Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника. Монтаж пластинчатого теплообменника


Инструкция по монтажу и эксплуатации паяных пластинчатых теплообменников Внимание!

Ревизия: 1

03.01.2013

Инструкция по монтажу и эксплуатации паяных пластинчатых теплообменников

Внимание!

    • Прежде чем приступить к монтажу и эксплуатации, пожалуйста, прочитайте инструкцию внимательно. Неправильная эксплуатация может привести к травме или повреждению оборудования.
    • После получения теплообменников все претензии о внешних повреждений или неполной комплектации должны быть представлены в письменном виде логистической компании. Также сообщите Альфа Nordic.
    • Alfa Nordic Technologies Теплообменники могут быть с острыми краями оболочки, поэтому, пожалуйста, обращайтесь с изделием с осторожностью.

1. Описание.

Заводе Alfa Nordic проектирует и производит надежные теплообменники, которые выдерживают нагрузки, вызванные колебаниями высоких температур и давлений.

Паяные теплообменники доступны в широком диапазоне размеров и тепловых нагрузок. Особенности паяных теплообменников:

  • Небольшие размеры и вес (не более 10-20% от традиционного кожухотрубного теплообменника).
  • Устойчивость к высоким температурам и давлениям.
  • Отличная устойчивость к циклической нагрузке.
  • Высокая турбулентность потока жидкости дает эффект самоочистки, который сводит к минимуму процесс образования осадков.
  • Все теплообменники до отправки клиентам проверяются на герметичность и проходят гидравлические испытания.

Преимущества паяных теплообменников в промышленности, отоплении, вентиляции и кондиционировании воздуха:

  • высокая тепловая эффективность паяных теплообменников делает их компактным и легким в установке в ограниченном пространстве.
  • теплообменники не имеют прокладок, таким образом, они подходят для применения в таких условиях, где температура и/или давление высокие, например, в такой сфере, как централизованное теплоснабжение.
  • ANT система доставки обеспечивает быструю доставку паяных теплообменников.
Устройство и назначение.Теплообменники изготовлены из прессованных стальных пластин, между которыми находятся проточные каналы. Стальные пластины припаяны одна к другой с помощи медного припоя. Сильная турбулентность потока обеспечивает эффективный теплообмен. Процесс теплообмена происходит между

двумя жидкими средами, перемещающимися противотоком по каналам щелевидной формы, образованными гофрированными поверхностями двух

соседних пластин, исключая их смешивание.

Выбор теплообменника происходит в соответствии с температурным графиком и рабочим давлением.

NB (LB) - это паяные пластинчатые теплообменники, предназначенные для использования в системах централизованного теплоснабжения (кондиционирование, отопление, горячая вода). Конструкция паяных пластинчатых теплообменников NB (LB) основана на ряде пластин различных размеров.

Материалы:

  • Для рабочих пластин: нержавеющая сталь AISI316L/1,4404
  • Для пайки: медь (99,999%)

Информация о типе теплообменника, модель, дата изготовления, серийный номер производителей, а также технические параметры указаны на этикетке.2. Монтаж изделия.

group 5Alfa Nordic паяные пластинчатые теплообменники устанавливаются так, чтобы вокруг них было достаточно места для выполнения работ по техническому обслуживанию. Место установки выбирается так, чтобы была возможность обеспечить вентиляцию и отвод воды с теплообменника.

Наиболее эффективное монтажное положение теплообменника - вертикальное. Все остальные положения могут привести к потери эффективности и мощности теплообменника.

Двухфазовый теплообменник всегда должен быть установлен в вертикальном положении (испаритель, конденсатор).

Никогда не устанавливайте теплообменник коннекторами (присоединительными патрубками) вниз. Желательно, монтируя теплообменники, использовать кронштейны или устанавливать их на раме. Не рекомендуется крепить теплообменники только к трубопроводам.

NB Коннектор T (kN) F

(kN)

Mb (Nm) Mv (Nm)
238; 328; 468; 466; 464 G ½” 1,2 6 30 100
238; 328; 468; 466; 464; 138; 136; 134; G ¾” 1,5 8 40 170
138; 136; 134; 538; 536; 534 G 1” 2,5 10 65 385
138; 136; 134; 538; 536; 534; 758; 756; 754 G 1 ¼” 2,5 25 65 765
Устанавливая теплообменники, максимальная сила и момент затягивания не должны быть превышены.

3. Трубные соединения.

Практически во всех областях использования теплообменников самая высокая эффективность может быть достигнута при противоточном направлении потоков в каналах теплообменника.

Вход первичного канала теплообменника отмечен черной точкой. Первичный канал - это внутренний канал теплообменника, то есть, первый и последний канал между пластинами относятся к вторичному каналу.

Предупреждение: Убедитесь в том, что на теплообменник не передаются сильные вибрации или пульсации. Чтобы избежать этого, установите на трубопроводах гасители колебаний, или между теплообменником и другим оборудованием должны быть материалы, поглощающие вибрации. Срок эксплуатации теплообменника значительно уменьшается, если не обеспечивается правильное обслуживание оборудования. Ниже приведены некоторые из факторов, которые оказывают негативное воздействие на срок службы изделия.Сgroup 33ледует избегать следующих факторов:

  • Завышен диаметр регулирующего клапана;
  • Чрезмерное изменение давления в различных каналах системы;
  • Регулирующие клапаны низкого качества;
  • Неправильные настройки регулятора систем теплоснабжения;
Внимание: Перед подключением теплообменника к сети необходимо обеспечить отчистку трубопроводов от мусора, который могут возникнуть в ходе строительства или установки. Для повышения надежности работы рекомендуется установить фильтры на входе сред в

теплообменник, предотвращающие попадание мелких частиц в каналы.

4. Подключение паяных, сварных и резьбовых соединений.

Паяные соединения:

Очистите спаиваемые поверхности на коннекторах теплообменника и на трубопроводах. Чтобы удалить оксиды, поверхность должна быть полированной. Спаяйте поверхности. Чтобы исключить окисление припоя во время монтажа, теплообменник должен быть изнутри заполнен азотом. Не направляйте пламя паяльного оборудования в направлении теплообменника. Обеспечьте температуру в процессе пайки не более 650°C (1200°F). Паяльные материалы: 45 – 55 % паяльное серебро. Используйте влажную ткань (1) для предотвращения перегрева теплообменника. Обеспечьте стационарное состояние труб и теплообменников во время припаивания. Предупреждение: чрезмерное нагревание может привести к плавлению меди, в результате теплообменник может быть разрушен.

Сварные соединения:

Используйте TIG (GTAW) сварку.

Используйте влажную ткань для предотвращения перегрева теплообменника.

Для того, чтобы предотвратить окисление, во время сварочного процесса, теплообменник должен быть заполнен азотом. Резьбовые соединения:

Установите теплообменник, подсоедините трубопроводы с помощью резьбовых соединений.

5. Ввод в эксплуатацию.

Перед вводом устройства в эксплуатацию необходимо проверить, не будут ли превышены указанные на этикетке оборудование рабочие параметры.

Проверьте герметичность резьбовых соединений.

Насосы, устанавливаемые на одной линии с теплообменниками, должны быть оснащены запорными клапанами. Насосы, способные генерировать рабочее давление выше, чем рабочее давление теплообменника, должны быть оборудованы предохранительными клапанами. Насосы не должны закачивать воздух в систему, так как это может привести к неполадкам в работе теплообменника. Чтобы избежать скачков давления, насосы необходимо включать при закрытых клапанах. Осуществить пуск теплообменника открытием вначале задвижек на выходе сред из

теплообменника, а затем на входе. Открытие задвижек на входе производить медленно. Избегайте скачков давления. Чтобы удалить воздух, во время заполнение системы устройство вентилируется через вентиляционные клапаны в системе трубопроводов. Если в системе есть воздух, теплообменник не достигнет полную мощность, так как не будет доступна вся поверхность нагрева. Воздух в системе увеличивает вероятность коррозии. Остановка работы системы теплоснабжения должна происходить одновременно в обоих контурах, но если это не возможно, первую останавливают горячую сторону. В случае длительного простоя объекта необходимо полностью слить и очистить теплообменников. Это действие в первую очередь касается угрозы заморозков и если теплообменник используется для опасных или вредных жидкостей, что может привести к биологическому загрязнению6. Работа теплообменников

После ввода теплообменника в эксплуатацию, необходимо проверить не передаются ли на теплообменник пульсации или скачки давления. Если теплообменник устанавливается между регулирующем клапаном и регулятором перепада давления, убедитесь, что во время включения этих двух регулирующих устройств не сформировалось отрицательное давление, которое может создать завалы в газообразной форме.

В системах центрального теплоснабжения необходимо обратить внимание на тот факт, что давление, поддерживаемое во вторичном канале, предназначено для температуры максимального нагрева на источнике тепловой энергии. В противном случае могут сформироваться паровые скопления в диапазоне неполной рабочей мощности.

Регулярно проверяйте эффективность функциональности устройства управления.

Убедитесь, что во время работы не могли возникнуть условия, которые не соответствуют инструкции по монтажу и эксплуатации обородувания.

Предупреждение: скопление пара в системе, циклические изменения давления и температуры могут привести к утечке в теплообменнике.7. Защита от замерзания.

Замерзание может привести к разрушению теплообменника. Если температура приближается к точке замерзания, необходимо применить жидкости против замерзания, например, водные растворы гликолей.

8. Засорение.

Засорению может способствовать ряд факторов, таких как: скорость, температура, турбулентность, качество воды.

В теплообменнике необходимо обеспечить максимально возможную скорость движения среды. Поддерживая чрезмерно низкой массовый поток, турбулентность потока в теплообменнике может быть уменьшена, таким образом способствуя засорению. Известковые отложения в теплообменнике могут начать формироваться при температуре выше 50°C (122°F). Турбулентность потоков и низкие температуры снижают риск появления известковых отложений.

Останавливая работу теплообменника, убедитесь, что сначала приостанавливается первичный канал, и только после этого - вторичный. Возобновляя работу, первый запускается вторичный канал, потом первичный, таким образом, исключая возможность перегрева теплообменника.

9. Очистка

Чистку и промывку теплообменников необходимо повторять регулярно для предотвращения накопления любого рода мусора в каналах теплообменника. Промывку необходимо делать не по назначенному направлению потока теплообменника, а в обратном, с помощью подходящего промывающего или чистящего средства. Если при чистке используются химикаты, необходимо проверить, не вызывают ли они реакции с медью или нержавеющой сталью. Несоблюдение этого пункта может привести к разрушению теплообменника.Всегда следуйте инструкции по технике безопасности и рекомендациям, которые предлагаются производителем моющего средства. Очищающие средства необходимо использовать с нехлорированной или с водой с низким содержанием хлора с низким показателем жесткости.Также необходимо иметь информацию от производителя продуктов очистки, что чистящее средство не способно повлиять на материалы теплообменника. Делайте очистку в соответствии с инструкциями по технике безопасности. Перед подключением теплообменника к системе достаточно хорошо промойте его чистой водой.

10. Коррозионная стойкость паянных пластинчатых теплообменников, в зависимости от состава воды

Паяный теплообменник состоит из гофрированных пластин из нержавеющей стали. Тем не менее нужно учитывать коррозионную стойкость нержавеющей стали и материала припоя (медь).Рекомендуемый химический состав воды применяемый для теплообменников:

Показатель Среднее числовое значение показателя в 2011 году Показатель Среднее числовое значение показателя в 2011 году
Алюминий 0,02–0,04 мг/л Хром
Аммоний 0,02–0,06 мг/л Кадмий
Сурьма Цвет Без существенных изменений
Мышьяк 0,2 мкг/л Марганец 0,01–0,22 мг/л
Бор 0,15 мг/л Натрий 6–35 мг/л
Бромат 2 мкг/л Никель
Цианиды 6 мкг/л Нитраты 0,6–3,1 мг/л
Мутность 0,06–0,62 NTU Нитриты
Железо 0,01–0,40 мг/л Окисляемость (KMnO4) 1,9–3,0 мг/л
Ртуть Запах Без существенных изменений
Электропроводность 357–520 мкС/см-1 Сульфаты 18–57 мг/л
Флуориды 0,28 мг/л Свинец
Вкус Без существенных изменений Концентрация ионов водорода 6,7–7,8 единиц
Хлориды 8–58мг/л Медь

11. Объем теплообменников

ANT объем паяных пластинчатых теплообменников может быть рассчитан по формуле:

Vmax=VchxN,

где Vmax - объем теплообменника;

Vch - объем канала;

N - количество пластин;

Максимальные объемы теплообменников по типоразмерам приведены в таблице:

Типоразмер Объем канала, л Максимальное количество пластин Максимальный объем теплообменника, л
NB238 0,0380 50 1,9
NB328 0,0540 50 2,7
NB468

NB466

NB464

0,0760 60 4,56
NB138

NB136

NB134

0,0830 140 11,62
NB538

NB536

NB534

0,1170 140 16,38
NB738

NB736

NB734

0,2620 200 52,4

12. Инструкция по установке теплоизоляции

Монтировать комплект теплоизоляции необходимо тогда, когда все паяльные или сварочные работы завершены и устройство остыло.

Перед установкой комплекта изоляции, убедитесь, что это правильный размер и он точно подходит к поверхности теплообменника.

Эта изоляция для теплообменников состоит из 2 полу-оболочек и сделана из 20 мм безполиуретановой FCKW пены с покрытием из PS-фольги. В связи с тем, что изоляция представляет собой стстему полу-оболочки, возможен ее монтаж на уже установленных теплообменниках.

Технические данные:
Максимальная рабочая температура +130 °C
Теплопроводность 0,025 W/mK
Коэффициент теплопроводности 1,04 W/m2K

Продукция и производственный процесс сертифицированы и соответствуют следующим стандартам:LVS EN ISO 9001:2009 (ISO 9001:2008)

LVS EN ISO 14001:2005 (ISO 14001:2004)

PED – 97/23/EC - TÜV Rheinland Group

Rostest C-LV.AГ85.B.05796

Главный офис. Восточные рынки

Alfa Nordic Technologies30D, Miera str., Salaspils, LV-2169 

Latvia

Tel: +371 66066639

Fax: +371 66066640

Офис продаж. западные рынки

Alfa Nordic Deutschland GmbH

Liebigstr. 2-22, 22113 Hamburg, Germany 

Tel.: +49 40 5701 7397

Fax.: +49 40 5701 757

Домашняя страница: www.alfa-nordic.com

rykovodstvo.ru

Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника: engineering_ru

Некоторое время назад я написал о том, как производятся пластинчатые теплообменники. Были вопросы по его устройству и принципам работы. Этому и будет посвящен данный материал. Напомню, что пластинчатый теплообменник производства нашей компании (где я работаю), да и любого другого производителя выглядит следующим образом:

1 ПТО

А вот устроен он следующим образом. У производителей оружия такое изображение называется "взрыв-схемой". Ну пусть и у нас будет что-то подобное :-)

конструкция ПТО (черно-белая)

Конструктивно разборный пластинчатый теплообменник, состоит из рамы и пакета пластин.Рама состоит из неподвижной плиты (1) и прижимной плиты (2), задней стойки (7) которая соединена с неподвижной плитой верхней направляющей (3) и нижней направляющей (4). Рамы разборных теплообменников выпускаются разной длины для обеспечения установки в нее разного количества пластин.Между неподвижной и прижимной плитами находится расчетное количество пластин (5) с резиновыми уплотнительными прокладками.Пакет прижат к неподвижной плите прижимной плитой резьбовыми стяжками (6). Степень сжатия достаточна для уплотнения и герметизации внутренних полостей теплообменника

О плитах, направляющих, стяжках наверное особо нечего написать. Поэтому далее речь пойдет о пластинах и прокладках. Именно эти части теплообменника контактируют со средами, которые участвуют в процессе теплообмена.Начнем с пластин. изготавливаются штамповкой, обычно из нержавеющей стали аустенитного класса AISI 316, после штамповки производится электрохимическое полирование пластины. Наиболее близким российским аналогом этой стали является сталь 08Х18Н10Т. Сталь AISI 316 (как и все нержавеющие стали) несклонна к общим видам коррозии, однако при работе с высоко агрессивными средами (высокие температуры, высокое содержание хлоридов и др.) могут протекать местные виды коррозии, например язвенная (питтинговая) коррозия.Химический состав нержавеющей стали AISI 316:Углерод 0,08%, Хром 16-18%, Никель 10 –14%, Молибден 2-3%Это основная сталь для производства пластин теплообменников. Наличие молибдена (по сравнению с 08Х18Н10Т) снижает уровень язвенной коррозии.Толщина пластины (0,4…1,0 мм) зависит от максимального рабочего давления. На давление до 10 атм. используются пластины толщиной 0,4 мм, на давление до 16 атм. - пластины толщиной 0,5 мм, на давление до 25 атм. - пластины толщиной 0,6 ммДля агрессивных сред (по отношению к стали AISI 316) применяют более дорогие материалы, например, 254 SMO, ТИТАН, хастеллой и т.д.Для менее агрессивных сред (по отношению к стали AISI 316) применяют сталь AISI 304.

пластина с прокладкой (стрелки)

Теплообменная пластина обладает высокоэффективной теплопередачей за счет термодинамически оптимальной конструкции Принцип «Off-Set» обеспечивает возможность создания как симметричных так и асимметричных каналов (1) Специальный рельеф распределительной площадки оптимально распределяет теплоносители (2) Простое крепление уплотнений к пластине посредством клипсовой системы Уплотнения со специальными зажимами для оптимального центрирования и фиксации пакета пластин (3) Двойное уплотнение с кантом утечки полностью предотвращает возможность смешения сред в области проходных отверстий (4) Специальный окантовочный рельеф пластин обеспечивает необходимую жесткость пакета пластин, а также стабильную фиксацию уплотнений при оказании на них давления в процессе эксплуатации теплообменников (5).

Рифление пластин может быть разным. Как правило различают "термически жесткое рифление" с углом 30 градусов (характеризуется более высоким коэфф-том теплопередачи, но и большими потерями давления) и "термически мягкое рифление" с углом 60 градусов (характеризуется более низким коэфф-том теплопередачи, но и меньшими потерями давления). Расчетная программа подбирает такую комбинацию пластин, чтобы обеспечить необходимую теплопередачу, но при этом уложиться в заданные потери давления.

Вот как выглядят эти два типа рифления. Слева "жесткая" пластина, справа "мягкая" пластина.

типы рифления пластин

Комбинируя пластины в пластинчатом теплообменнике можно организовать течение жидкостей в трех различных типах каналов, которые и образуют данные пластины:

«мягкий» каналПластины с углом рифления 60°. Малая турбулизация течения жидкости, малый коэффициент теплопередачи, малое гидравлическое сопротивление.

«средний» каналПластина с углами рифления 60° и 30°. Средняя турбулизация течения жикости, средний коэффициент теплопередачи, среднее гидравлическое сопротивление.

«жесткий» каналПластины с углом рифления 30°. Высокая турбулизация течения жидкости, высокий коэффициент теплопередачи, высокое гидравлическое сопротивление.

О течениях жидкости:Вообще различают три режима течения жидкостей:

3 течения жидкости

Х, У – координаты плоскости,W – скорость потока жидкости,1 – ламинарный режим течения, спокойный режим течения поток жидкости однородный, слои жидкости двигаются параллельно друг другу (без перемешивания), тепло, в направлении перпендикулярном направлению течения жидкости, передается практически только за счет теплопроводного механизма, поэтому коэффициент теплопередачи - минимален. 2 – переходный режим течения, в потоке жидкости начинается зарождение турбулентных образований (вихрей), эпизодическое перемещение макрочастиц жидкости из одной температурной области в другую (элементы конвекции). Поэтому коэффициент теплопередачи - растет (выше, чем при ламинарном течении). 3 – турбулентный режим течения, поток жидкости турбулизован полностью, коэффициент теплопередачи - максимален.

Вот как образуется турбулентный режим течения жидкости в пластинчатом теплообменнике

турбулизация потока

Пластинчатый теплообменник рассчитывается и должен работать на турбулентном режиме. В этом и заключается его отличие и более высокая эффективность чем у кожухотрубного теплообменника (принцип "труба в трубе"), где течение жидкости ламинарное. Для одной той же задачи площадь теплообмена пластинчатого теплообменника будет меньше в 3-4 раза, чем у кожухотрубного теплообменника.

Далее речь пойдет об уплотнительных прокладках теплообменника.

прокладки ПТО

Прокладки обеспечивают герметичность теплообменника относительно окружающей среды и не допускают смешивание сред участвующих в процессе теплообмена. Прокладки изготавливаются из специальных полимеров, которые обеспечивают требуемые температурные параметры или химическую стойкость.Как правило, применяется материал EPDM, который представляет собой этиленпропиленовый полимер. Он применяется в основном для горячей воды и пара. Однако на него могут губительно действовать различные жиры и масла.Рабочий диапазон температур для резины EPDM составляет от –35 град.С до +160 град. С.Могут в теплообменнике также применяться прокладки из других материалов:NITRIL (NBR) - применяются для маслянистых жидкостей температурой до 135 град. С, VITON – на агрессивные среды до 180 град. С.вообще наглядно срок жизни прокладок иллюстрируют вот такие графики:

срок службы ЕПДМ

срок службы НБР

Крепятся прокладки на пластине двумя способами:1) Клеевой. Пластина фиксируется в специальной канавке с помощью клея, чтобы при сборке не соскочила ненароком с пластины. Данный способ и тип прокладок уже практически не применяется производителями теплообменников. Лишние затраты труда, времени при производстве, а также трудности в обслуживании - наличие специального клея, укладка прокладок, время на высыхание и пр.2) Клипсовый. Конструкция прокладки имеет клипсы по периметру, с помощью которых она закрепляется на пластине. Более понятно картина выглядит вот так:

крепление прокладки клипса 1

крепление прокладки клипса 2

Мы используем в своих теплообменниках прокладки только с клипсовым креплением к пластине.

Теперь о том, как протекают процессы в пластинчатом теплообменнике:

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

сзема ПТО с потоками

Уплотнение портов неподвижной плиты теплообменника осуществляется либо специальными кольцами, устанавливающимися между первой пластиной и неподвижной плитой, либо специальной прокладкой первой пластины.

О видах компоновки пластинчатых теплообменников.Различают одноходовую компоновку теплообменника и многоходовую компоновку теплообменника.При одноходовой компоновке поток жидкости, войдя в порт теплообменника, делится сразу на заданное число каналов и расходится на параллельные потоки. Далее проходит один раз по каналам стекается снова в порт и выходит из теплообменника.При такой схеме компоновки все присоединительные патрубки расположены на неподвижной плите. Это значительно облегчает эксплуатацию и обслуживание теплообменника, т.к. ничто не мешает отодвинуть заднюю плиту теплообменника и вынимать пластины.При многоходовой компоновке, жидкости совершают несколько ходов по одинаковому числу каналов. Это достигается установкой промежуточных пластин с двумя глухими портами (верхними или нижними) и позволяет в одном теплообменнике достигать очень большого тепло-съема.Однако при этом появляются присоединения на прижимной плите теплообменника, что сильно ухудшает его обслуживание. Кроме того, такой теплообменник становится дорог и его гидравлическое сопротивление заметно возрастает.

Вот как это выглядит графически:

одноходовой и двухходовой ПТо

вот одноходовая компоновка в цвете:

одноходовой ПТО

вот двухходовая компоновка в цвете:

мноходовая компоновка (цвет)

Мы выпускаем теплообменники в основном в одноходовой компоновке. Это облегчает сильно процесс обслуживания теплообменников в дальнейшем. Да и нет в необходимости в выпуске многоходовых теплообменниках по той причине, что типоразмерный ряд компании очень широк и имеет на каждый ДУ и низкие пластины и высокие.

типоразмерный ряд

По устройству и принципу работы наверное все.

Всегда Ваш,товарищ Артем

engineering-ru.livejournal.com

Пластинчатый теплообменник: принцип работы

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 теплообменникиПластинчатые 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 теплообменникаКонструкция 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.

пластиныКонструкция 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 теплообменникаПринцип 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.

сварной типВид 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.

фрагмет пластиныФрагмент 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.

обвязка теплообменникаПример 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:

profiteplo.com

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

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

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 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.

посмотреть типовые цены

ridan-ug.ru


Смотрите также