировании цены на сервисное обслуживание разборного теплообменного оборудования, которое планируется к использованию.

В пластинах разборных теплообменных аппаратов компании «Теплотекс АПВ» рационально выполнена зона распределения теплоносителя по ширине канала. Специальная насечка позволяет выровнять сопротивление по ширине канала и обеспечить равномерное обтекание рабочей поверхности пластины разборного пластинчатого теплообменника, что приводит с снижению общей цены разборного пластинчатого теплообменника.

Пластины одного типоразмера могут иметь угол наклона гофр к горизонтальной оси 300 (так называемые жесткие пластины) и 600 («мягкие пластины»). Для жестких пластин разборного теплообменного аппарата характерна большая тепловая производительность и большие потери напора, для мягких пластин – меньшая тепловая производительность и меньшие потери напора. В одном разборном теплообменном аппарате допускается использовать и жесткие, и мягкие пластины. Это еще один способ максимально приблизиться к требуемой производительности разборного пластинчатого теплообменника и допустимым потерям напора при минимальной поверхности нагрева разборного пластинчатого теплообменного аппарата.

Пластинчатый теплообменник: устройство и особенности

Тепло в наши дома поступает из котельной либо от центрального теплопункта, в котором холодная вода нагревается от теплообменника, выполняющего важную роль в системах отопления и горячего водоснабжения. В индивидуальных домах теплообменник пластинчатый и вовсе считается центральным элементом системы, потому как нагревание теплоносителя выполняется именно в нем. Такие приборы могут различаться конструкцией и видом, но принцип действия — во многом общий для всех типов.

Пластинчатые теплообменники

Конструкция пластинчатого теплообменника

Назначение теплообменников всех видов — преобразовывать непрогретую жидкостную среду в нагретую (и наоборот).

Пластинчатые теплообменники обладают разборной конструкцией, состоящей из таких частей:

  • недвижимой плиты;
  • подвижной плиты;
  • комплекта пластин;
  • деталей крепежа, объединяющих две плиты в единую раму;
  • нижнего и верхнего направляющего элемента круглой формы.

Конструкция пластинчатого теплообменника

Размеры рам различных моделей могут существенно отличаться. Они зависят от мощности и тепловой отдачи подогревателя — с большим числом пластин увеличивается продуктивность прибора и, соответственно, возрастают его габариты и масса.

Пластины теплообменника

Конструкция пластинчатого теплообменника зависит от модификации устройства и может содержать различное количество пластин с закрепленными на них прокладками, герметизирующими каналы с протекающим по ним теплоносителем. Для достижения требуемой по условию герметичности плотности прилегания пар соседних прокладок одной к другой достаточно скрепления этих двух пластин с неподвижной плитой.

Нагрузки, действующие на аппарат, прилагаются главным образом на прокладки и пластины. Крепежные детали и рама, по сути, представляют собой корпуса прибора.

Рельефная окантовка пластин при сжатии гарантирует надежное крепление и дает конструкции теплообменника требуемую жесткость и прочность.

Конструкция пластин теплообменника

Прокладки закрепляются на пластинах посредством клипсового замка. Следует отметить, что прокладки при их зажатии самоцентрируются по направляющей. Утечка теплоносителя предотвращается окантовкой обшлага, создающей дополнительный барьер.

Для теплообменников производятся два типа пластин:

  • с термически мягким рифлением;
  • с термически жестким рифлением.

В деталях с мягким рифлением каналы устроены под углом 30°. Такой вид пластин отличается повышенной теплопроводимостью, но меньшей устойчивостью к давлению теплоносителя.

В частях с термически жестким рифлением при устройстве канавок соблюден угол в 60°. Этим пластинам не свойственна высокая теплопроводность, их преимущество — способность переносить высокое давление в системе.

Достижение оптимального режима теплоотдачи возможно при комбинировании пластин в теплообменнике. При этом необходимо учесть, что для эффективной работы прибора нужно, чтобы он функционировал в режиме турбулентности — теплоноситель должен перемещаться по каналам без каких-либо помех. К слову, кожухотрубный теплообменник, в котором реализована конструктивная схема «труба в трубе» — с ламинарным режимом течения жидкости.

Какая от этого выгода? При идентичных теплотехнических параметрах пластинчатый прибор обладает меньшими в несколько раз размерами.

Прокладки

К устройствам с пластинами предъявляются очень жесткие требования относительно герметичности, в связи с чем в последнее время прокладки стали выпускать из полимеров. Этиленпропилен, например, способен без проблем работать в условиях высоких температур — и воды, и пара. Но очень быстро разрушается в среде с содержанием масел и жиров.

Прикрепление прокладок к пластинам выполняется преимущественно клипсовым соединением, реже — посредством клея.

Принцип действия

Принцип работы теплообменника нельзя назвать слишком простым. Пластины развернуты одна к другой под 180°. Как правило, в одном пакете устанавливается по две пары пластин, создающих два коллекторных контура: ввода и отведения теплоносителя. При этом следует учесть, что пара расположенных с края элементов в тепловом процессе не задействуются.

На сегодняшний день производится несколько вариантов исполнения теплообменных приборов, устройство и принцип работы которых различны:

  • одноходовые;
  • многоходовые;
  • двухконтурные.

Принцип работы прибора

Как работает одноходовой аппарат? Циркуляция жидкости в нем осуществляется перманентно по всей площади в едином направлении. Кроме того, выполняется и противоток теплоносителей.

Аппараты многоходовые используются только при не слишком большой разнице между температурой подающейся жидкости и температурой обратки. Ток жидкостей при этом будет осуществляться в различных направлениях.

Двухконтурные теплообменники состоят из двух независимых контуров. При условии постоянной корректировки подачи тепла применение такого оборудования наиболее целесообразно.

Сфера применения

Существует несколько видов теплообменников, каждый из которых имеет свой принцип работы и специфику конструкции:

  • разборный;
  • паяный;
  • сварной;
  • полусварной.

Прибор разборной конструкции часто используется в теплосетях, подведенных к жилым домам и сооружениям различного назначения, в бассейнах, климатических установках и холодильниках, системах ГВС, теплопунктах.

Вид сварного пластинчатого агрегата

Теплообменники паяного вида нашли свое применение в:

  • сетях вентиляции и системах кондиционирования;
  • холодильных установках;
  • турбинных приборах и компрессорах;
  • промышленных агрегатах различного назначения.

Приборы сварные и полусварные используются в:

  • химической и фармацевтической отраслях;
  • сетях вентиляции и климат-системах;
  • пищевой промышленности;
  • тепловых насосах;
  • в системах ГВС и отопления;
  • агрегатах для охлаждения оборудования различного назначения;
  • системах рекуперации.

Самым распространенным типом теплообменников, применяющихся в индивидуальных домовладениях, считается паяный, обеспечивающий нагрев или охлаждение воды.

Технические характеристики

Прокладки и пластины, как основные элементы теплообменных устройств, изготавливаются из различных по своим свойствам и характеристикам материалов. При выборе в пользу той или иной модели решающую роль играет назначение теплообменника и область его использования.

Если остановиться сугубо на системах ГВС и теплоснабжения, то в этой области больше распространены пластины, изготовленные из нержавеющей стали, а пластичные прокладки — из особой резины EPDM либо NBR. Установка пластин из нержавейки позволяет работать с теплоносителем, прогретым до 110°С, в другом же случае устройство пластинчатого теплообменника позволяет нагревать жидкость до 170°С.

Фрагмент пластины теплообменника

При использовании теплообменников в промышленном производстве и задействовании их в технологических процессах с воздействием щелочей, кислот, масел и иных агрессивных веществ, применяются пластины из никеля, титана и других сплавов. В таких случаях устанавливаются фторкаучуковые или асбестовые прокладки.

Подбор теплообменника производится согласно расчетам, выполняемым при помощи специализированных программ. При расчетах учитываются:

  • первоначальная температура теплоносителя;
  • относительный расход прогреваемой жидкости;
  • требуемая температура нагревания;
  • расход теплоносителя.

В роли нагревающей среды, протекающей через пластинчатый испаритель, может использоваться подогретая до температуры 95 или 115°С вода, а также пар температурой до 180°С. Вид теплоносителя подбирается в зависимости от вида применяемого котла и оборудования. Размеры и количество пластин подбираются с таким расчетом, чтобы в результате получить воду с температурой, соответствующей установленным стандартам — не более 70°С.

Стоит отметить, что основной технической характеристикой, являющейся также и главным преимуществом, считаются небольшие размеры устройства и способность обеспечить достаточно большой расход.

Вариативность возможных расходов и площадей обмена у пластинчатых приборов достаточно высока. Самые компактные из них, например, от бренда Alfa Laval, обладают площадью поверхности до 1 м2, обеспечивая протекание объема жидкости до 0,2 м3/час. Самые же крупные теплообменники имеют площадь порядка 2000 м2 и расход, превышающий 3600 м3/час.

Обвязка теплообменника

Теплообменные установки преимущественно монтируются в отдельных котельных, обслуживающих многоквартирные дома, индивидуальные постройки, предприятиях промышленности, теплопунктах центральных теплосетей.

Относительно небольшие размеры и масса устройств позволяют выполнить монтаж достаточно быстро, хотя некоторые обладающие большой мощностью модели требуют постановки на фундамент.

При установке прибора необходимо соблюсти основной принцип: заливание фундаментных болтов, посредством которых теплообменник надежно фиксируется, осуществляется во всех случаях. Схема обвязки непременно предусматривает подведение теплоносителя к расположенному сверху патрубку, а к размещенному снизу штуцеру выполняется подключение обратной магистрали. Подача нагретой воды подсоединяется наоборот — к нижнему патрубку, а выход ее — к верхнему.

Пример внедрения теплообменников

В подающем теплоноситель контуре необходима установка циркуляционного насоса. Кроме основного обязательно ставится и равный ему по мощности резервный насос.

Если в ГВС предусмотрена магистраль обратного движения жидкости, то схема и принцип работы пластинчатого теплообменника несколько изменяется. Нагревшаяся вода, подающаяся по замкнутому контуру, смешивается с холодной из водопровода, и лишь затем получившаяся смесь приходит в теплообменник. Корректировка температуры на выходе осуществляется посредством электронного блока, управляющего клапаном подающей теплоноситель магистрали.

При двухступенчатой схеме используется тепловая энергия обратной магистрали, что позволяет наиболее рационально использовать имеющееся тепло и снять с котла лишнюю нагрузку.

В каждой из рассмотренных систем на входе в теплообменник обязательно должны быть установлены фильтры, благодаря которым удается избежать загрязнения системы и продлить срок ее службы.

Итоги по теме

При всех прочих преимуществах современные пластинчатые теплообменники не смогли опередить устаревшие кожухотрубчатые по единственному, но очень важному критерию. При обеспечении значительного расхода, пластинчатые приборы немного не догревают воду. Такой недостаток легко устраняется созданием небольшого запаса при подборе количества пластин и расчете их площади.

Видео по теме:

Схемы Подключения Пластинчатых Теплообменников

Обслуживать, чистить разбирать и собирать такой теплообменник намного сложнее.


Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий.

Кожухотрубный теплообменник для ГВС — устройство и принцип работы По тонким трубкам движется нагреваемая вода, которая подается затем в краны. Схемы подключения ПТО Схемы подключения пластинчатых теплообменников Здесь вы сможете узнать, какие бывают схемы подключения пластинчатых теплообменников к сетям коммуникаций.
Обучающий фильм-инструкция по сборке пластинчатого теплообменника для компании «Астера».

Коэффициент гидравлического сопротивления важен при расчете нагрузки на систему отопления, где от этого зависит выбор циркуляционного насоса, немаловажен и для других источников тепла. Для посудомоечной и стиральной машинки значения берутся из паспорта и инструкции и только при условии, что они поддерживают использование горячей воды.

Установка пластинчатого теплообменника в схемах подключения — 5. Рассчитывается исходя из полученного значения расхода жидкости и разницы температур воды на входе в теплообменник и на выходе.

Но их конструкция надежней — они выдерживают суровые условия эксплуатации.

Однако, естественно следует предварительно выполнить расчет, позволяющий прийти к определенному сочетанию мощности и производительности для выбора подходящей модели. В противном случае придется проводить ремонтные работы, монтаж новых пластин, что повлечет за собой финансовые потери рис 7.

Это зависит от типа котельного оборудования.

как работает теплообменник

Читать еще:  Виды и особенности сайдинга для обшивки фасада дома

Разновидности теплообменников для ГВС-систем

Рассмотрим несколько примеров схем. Прокладки могут быть как стальными, так и резиновыми. Очень проста в реализации и относительно недорогая.

Существенный недостаток: высокая стоимость в два раза по сравнению с параллельной схемой. Благодаря этому они отличаются компактными размерами, которые никак не влияют на полезность и работоспособность.

Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий. Подключение пластинчатых теплообменников может осуществляться в соответствии с тремя основными схемами: параллельной, двухступенчатой смешанной, двухступенчатой последовательной.

Главное преимущество и плюс работы с разборными конструкциями заключается в том, что их можно дорабатывать, модернизировать и улучшать, от есть удалять лишние или же добавлять новые пластинки. Заключение Как показывает практика, современный пластинчатый теплообменник все же немного уступает старому кожухотрубному по одному критерию.

В ИТП Зависимое подключение отопления с автоматическим регулированием расхода тепла.

Так же стоит вовремя обслуживать ПТО, проводить систематическую очистку собственными руками. Такая схема проще всего в реализации, но для достаточного нагрева необходимо, чтобы теплоноситель двигался активно.

Принцип действия двухступенчатой последовательной схемы: входящий поток разделяется на две ветки. Разборные, то есть состоящие из нескольких отдельных плиток.
ГВС через пластинчатый теплообменник К чему привела чистка лимонная кислота Лучшие рецепты

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

Такой способ хорош тем, что происходит полезное использование тепла обратной воды, а также тем, что схема компактна.

В новом теплообменнике это достигается путем увеличения количества пластин одинаковой площади.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата. На подогрев поступает уже не совсем холодная, а теплая.

В системах с естественной циркуляцией такой тип установки малоэффективен. В ИТП Зависимое подключение отопления с автоматическим регулированием расхода тепла.

Важно и то, что никто не способен дать гарантии того, что эти расчет будут на процентов верными. Такой же фильтр желательно установить на вводе холодной воды — дольше будет работать оборудование. В итоге себестоимость горячей воды за литр будет намного ниже. Пластины пластинчатого теплообменника располагаются одна за другой с поворотом на градусов.


Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. Схема сборки пластинчатого теплообменника не сложная, верхняя и нижняя направляющие закрепляются на штативе и неподвижной плите. Схемы подключения ПТО Схемы подключения пластинчатых теплообменников Здесь вы сможете узнать, какие бывают схемы подключения пластинчатых теплообменников к сетям коммуникаций. Ввиду небольших габаритов и веса монтаж теплообменника производится достаточно просто, хотя мощные агрегаты и требуют устройства фундамента.

Поговорим подробнее о наиболее доступных, надежных и эффективных. Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин. При такой схеме подготовка воды происходит за два шага. Обвязка второй ступени идентичная параллельному подключению за исключением того, что вместо холодной воды подключается уже подогретая вода с первой ступени.

Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. В соответствии с правилами помимо рабочего насоса параллельно ставится резервный такой же мощности. Опыт и умения специалистов позволяют как выполнить простейшие расчеты, так и сложный монтаж с пуско-накладкой. Тогда пластины производятся из титана, никеля и различных сплавов, а прокладки — из фторкаучука, асбеста и других материалов. Следует отметить, что кожухотрубные системы почти исчезли с рынков из-за низких показателей КПД и больших размеров.
Теплообменник пластинчатый принцип работы

Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника

Доступные программы скачиваются, в расчете теплообменника использовать можно несколько версий, для большей уверенности в результативности.

К недостаткам — отсутствие функции подогрева воды.

В случае, когда выбирается схема подключения в одну ступень. Однако более популярными сегодня являются пластинчатые паяные системы обеспечения теплом, и популярность их основана на отсутствии зажимных элементов. Рассмотрим несколько примеров схем.

То есть при монтаже после чистки все станет на свои места без особого усилия. Перед монтажом пластинчатого теплообменника важно учитывать, что расчет, проводимый своими руками для пластинчатого теплообменника для котла, входящая температура не должна превышать 55 градусов. Выдавая большой расход, скоростные агрегаты немного недогревают выходящую жидкость, этот недостаток обнаружен специалистами во время эксплуатации. Один из вариантов двухступенчатого подключения теплообменников В данном случае первичный нагрев идет от обратного трубопровода отопления.

Тут она доводится до нужной температуры и уходит потребителю. Кондиционеры, подогреватели, пластичные теплообменники, соответственно, нуждаются в более сложном обслуживании при помощи компьютерного и сервисного обеспечения. Управление температурой происходит при помощи датчика и регулирующего клапана, установленного на обратке можно и на подачу поставить.

Так же за помощью можно обратиться к специалисту, который проведет своими руками расчет, не озадачивая клиента. Имея такую же мощность, он по размерам втрое меньше кожухотрубного, при этом способен обеспечить большой расход нагреваемой среды, например, воды для нужд ГВС. Эти выходы могут быть в виде фланца, трубы под сварку, резьбового соединения.

Принцип работы пластинчатого теплообменника.

Кожухотрубные Кожухотрубные теплообменник для горячей воды от отопления проще по конструкции, но менее эффективны, из-за чего, для обеспечения необходимой температуры, должны иметь солидные размеры. Толщина пластины зависит от максимального рабочего давления. Опыт и умения специалистов позволяют как выполнить простейшие расчеты, так и сложный монтаж с пуско-накладкой. Недостатком этой схемы является сильно завышенная нагрузка на систему отопления и неэффективный нагрев воды во втором контуре при большем перепаде температур. Для этого понадобиться помощь специализированных кадров той или иной компании.

Важным является и температурная разница минимум в 10 градусов. Значение для раковины умножается на количество устройств в доме, которые могут использоваться параллельно, и складывается со значением для ванны или душевой в зависимости от того, что именно используется. Недостаток: дороговизна, обусловленная подключением двух теплообменников для приготовления горячей воды. Доводится температура до нормы при помощи повторного нагрева, но уже от теплоносителя, который идет на подачу. SYSTHERM Теплообменники в горячем водоснабжении На сегодняшний день организация процессов по обеспечению водой — это одно из главных условий для создания уютной жизни граждан.
Теплообменник (регистр) для бани — какой выбрать и как подключить, чтобы греть воду?

Принцип работы и устройство пластинчатого теплообменника

Любой теплообменник представляет собой аппарат, выполняющий теплообмен в одном конкретном месте либо же помещении, преобразуя холодную среду в горячую или наоборот. И пластинчатый теплообменник, принцип работы которого рассматривается в данной статье, может «питаться» не только паром, газами, но также и различными жидкостями. Какие функции он выполняет? Все верно – он прогревает или, напротив, охлаждает необходимую среду.

пластинчатый теплообменник принцип работы

  • 1 О принципе действия
  • 2 Средние цены пластинчатые теплообменники
  • 3 Конструктивные особенности пластинчатых теплообменников
    • 3.1 Видео – Пластинчатый теплообменник принцип работы (ТИЖ)
    • 3.2 Роль пластин в конструкции
    • 3.3 Роль прокладок в конструкции
  • 4 Сферы применения пластинчатых теплообменников
    • 4.1 Видео – Как собрать разборной теплообменник
  • 5 Особенности монтажа и установки
    • 5.1 Видео – Подключение пластинчатого теплообменника

О принципе действия

Пластинчатый теплообменник принцип действия имеет достаточно сложный. Пластины в конструкции располагаются под углом в 180 градусов относительно друг друга. Зачастую производители делают это попакетно, следовательно, компонуются сразу четыре изделия и создается пара коллекторных контуров – подача жидкости и «обратка». Хотя стоит знать, что крайние пластины не принимают никакого участия в процессе теплообмена.

Собственно, с принципом действия устройства все более-менее понятно. Сейчас же рассмотрим классификацию данной конструкции – в соответствии с ней теплообменники могут быть трех типов.

  • Одноходовые приборы, в которых теплоноситель циркулирует перманентно, в одном и том же направлении по всей площади системы. Помимо того, здесь имеет место и противоток жидкостей.
  • Многоходовые приборы, которые можно использовать исключительно в тех случаях, когда разница в температуре носителей тепла не слишком высокая. Потоки жидкости здесь будут двигаться в различных направлениях.

  • Двухконтурные приборы. Они отличаются тем, что состоят из двух автономных контуров, находящихся на какой-либо из сторон. И если постоянно регулировать термальную мощность, то данной оборудование будет идеальным вариантом для покупки.
  • Что же касается технических характеристик таких теплообменников, то они следующие:

    • рабочая температура колеблется в пределах между -25 и +200 градусами;
    • потребление рабочей жидкости составляет от 5 до 2 000 кубометров в час;
    • площадь системы – разная, в зависимости от того, с какой целью ее будут использовать.

    Средние цены пластинчатые теплообменники

    Средняя стоимость варьируется между 20 000 и 80 000 рублей, более конкретная цифра зависит от количества пластин, а значит, от мощности устройства.

    МодельФотоТип средыМощностьТемпер-атура среды на входе СТемпера-тура среды на выходе СКоличе-ство пластинЦена
    Пластинчатый теплообменник НН №04вода — вода21500 ккал/чгреющая среда 95
    нагреваемая среда 5
    греющая среда 75
    нагрева-емая среда 65
    13от 24000
    Пластинчатый теплообменник НН №08вода — вода64500 ккал/чгреющая среда 95
    нагреваемая среда 5
    греющая среда 75
    нагрева-емая среда 65
    23от 37000
    Пластинчатый теплообменник НН №14вода — вода258000 ккал/чгреющая среда 95
    нагреваемая среда 5
    греющая среда 75
    нагрева-емая среда 65
    18от 65000
    Пластинчатый теплообменник НН №20вода — вода86000 ккал/чгреющая среда 95
    нагреваемая среда 70
    греющая среда 75
    нагрева-емая среда 95
    18от 77000

    Таблица средних цен и характеристик на различные модели теплообменников

    Конструктивные особенности пластинчатых теплообменников

    Прибор данного типа представляет собой сборную конструкцию, которая состоит из:

    • недвижимой плиты;
    • направляющих, расположенных сверху и снизу и представляющих собой длинные металлические пруты, которые имеют круглое сечение;
    • подвижной плиты;
    • крепежей, стягивающих между собой обе плиты;
    • соответствующего количества пластин.

    Сама рама может иметь самые разнообразные габариты – все в данном случае зависит от того, какова мощность теплообменника. Другими словами, чем большим будет количество этих пластин, тем выше будет производительность оборудования. Следовательно, общий вес и габариты также увеличатся.

    Обратите внимание! В каждой конкретной модели число этих пластин обладает определенными параметрами. Их конструкция включает в себя специальные резиновые прокладки, герметизирующие протоки, посредством которых циркулирует носитель тепла.

    Помимо того, упомянутого выше стягивания пластин более чем достаточно для установки требуемой плотности состыковки резиновых прокладок, находящихся на соседствующих пластинах. А если говорить о самом теплообменнике с точки зрения нагрузок, которые воздействуют на него, то те влияют преимущественно на прокладки с пластинами. В это же время крепежи с рамой являются всего лишь своего рода корпусом. По этой причинно целесообразно рассматривать не только их.

    Видео – Пластинчатый теплообменник принцип работы (ТИЖ)

    Роль пластин в конструкции

    Прежде всего, стоит сказать о том, что такие пластины производятся исключительно из «нержавейки». Каждый знает, что данный материал невосприимчив к негативному влиянию теплоносителя низкого качества, равно как и к повышенной температуре в камере сжигания. Следовательно, изготовители сделали поистине правильный выбор. В технологическом плане производственная процедура представляет собой обычную штамповку. И в этом нет ничего удивительного, так как изготовить плиту, имеющую сложную конфигурацию, причем таким образом, чтобы использованный материал сохранил свои первоначальные свойства, возможно исключительно по данной технологии.

    Обратите внимание! Далеко не каждая «нержавейка» пригодна для производства пластин в теплообменники. Существуют особые марки, которые нужно использовать. Что же касается отечественных марок, то можем посоветовать лишь сталь 08Х18Н10Т.

    Сами плиты имеют весьма необычное устройство. Они изготавливаются с применением специальной технологии «Офф-сет». Она заключается в создании на плоскостях канавок, способных располагаться как симметрично, так и асимметрично. Благодаря подобного рода рельефной плоскости площадь теплоотбора увеличивается, более того, сам теплоноситель распределяется равномерно.

    Обратите внимание! Огромное значение имеет также и окантовка пластин. Выполняется она рельефно, благодаря чему надежно фиксируется при зажиме и обеспечивает лучшую жесткость/прочность аппарата.

    Для крепления резиновых прокладок к пластинам используются клипсовые соединения. Крепеж достаточно прост, но при этом предельно надежен. Да и сами прокладки при этом выполнены так, что самостоятельно центруются по направляющей – точнее говоря, на автомате. А это значит, что пользователю не нужно ничего придерживать, подталкивать и проч., поскольку и без его вмешательства все будет находиться на своих местах. И по причине особой окантовки манжеты образуется вспомогательный барьер, способствующий минимизации утечки носителя тепла.

    На данный момент пластины такого рода производятся в двух модификациях, ознакомимся с ними.

    • Изделия, покрытые термально жестким рифлением с канавками, выполненными под углом в 30 градусов. У этих пластин повышен показатель теплопроводимости, но главный недостаток в том, что выдерживать большого давления жидкости они, увы, не могут.
    • Изделия с термально мягким рифлением. В данном случае угол равен уже 60-ти градусам. У этих пластин теплопроводимость достаточно низкая, зато давление в отопительной магистрали, которое они могут выдерживать, высокое.

    К слову, если менять пластины в пластинчатом теплообменнике, принцип работы которого рассматривается в этой статье, то можно подобрать наиболее подходящий вариант отдачи тепла оборудованием в целом. Проще говоря, если теплоотдача будет высокой, то теплоноситель будет беспрепятственно двигаться по каналам.

    Любопытный факт: в теплообменнике «кожухотрубного» типа (в нем труба находится в другой трубе) внутренний режим работы прибора является ламинарным.

    О чем это говорит? Только об одном: при одних и тех же термотехнических параметрах габариты пластинчатого теплообменника примерно вчетверо меньшие. А значит, прибор во столько же раз более компактно.

    Печь с теплообменником для бани

    Советуем вам ознакомиться с нашим руководством о том как сделать банную печь с собственным теплообменником подробности смотрите тут

    Роль прокладок в конструкции

    По причине строгих требований, касающихся герметичности приборов, прокладки начали производить из различных полимеров. Сегодня в большинстве случаев применяется материал под названием этиленпропилен, поскольку он прекрасно переносит повышенную температуру и воды, и даже пара.

    Хотя у материала есть существенный недостаток – под действием масла или жира он разрушается моментально. К слову, диапазон выдерживаемой температуры для этиленпропилена составляет 30-160 градусов, что, по сути, очень даже неплохо. Но отметим, что это далеко не единственный материал, который может использоваться с подобной целью.

    Зачастую прокладки фиксируются посредством специальных замков-клипсов, хотя может использоваться и клеевой состав.

    Сферы применения пластинчатых теплообменников

    Пластинчатый теплообменник, принцип работы которого был рассмотрен выше, имеет достаточно широкое применение. Их можно встретить практически везде, где они, собственно, вообще могут встречаться.

    1. В нефтяной отрасли – нефтяным продуктам, как мы знаем, очень часто требуется охлаждение.
    2. В централизованном отоплении, в ГВС, для подогрева воды в бассейнах и проч.
    3. В автомобилестроении.
    4. В металлургии, машиностроении – там пластинчатые теплообменники применяются для того, чтобы при необходимости охлаждать различные станки и другое оборудование.
    5. В пищевой отрасли – здесь охлаждать следует не только оборудование, но и, к примеру, молочные продукты. И описываемая система является для этого идеальным вариантом!
    6. В судостроении – немногие знают, но на кораблях порой нужно охлаждать системы или, напротив, нагревать морскую воду. Для этого отлично подходит теплообменник.
    Читать еще:  Декоративное покрытие стен фактурной краской

    Разумеется, это далеко не полный перечень того, где можно использовать пластинчатые конструкции.

    Как промыть теплообменник в газовой печи ?!

    В дополнении к этой статье, рекомендуем вам ознакомиться с нашим руководством о способах и технологии промывки газовых котлов подробности смотрите тут

    Видео – Как собрать разборной теплообменник

    Особенности монтажа и установки

    Теплообменник крепится в строгом соответствии с инструкцией производителя. Он прижимается к стене (для этого используется специальная лента либо консоль). Кроме того, устройство можно закрепить посредством уголка, зафиксированного в нижней части корпуса. В дополнение его еще свяжут трубы.

    Обратите внимание! Обязательно устанавливаются фильтры. Для контура требуется как минимум один фильтр, предназначающийся для грубой очистки. Если речь идет о старой системе отопления, то таких фильтров должно быть два – снизу и сверху.

    Другой важный момент – диаметр подключения (дело в том, что устройство достаточно компактно). Объем жидкости в нем незначительный, равно как и расстояние между пластинами. Поэтому нужно подбирать только такой диаметр, который подходит, или же несколько больший – к примеру, один дюйм. Да и мощность должна подбираться исключительно с запасом (можно на 50 или даже на 100 процентов), поскольку на габариты данный параметр никак не влияет. Но производительность при этом увеличивается!

    Видео – Подключение пластинчатого теплообменника

    На этом все, вот мы и разобрали это устройство, предназначенное для распределения тепла. Теплых вам зим!

    Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника

    Для изменения температуры среды на производстве зачастую используют теплообменники. Наиболее популярной разновидностью этого устройства являются пластинчатые варианты. О том, что они из себя представляют, каков принцип их работы, преимущества и недостатки, приведена информация ниже.

    Что это?

    Теплообменник пластинчатого типа — устройство, отдающее тепло от нагретой среды к холодной, регулирующее общую среду. Процесс успешно выполняется тонкими пластинами, входящими в конструкцию (они выполняются из различных материалов, например, из графита).

    Где применяется?

    Такие устройства активно применяются в различных сферах с целью охлаждения среды, а также в роли подогревающего устройства или кондиционера (приборы настраиваются по задаче).

    Принцип работы

    Ключевой принципы работы пластинчатого теплообменника: передача тепловой энергии от согревающего потока к нагреваемому через пакет специальных пластин. В ходе этого не происходит смешивания сред, контакт выполняется исключительно за счёт пластин (толщина каждой может составлять до 1 мм). Среды движутся по разные стороны одной пластины, из-за чего происходит чередование горячего и холодного потоков.

    Общий блок прибора конструируется из пластин гофрированного типа (обычно выполняются из стали, но могут быть сделаны из другого материала, если этого требует ТЗ, сформированное для проекта) с ровным рельефом. В конструкции они тесно прижимаются друг к другу. На участках, где потоки могут смешиваться, на периферийных частях, добавляется специальный уплотнитель, выполняющий функцию герметика, препятствующий смешиванию.

    При сборе конструкции задействуется холодная штамповка, каждая новая пластина блока пластинчатого теплообменника поворачивается на 180 градусов по отношению к предыдущей, получается изгиб рифления ряда каналов для правильного прохождения воды. Чередование потоков в блоке происходит за счёт сбора в коллекторы, получаемые из отверстий в верхней и нижней части пластины.

    Рельефность повышает теплотехнические свойства, а также увеличивает степень самоочистки застойных областей, снижает отложения накипи (или иных загрязняющих элементов) на поверхности. Благодаря этому обслуживание прибора не представляет особых сложностей и позволяет провести все технические процедуры самостоятельно, изрядно сэкономив при этом.

    Устройство

    С принципом работы пластинчатого теплообменника разобрались. Поговорим об устройстве. Стандартно такой теплообменник включает в себя:

    1. Тонкие пластины гофрированного типа (материал изготовления бывает различен, обычно подбирается по особенностям и требованиям конкретного проекта).
    2. Две опорные плиты (передняя неподвижная и задняя подвижная), между которыми размещается конструкция из металлических элементов. Хорошая степень фиксации достигается за счёт применения стяжных болтов, но нередко задействуются иные фиксирующие элементы.
    3. Две направляющие (верхняя и нижняя). На верхнюю конструкцию крепится, а нижней поддерживается.
    4. Удерживающий штатив.
    5. Рабочая пластина с уплотнением (обеспечивает высокую герметичность и препятствует нежелательному смешиванию сред, приводящему к повреждениям прибора).
    6. Патрубки.
    7. Специальные ролики, двигающие пластины вдоль направляющих.
    8. Информационный шильд с наименованием и техническими сведениями.
    9. Шпильки.

    Иногда устройство пластинчатого теплообменника отличается от приведенного выше, это зависит от специфики проекта, предъявляемых требований.

    Виды

    Разборный

    Наиболее популярный вариант, годится для работы с теплоносителями разных основ (в жидком, парообразном или газовом состоянии, с различной средой, давлением и температурой). Они разборные пластинчатые теплоообменники крайне гибкие в конструктивных настройках. Для повышения или понижения площади теплообменного процесса устанавливаются новые пластины либо устраняются старые.

    Его просто демонтировать и разбирать для проведения очистительных или ремонтных работ. Пользователям не потребуется обращаться к третьим лицам (сервис), что позволяет существенно сэкономить денежные средства.

    Разновидность разборного теплообменника — полусварный. Одна его часть представлена сварной, вторая — разборной. На практике он используется нечасто, большее предпочтение всегда отдают разборному варианту, он более удобный.

    Паянный

    Преимущество паянного теплообменника: повышенная выдержка давления и температуры. Недостаток: при изменениях в рабочем режиме и смене показателей тепловой мощности, придется полностью заменить устройство, гибкой настройкой оно не обладает.

    Ремонтировать поломки также довольно сложно: конструкцию нужно снимать полностью и отвозить в сервис, так как попытка самостоятельно выполнить ремонт вряд ли увенчается успехом. Отсутствие теплообменника в период ремонта приведет к длительному простою в производстве, финансовым издержкам для организации.

    Преимущества и недостатки

    Ключевыми преимуществами принципа работы и самого пластинчатого теплоообменника является следующее:

    • небольшие габариты, непроблематичность вписки в нужное пространство;
    • легкость обслуживания, не требующая специальных знаний или оборудования;
    • очистительные работы, не требующие привлечения третьих лиц (сервисные компании);
    • низкий уровень загрязнений при работе. Обеспечивается качественной полировкой пластин, высокой турбулентностью потока жидкости, образующейся рифлением;
    • высокая степень экономичности. Комплектующие приобретаются по низкой стоимости;
    • длительный период эксплуатации (при соблюдении всех мер, устройство может прослужить более 10 лет);
    • безопасность. Продуманность конструкции, защищающая от ущерба при проведении деятельности;
    • свободные модификации. Приобретение и установка новых пластин увеличивает объём теплообменника. Если требуется снизить объем, часть пластин убирается;
    • гибкость настройки, позволяющая менять ряд характеристик.

    Существенный недостаток один: применение теплоносителя низкого качества приведет к быстрому загрязнению устройства, поломке, требующей полноценной замены. Поэтому изначально важно использовать материалы высокого качества.

    Как промыть теплообменник?

    Теплообменник — незаменимое устройство для производства, но качественная работа на постоянной основе требует проведения техническое обслуживание, в частности процедуру чистки.

    В каналах прибора, где проходит жидкий теплоноситель, формируется загрязнение. Его устранение должно быть своевременным, иначе придется обращаться в сервисный центр. Очистка пластинчатого теплообменника бывает двух видов: химическая и гидродинамическая.

    Первый способ подходит, если загрязнения не сильные и не занимают большие участки. Растворители химического типа, воздействующие на налет, оперативно устраняют его.

    Такая чистка состоит из следующих шагов:

    1. Демонтировать теплообменник.
    2. Залить специальный растворитель. Тип растворителя зависит от качества загрязнения в устройстве. Обыкновенная накипь устраняется средствами с кислотами, если внутри вещества органического типа (к примеру, масло), то нужны щелочные средства (к примеру, сода каустического типа). Проводя работы, стоит принимать во внимание тип материала изготовления конструкции, чистящее вещество может оказать негативный эффект, привести к поломке прибора.
    3. Подключить специальное оборудование, обеспечивающее циркуляцию чистящего состава внутри теплообменника.
    4. Подождать, когда процедура завершится.
    5. Слить остатки чистящего средства, утилизировать его и привести рабочее место в порядок.
    6. Залить чистую воду.
    7. Тщательно промыть каналы. Помимо этого, стоит проверить прибор на отсутствие утечек, корректность работы показателей давления.

    Второй способ промывки пластинчатого теплообменника более щадящий и не наносит вреда самой конструкции.

    Для чистки необходимо:

    1. Подготовить шланг, позволяющий пустить струю воды под сильным давлением.
    2. Направить его на загрязненные участки. Проследить, что все загрязнения устранены.

    Пластинчатый теплообменник: конструкция, принцип работы, виды

    Узнайте особенности и области применения разборных пластинчатых теплообменников.

    Пластинчатый теплообменник: конструкция, принцип работы, виды

    Пластинчатый теплообменник – это важный элемент в системе отопления и горячего водоснабжения, который предназначен для теплообмена между двумя рабочими средами. Между теплопередающими пластинами в противотоке двигаются греющий и нагреваемый теплоносители без смешивания между собой.

    Например, устройство для ГВС мощностью 670 ккал/ч. Один контур – горячая вода 70 градусов, а второй контур холодная вода 5 градусов. Установка позволяет нагревать второй контур до 50 градусов, охлаждая первый до 40 градусов.

    Теплообменник и его виды

    Теплообменник – это специальный аппарат, который предназначен для обмена тепла между двумя рабочими средами с различной температурой. Существует множество типов и конструкций. По принципу работы теплообменные устройства разделяются на регенеративные и рекуперативные.

    Рекуперативный тип отличается тем, что процесс обмена происходит между теплопередающими пластинами. Потоки изолированы и разделены.

    Регенеративный тип характеризуется тем, что обмен осуществляется на одной поверхности, с которой теплоносители контактируют поочередно.

    Из рекуперативных наиболее распространенными являются:

    • Кожухотрубные – имеют цилиндрическую форму, состоят из кожуха и трубного пучка.
    • Пластинчатые – состоят из тонких теплопередающих пластин и резиновых уплотнений для герметичности. Имеют разборную конструкцию, что значительно упрощает обслуживание в процессе эксплуатации.
    • Витые – конструкция состоит из спиральной трубки, внутри которой движутся рабочие среды.
    • Спиральные – по принципу работы схожи с пластинчатыми, но более устойчивы к воздействию высокого давления и температуры. Имеют сварную спиральную конструкцию.

    Рекуперативные наиболее востребованы в промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и производстве.

    Преимущества заказа теплообменного и котельного оборудования у нас

    • Доставка по России, Казахстану и другим странам СНГ от 3 дней
    • Даем дилерские цены заводов-производителей на 30% ниже рыночных
    • Подписываем официальный договор — гарантия до 3 лет
    • Собственное производство пластинчатых видов — изготовим за 3 дня
    • Профессиональный подбор оборудования

    Просто позвоните.. Наш инженер осуществит точный расчет оборудования.

    Конструкция пластинчатого устройства

    Основой конструкции пластинчатого вида агрегатов являются теплопередающие пластины и уплотнения, которые стянуты болтами между прижимными плитами. Основной материал из которого изготавливают пластины AISI 316 (нержавеющая сталь) толщиной от 0,4 до 1 мм. Для специальных применений возможно изготовление из титана и других сплавов.

    На основе синтетического каучука производятся уплотнения, которые препятствуют протечкам и служат для герметичности агрегата.

    • Нитрильный каучук (NBR): для вязкой или водной рабочей среды;
    • Этилен-пропиленовый каучук (EPDM): для химических веществ без содержания минеральных масел и жиров.
    • Фтор-каучук (VITON / FKM): специальный материал, высоко устойчивый к химическим и агрессивным теплоносителям.

    Технические характеристики

    • материал пластин: нержавеющая сталь AISI304, AISI316, 254SMO, Hastelloy, титан, палладий и др.
    • температура сред не более 180°C
    • максимальное рабочее давление до 15 бар
    • площадь поверхности теплообмена от 0,1 кв. м до 2100 кв. м
    • количество пластин зависит от требуемой мощности

    Принцип работы

    Сферы применения ЖКХ

    В жилищно-коммунальном хозяйстве в основном применяют пластинчатые для подогрева воды в системе отопления и горячего водоснабжения, вентиляции, нагрева воды в бассейнах.

    ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

    В пищевой промышленности агрегаты нашего типа нашли применение в системах пастеризации молока и молочных продуктов, в системах охлаждения и пастеризации пивного сусла, вина и других напитков.

    МЕТАЛЛУРГИЯ

    В металлургической промышленности их применяют для охлаждения оборудования и рабочих сред. Например, жидкости в станках и печах для плавки.

    НЕФТЕГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

    В нефтегазовой отрасли теплообменное оборудование используют для охлаждения жидких и газообразных сред, в установках химподготовки.

    МОРСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

    На судах теплообменные устройства служат для охлаждения двигателя, масел и основных узлов с применением морской воды.

    Разборные пластинчатые виды
    Паяные виды
    Нужна консультация?

    Инженеры компании помогут Вам осуществить правильный расчет для Вашего объекта и подобрать наиболее подходящую модель.

    Свяжитесь с нами любым удобным для Вас способом и получите расчет в течение 20 минут.

    Заполните форму в правой части страницы или позвоните по номеру +7 (804) 333-70-94 и проконсультируйтесь с нашим специалистом.

    Пластинчатый теплообменник принцип работы схема

    Пластинчатый теплообменник это аппарат, в котором один теплоноситель передает или забирает тепло у другого через поверхность называемую теплообменной. Она образуется набором тонких штампованных пластин с гофрированной особым способом поверхностью.

    Принцип работы пластинчатого теплообменника.

    Пластинчатый теплообменник принцип работы — схема

    Пластины теплообменника, собранные в единый пакет, образуют каналы, по которым двигаются теплоносители, во время обмена тепловой энергией друг с другом. Каналы распределения теплоносителя устроены особым способом, при котором входящий и выходящий теплоноситель постоянно чередуются между собой.

    Комбинируя пластины внутри теплообменника, производители добиваются оптимального варианта теплоотдачи для каждого типа прибора. Главное условие при этом поток теплоносителя в теплообменнике должен быть турбулентным (возмущенным). Только так можно добиться высокого КПД и самоочищения пластин. Для общего развития напомним, что поток теплоносителя в теплообменных аппаратах типа труба в трубе – ламинарный, спокойный, отсюда и низкий коэффициент теплопередачи и большие размеры классических кожухотрубных теплообменников.

    Пластинчатый теплообменник схема компоновки.

    Сегодня основные производители пластинчатых теплообменников предлагают следующий принцип компоновки:

    Одноходовая компоновка теплообменника это когда теплоноситель сразу делится на параллельные потоки, проходит по всем каналам пластин и, сливаясь в один канал, поступает в порт для вывода теплоносителя.

    Схемы компоновки пластинчатого теплообменника

    Многоходовая компоновка теплообменника. В данном случае используется более сложная схема, теплоноситель циркулирует по одинаковому количеству каналов, совершая разворот в пластине. Это достигается установкой разделительных пластин, в которые входят глухие перегородки. Обслуживать, чистить разбирать и собирать такой теплообменник намного сложнее.

    Пластины пластинчатого теплообменника располагаются одна за другой с поворотом на 180 градусов. Такая принципиальная схема компоновки теплообменника создает пакет с четырьмя коллекторами для отвода и подвода жидкостей. Первая и последняя пластины соответственно не участвуют в процессе обмена теплом, задняя пластина глухая, без портов.

    Резиновые прокладки крепятся между пластинами с помощью клипсового соединения. Это просто и надежно, при этом прокладки являются самоцентрирующимися, что позволяет вести сборку в автоматическом режиме. То есть при монтаже после чистки все станет на свои места без особого усилия. Прокладки имеют окантовку в виде манжеты, которая создает дополнительный барьер, и предотвращает утечку теплоносителя.

    Схема устройства пластинчатого теплообменника

    Схема устройства рамы теплообменника тоже простейшая: неподвижная передняя и подвижная задняя плита, штатив, нижняя и верхняя направляющие, стяжные болты.

    Схема сборки пластинчатого теплообменника не сложная, верхняя и нижняя направляющие закрепляются на штативе и неподвижной плите. На направляющие будущего теплообменника надевается пакет пластин, а затем подвижная плита. Подвижную и неподвижную плиту стягивают между собою болтами.

    Пластинчатый теплообменник – материалы, используемые для изготовления.

    Для прокладок используется материал этиленпропилен, сокращенно «ЕРDМ». Он выдерживает температуры от минус 30С до плюс 160С и не разрушается под действием не только воды, но и пара жиров и масел.

    Остается только упомянуть о материале, используемом для производства пластин пластинчатого теплообменника. Чаще всего это нержавеющая сталь AISI 316, после штамповки в обязательном порядке производится электрохимическое полирование пластины.

    Толщина пластины зависит от максимального рабочего давления. На давление до 1 МПа используются пластины толщиной 0,4 мм, на давление до 1,6 МПа — пластины толщиной 0,5 мм, на давление 2,5 МПа — пластины толщиной 0,6 мм. Естественно от толщины пластин, схемы компоновки и давления зависит стоимость теплообменника. Если вам принципиально важна низкая цена теплообменника, и Вы знаете, что у вас не агрессивная среда можно заказать пластинчатый теплообменник из стали AISI 304, она дешевле.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector