Разновидности пластинчатых теплообменников и их особенности

Пластинчатые теплообменники являются инженерным оборудованием, используемым в промышленных системах. Из материала данной статьи вы узнаете об их устройстве и принципе работы, разновидностях, сферах применения, нюансах обслуживания.

Конструкция теплообменников, включаемых в схемы оборудования, отличается простотой. Составными элементами являются:

• передняя плита для монтажа входных и выходных патрубков;
• 2 прижимные плиты (подвижная и неподвижная);
• пластины для теплообмена;
• термоустойчивые уплотнители;
• базы (несущая и направляющая);
• станина;
• набор креплений для стяжки;
• опорные лампы.

Конструкция пластинчатого теплообменника способствует максимальному тепловому обмену рабочих сред при небольших размерах оборудования. Теплообмен осуществляется между средами за счет контактной пластины.

Пластины стянуты прижимными плитами в одну конструкцию.

Несмотря на различие модификаций, у большинства пластинчатых теплообменников схожий принцип работы. На вход прибора поступают тепловые носители. Затем происходит их движение внутри контура теплообменной системы, сформированной пактом пластин. В то время, пока теплоносители движутся, они контактируют с поверхностью пластины.

При этом происходит частичная отдача тепла тепловым носителем, который более нагрет. На выходе у него уже будет измененная температура. Теплоносители подаются в систему, в которую вмонтированы ТО (теплового, водяного снабжения, вентиляции).

Параметры сечений входных и выходных отверстий оборудования разнятся. Габариты рам напрямую связаны с мощностными показателями установленного оборудования и значениями теплоотдачи.

Чем больше число пластин, используемых в системах, тем выше продуктивность. Однако от этого увеличиваются размеры и масса установок.

У всех пластин установки идентичная форма. Они установлены последовательно, зеркально отражены.

В каждой пластине есть 4 отверстия. 2 из них отвечают за циркулирование первичной рабочей среды. Другие изолируются вспомогательными контурными прокладками.

Помимо количества пластин, устройства разнятся числом прокладок. Уплотнители перекрывают каналы, обеспечивают внешнюю герметичность. Они плотно зажаты в рельефных пластинах.

Системы ТО характеризуются жесткостью и прочностью. Прокладки закреплены на пластинах посредством клипс. Помимо того, существуют иные способы крепления.

Когда прокладки зажимаются, происходит их автоматическая центровка по оси. Благодаря применению окантовки обшлага исключается утечка теплового носителя.

Схемы движения потоков бывают однопроходными и многопроходными. Варианты первого типа являются простейшими. В них возможен только 1 проход жидкостей, без изменения направленности потоков.

Однопроходные схемы бывают противоточными и параллельными. Их ключевым преимуществом является установка входов и выходов жидкости в неподвижной пластине.

Благодаря этому оборудование легко открывается для техосмотра и очищения (без нарушения рабочего процесса в трубопроводе). Компоновка однопроходных схем бывает U- и Z-образной.

Многопроходные аналоги предусматривают повышение тепловой передачи либо скоростного потока. Они традиционно нужны для систем, где есть заметная разница в расходах потоков.

За счет пластин возможно обеспечение вертикального либо диагонального потока. Это зависит от положения прокладок. При вертикальном потоке входное и выходное отверстия располагаются на 1-й стороне устройства.

Диагональный поток возможен, когда они находятся на противоположных сторонах.

Эффективность пластинчатого теплообменника оценивается по показателям мощности, предельно допустимой температуры используемой среды, пропускной возможности, гидравлической сопротивляемости.

Пластинчатые теплообменники имеют немало преимуществ. Они увеличивают энергетическую эффективность, поскольку энергия потоков в системе не тратится впустую.

Работа приборов характеризуется небольшими инвестиционными и промышленными затратами. Они отличаются высокой эффективностью теплопередачи.

За счет высокотурбулентного потока предусматривается система самоочищения. Благодаря пластинам существенно повышается КПД оборудования.

Ему свойственны простота промывания, легкость монтажных работ, минимум загрязнения поверхностей в ходе эксплуатации.

Оборудование устойчиво к ржавлению. У него небольшие потери давления из-за пластин, имеющих профили различного типа. Благодаря оптимальному объему теплового носителя устройство характеризуется эффективностью регулируемой температуры.

Пластинчатые теплообменники гибки и адаптированы к новым требованиям технологий. Однако они не лишены недостатков. Ключевыми из них являются ограничения температуры и давления, их высокий перепад, фазовый переход и утечка.

Классифицировать пластинчатые теплообменники можно по разным характеристикам. Например, они разнятся типом пластин и каналов. Пластины выпускаются с различным углом рифления, составляющим 30 и 60 градусов.

Данная особенность обуславливает возможность выбора более точной компоновки тепловых обменных агрегатов для выполнения конкретных поставленных задач.

При этом берутся во внимание цена, размеры, параметры гидравлического сопротивления, необходимые заказчику. Оба вида пластин образуют между собой 3 вида каналов.

• TL считается жестким, создается пластинами, углы рифления которых составляют 30 градусов. У него высокий коэффициент тепловой передачи, лучшее гидравлическое сопротивление.
• ТК представляет собой мягкий канал. Он образуется пластинами, углы рифления которых равны 60 градусам. Характеризуется малой теплопередачей и малым гидравлическим сопротивлением.
• ТМ – промежуточный вариант, образуемый пластинами, углы рифления которых равны 30 и 60 градусов. Имеет средние значения теплопередающих свойств и сопротивления.

Теплообменные аппараты разнятся видами прокладок. Выделяют 3 типа: EPDM, NITRIL, VITOR.

Первые используются в системах горячего водоснабжения, при работе с паром. Они не предназначены для систем с маслянистыми и жирными средами.

Вторые монтируются в конструкции с масляной рабочей средой, где показатели температуры доходят до 135 градусов. Последние виды прокладок – варианты для установок, работающих в агрессивной среде.

Укрепление уплотнителей осуществляется клеевым способом либо посредством клипс.

Второй способ замка способствует более быстрому монтажу пластин, а также легкой замене уплотнений, ставших непригодными в ходе эксплуатации.

Пластинчатые теплообменники отличаются типом соединения пластин. Исходя из этого, выделяют 4 разновидности, каждой из которых присущи свои особенности и характеристики.

Разборный теплообменный аппарат монтируется в теплосетях жилых домов и иных объектов. Его конструкция предусматривает не только сборку, но и разборку пакета пластин в ходе обслуживания либо ремонта.

Приборы характеризуются высокой скоростью рабочих сред. В сравнении с кожухообменными аппаратами скопление отложений и засоры образуются внутри деталей гораздо медленнее.

Ключевым отличием теплообменников паянного типа является спаянный между собой пакет пластин. Они надежны и долговечны, просты в монтаже и не имеют герметизирующих прокладок.

Они допускают регулировку потока. Их КПД составляет 90% при максимальной мощности 5 мВт и предельно допустимой температуре рабочей среды, равной 220 градусов.

У сварных ТО нет уплотнений. Такое оборудование работает за счет гофрированных пластин, сваренных в единый блок. Пластинчато-ребристый аппарат предусматривает движение рабочей среды внутри каналов.

Нагреваемая поступает по внешним. Сами устройства используются для работы в экстремальных условиях. Их КПД составляет 85%. Максимальная температура среды достигает 900 градусов.

Данные модификации отличаются комбинированным типом пакета пластин. Они сварены между собой парами. Снаружи к ним присоединены уплотнения.

Данная пластинная сварка не допускает фреоновой утечки в контуре охлаждения.

В рейтинг лучших производителей теплообменного оборудования пластинчатого типа вошло несколько торговых марок.

• Warm – ведущий производитель ТО разборного, сварного, паяного типов, предназначенных для решения разных инженерных задач.

• Funke – немецкий поставщик установок для систем коммунального назначения и промышленных коммуникаций.

• Astera – российский бренд, поставляющий на отечественный рынок установки 4 видов, отличающиеся безотказной работой в разных условиях.

• «Ридан» – нижегородская торговая марка, реализующая высококачественные ТО для работы с разными типами рабочих сред.

• Nord – пермское сборочное производство пластинчатых теплообменников для работы с неагрессивными веществами.

Расчет оборудования выполняется на основе индивидуальных характеристик, настроек и адаптации под конкретный объект. Основными параметрами здесь являются мощностная нагрузка и графики температуры.

Чтобы выполнить подбор нужного оборудования, для технического расчета понадобится указать:

• вид сред (вода-масло, вода-пар, вода);
• уровень тепловой нагрузки либо мощности;
• расход используемой среды;
• температурные значения среды на входе и выходе.

Кроме того, нужны дополнительные характеристики: вязкость рабочей среды, степень ее загрязнения.

Подбор установки на сайте поставщиков выполняется на основе данных греющей и нагреваемой сторон, вида теплоносителя, расхода. Технический расчет предполагает выполнение теплового, конструктивного, гидравлического расчетов.

Расчетные данные должны соответствовать условиям подключения и работы оборудования.

Пластинчатые теплообменники используют в сфере коммунального теплоснабжения. С их помощью подогревают воду в системах ГВС. Они применяются в конструкциях, осуществляющих кондиционирование и вентиляцию.

Они нашли применение в холодильной технике, разнообразных промышленных установках, производстве турбинного и компрессорного видов оборудования.

Их используют в пищевой промышленности, фармацевтике. Они монтируются в рекуперационные системы. С их помощью подогревается и охлаждается вода для разных людских нужд в жилых домах, банях, бассейнах.

Установка оборудования выполняется с обеспечением свободного доступа к основным узлам для проведения техобслуживания. При креплении магистралей следят за жесткостью и надежностью.

Теплообменник устанавливается на горизонтальную поверхность с высокой несущей способностью. До запуска выполняют проверку его герметичности. В ходе применения следят за тем, чтобы давление и температура не превышали заданных значений.

В противном случае не избежать поломок оборудования. В целях повышения КПД следят за тем, чтобы рабочие среды не загрязнялись механическими взвесями и вредными химическими присадками.

В целях увеличения срока службы и производительности выполняют своевременное техобслуживание, замену поломанных элементов. Важна и опрессовка приборов.

Промывка оборудования может осуществляться механическим, химическим способами, а также путем закачки жидкости под внушительным напором. Химическая чистка предполагает введение моющего раствора в рабочую зону.

Благодаря активным реагентам разрушаются накипь и иные отложения. Раствор циркулирует по контурам ТО, затем каналы промывают водой, сливают препараты из устройства.

При механической промывке отключают питание, отсоединяют устройство от магистрали, снимают крепления. Затем избавляются от накипи. Иногда прибор замачивают в слабо концентрированном растворе соляной кислоты, чтобы упростить процедуру чистки.

Причинами поломки оборудования могут стать повышенная жесткость водной среды, регулярность гидравлических ударов, неправильный монтаж, нарушение температурных условий работы, превышающих значения опрессовки.

Потребность в ремонте возникает в случае протечки, снижения работоспособности оборудования. Он нужен из-за внутреннего загрязнения, скопления минеральных отложений на металлических поверхностях.

Механическая очистка не всегда эффективна, хоть и трудоемка. Это связано с невозможностью качественной повторной сборки в сервисных центрах, предоставляющих услуги по обслуживанию установок.

Любые неточности в работе приведут к снижению эксплуатационных характеристик. Регулярная промывка системы будет лучшей профилактикой засорения.

Зачастую теплообменникам требуются замена уплотнителей, пластин, стяжных шпилек, модернизация. Причины протечек бывают химическими, механическими, термическими, вибрационными.

Процедура испытания состоит из ряда последовательных шагов. Сначала прибор охлаждается до температуры окружающей среды. Потом теплоноситель отводится из прибора через дренажное отверстие.

Выполняют перекрытие 2-х контуров, проверяют стяжные болты на герметичность. Далее 1 из каналов заполняют теплоносителем, выполняют плавную подачу давления.

Исследуют нижний канал, выявляя трещины, меняют контуры местами и повторяют процедуру проверки. Если протечка есть, отключают устройство, выливают жидкость, устраняют повреждение.

В зависимости от объема проблемы ремонт может заключаться в заделке трещин, восстановлении формы, замене вышедших из строя деталей. Заделка трещин выполняется с помощью специального сплава, паяльного либо сварного оборудования.

При сильной деформации и изношенности пластин восстановление формы зачастую невозможно. В данном случае приходится менять запчасти. Заниматься ремонтом нужно при обнаружении первых признаков неисправностей.