Принцип работы пластинчатого теплообменника

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:

delta_T_mean = ITD – delta_T_fluid(ур.3)

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)
Вычисляем delta_T_fluid :

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 и схема пластинчатого теплообменника

Теплообменник — это простое по своей конструкции оборудование, которое часто включается в схему различного рода промышленных устройств. В некоторых случаях пластинчатые теплообменники применяются в бытовых системах кондиционирования и охлаждения. Как ясно из названия, предназначены эти аппараты для отбора тепловой энергии от одной среды и передачи другой.

Особенности конструкции

Основное предназначение любого вида пластичного теплообменника состоит в преобразовании нагретой жидкости в охлажденную среду. Конструкция пластинчатого теплообменника имеет разборные части, а состоит устройство из следующих элементов:

  • набора пластин;
  • подвижной и неподвижной плиты;
  • верхней и нижней направляющей округлой формы;
  • элементов крепления, которые объединяют плиты в общую раму.

Размеры рам разных изделий могут значительно различаться. Они будут зависеть от теплоотдачи и мощности нагревателя — с большим количеством пластин повышается продуктивность оборудования и, естественно, увеличивается вес и габариты.

Преимущества пластинчатых приборов:

  • незначительные производственные и инвестиционные затраты;
  • высокоэффективная теплопередача;
  • малые габариты;
  • эффект самоочистки с помощью высокого турбулентного потока;
  • возможность увеличить КПД благодаря добавлению пластин;
  • высокая степень надежности;
  • легкость промывки;
  • небольшая масса;
  • легкость монтажа;
  • минимальное загрязнение поверхностей;
  • невозможность смешения жидкостей за счет особой конфигурации уплотнения;
  • высокая устойчивость к коррозии;
  • минимальная поверхность теплообмена благодаря высокому КПД;
  • незначительные потери давления благодаря оптимальному выбору пластин с разными видами профилей;
  • эффективная регулировка температуры за счет небольшого объема теплоносителя.

В этом видео вы узнаете, как образуется горячая вода благодаря теплообменнику:

Устройство пластин

Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника будет зависеть от модификации оборудования, в котором может находиться разное количество пластин с зафиксированными прокладками. Эти прокладки перекрывают каналы с проходящим тепловым носителем. Чтобы достигнуть необходимой герметичности прилегания пар соединенных между собой прокладок, достаточно крепления этих пластин с подвижной плитой.

Нагрузки, которые действуют на это устройство, распределяются, как правило, на пластины и уплотнители. Рама и элементы крепежа, по большому счету, представляют собой корпус оборудования.

Рельефная поверхность пластин во время сжатия гарантирует прочное крепление и позволяет всей системе теплообменника набрать необходимую прочность и жесткость.

Прокладки фиксируются на пластинах с помощью клипсового соединения. Необходимо сказать, что прокладки во время зажатия самостоятельно центрируются относительно своей оси. Утечка теплового носителя предотвращается благодаря окантовке обшлага, который дополнительно создает барьер.

Для устройства пластинчатого теплообменника изготавливаются несколько видов уплотнителей: с жестким и мягким рифлением.

Подробнее о теплообменном оборудовании:

В мягких пластинах каналы находятся под углом 30 градусов. Этот вид устройств характеризуется высокой теплопроводностью, но незначительной стойкостью к давлению теплового носителя.

В жестких элементах при изготовлении канавок делается угол в 60 градусов. Для этих устройств не характерна повышенная теплопроводность, их основное достоинство — возможность переносить значительное давление теплоносителя.

Для достижения наилучшего режима тепловой отдачи можно комбинировать пластины. Причем нужно учитывать, что для оптимальной работы устройства необходимо, чтобы оно функционировало в режиме турбулентности — тепловой носитель обязан передвигаться по каналам без каких-либо задержек. Между прочим, кожухотрубный теплообменник, где конструкция имеет схему «труба в трубе», обладает ламинарным течением теплоносителя.

В чем состоит преимущество? Во время одинаковых теплотехнических характеристик пластинчатое оборудование имеет значительно меньшие габариты.

Требования к прокладкам

К аппаратам с пластинами предъявлены довольно жесткие требования касательно герметичности оборудования, именно по этой причине на сегодняшний день прокладки начали изготавливать из полимеров. К примеру, этиленпропилен может с легкостью эксплуатироваться в условиях повышенных температур — и пара, и жидкости. Однако довольно быстро начинает разрушаться в среде, которая содержит большое количество жиров и кислот.

Теплообменники различаются количеством пластин

Крепление уплотнителей к пластинам производится чаще всего с помощью клипсовых замков, в редких случаях — с помощью клеящего состава.

Принцип работы

Если рассматривать, как работает пластинчатый теплообменник, то его принцип действия нельзя назвать очень простым. Пластины развернуты друг к другу под углом 180 градусов. Чаще всего в одном пакете находится по две пары пластин, которые создают 2 коллекторных контура: входа и выхода теплового носителя. Причем необходимо учитывать, что пара, которая находится с края, не задействуется во время теплообмена.

Читайте также:  Двухконтурный газовый котел принцип работы

Сегодня изготавливается несколько различных типов теплообменников, которые, в зависимости от механизма работы и конструкции, делятся на:

  • двухходовые;
  • многоконтурные;
  • одноконтурные.

Принцип работы одноконтурного аппарата следующий. Циркуляция теплоносителя в приборе по всему контуру производится перманентно в одном направлении. Помимо этого, производится и противоток тепловых носителей.

Многоконтурные устройства применяются лишь во время незначительного различия между температурой обратки и входящего теплоносителя. Движение воды при этом производится в различных направлениях.

Подробнее о пластинчатом теплообменнике:

Двухходовые устройства имеют два независимых контура. С условием постоянной регулировки тепловой подачи использование этих устройств является наиболее целесообразным.

Область использования

Сегодня есть несколько разновидностей теплообменников.

При этом каждый из приборов имеет уникальную конструкцию и особенность работы:

Устройства с разборной системой зачастую применяются в тепловых сетях, которые подведены к жилым домам и зданиям разного предназначения, в климатических системах и холодильных камерах, бассейнах, теплопунктах и контурах ГВС. Паяные приборы нашли свое предназначение в морозильных установках, вентиляционных сетях, устройствах кондиционирования, промышленном оборудовании разного предназначения, компрессорах.

Подробное устройство пластинчатого теплообменника

Полусварные и сварные теплообменники применяются в:

  • вентиляционных и климатических системах;
  • фармацевтической и химической области;
  • циркуляционных насосах;
  • пищевой сфере;
  • системах рекуперации;
  • аппаратах для охлаждения приборов разного предназначения;
  • в отопительных контурах и ГВС.

Наиболее популярным видом теплообменника, который применяется в быту, является паяный, обеспечивающий обогрев либо охлаждение теплоносителя.

Характеристики и расчет

Пластины и уплотнители в качестве главных деталей теплообменных устройств производятся из разных по своим показателям и характеристикам материалов. Во время выбора в пользу определенного изделия основную роль играет его предназначение и сфера применения.

Если рассматривать отопительные системы и ГВС, то в этой сфере чаще всего используются пластины, которые сделаны из нержавейки, и пластичные уплотнители из специальной резины NBR или EPDM. Наличие пластин из нержавеющей стали дает возможность работать с тепловым носителем, нагретым до 120 градусов, в другом же случае теплообменник может разогревать жидкость до 180°C.

Между пластинами для герметизации расположены прокладки

При применении теплообменников в промышленной сфере и их подключении к технологическим процессам с действием масел, кислот, жиров, щелочей и других агрессивных сред используются пластины, которые сделаны из титана, бронзы и иных металлов. В этих случаях требуется установка асбестовых или фторкаучуковых прокладок.

Выбор теплообменника выполняется с учетом расчетов, которые производятся с помощью специального программного обеспечения.

Во время расчетов необходимо учитывать:

  • расход нагреваемой жидкости;
  • изначальная температура теплового носителя;
  • затраты теплоносителя на отопление;
  • необходимая температура прогревания.

В качестве нагревающей среды, которая протекает через теплообменник, может применяться нагретая вода до температуры 90-120°C или пар с температурой до 170°C. Тип теплового носителя подбирается с учетом вида используемого котельного оборудования. Размеры и число пластин выбираются так, чтобы получился теплоноситель с температурой, которая соответствует действующим стандартам — не выше 65°C.

Теплообменник может быть изготовлен из разных видов металла

Необходимо сказать, что главными техническими характеристиками, которые при этом также считаются и основными преимуществами, являются компактные габариты оборудования и возможность обеспечить довольно значительный расход.

Диапазон площадей обмена и вероятных расходов у аппаратов довольно высокий. Самые маленькие из них, к примеру, от компании Alfa Laval, имеют размер поверхности до 1 м² и при этом обеспечивают прохождение количества теплоносителя до 0,3 м³/час. Наиболее же габаритные приборы имеют размер около 2500 м² и расход, который превышает 4000 м³/час.

Способы обвязки

Теплообменные приборы чаще всего устанавливаются в отдельных помещениях, обслуживающих частные постройки, многоэтажные здания, теплопункты центральных магистралей, промышленные предприятия.

Небольшой вес и габариты оборудования дают возможность производить установку довольно быстро, хотя определенные изделия, которые обладают большой мощностью, нуждаются в сооружении фундамента.

Монтаж и обслуживание теплообменника лучше доверить специалистам

Во время монтирования аппарата нужно соблюдать основное правило: заливка болтов в фундаменте, с помощью которых теплообменник прочно крепится, производится в любом случае. Схема обвязки должна обязательно предусматривать подводку теплоносителя к находящемуся наверху патрубку, а к установленному внизу штуцеру производится подсоединение обратного контура. Подача разогретой жидкости подключается наоборот.

В подающем контуре требуется наличие циркуляционного насоса. Помимо основного, непременно устанавливается и одинаковый с ним по мощности запасной насос.

Если в ГВС находится магистраль обратного передвижения воды, то механизм работы и схема несколько меняется. Горячая вода, которая подается по контуру, перемешивается с холодной из водопровода, и только после этого смесь подается в теплообменник. Регулировка температуры на выходе производится с помощью электронного блока, который управляет клапаном входящего теплового носителя.

Чем больше пластин в теплообменнике, тем выше мощность

В двухступенчатой системе можно использовать тепловую энергию обратной магистрали. Это дает возможность рациональней применять имеющееся тепло и снизить чрезмерную нагрузку на котельное оборудование.

В любой из вышеописанных схем обвязки на входе в теплообменник обязан находиться фильтр. С его помощью можно не допустить засорения системы и продлить срок ее эксплуатации.

При всех иных достоинствах пластинчатые теплообменники не опережают старые кожухотрубчатые модели только по одному важному показателю: во время обеспечения значительного расхода пластинчатые устройства недостаточно нагревают теплоноситель. Этот недостаток устраняется расчетом незначительного запаса при выборе количества пластин.

Характеристика пластинчатых теплообменников:

Пластинчатый теплообменник: конструкция, принцип работы, виды

Узнайте особенности и области применения разборных пластинчатых теплообменников.

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.

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.

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

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

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.

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

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.
  • Читайте также:  Одноконтурная система отопления в частном доме

    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.

    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!

    Пластинчатые теплообменные аппараты: типы, устройство и принцип работы

    Введение

    Пластинчатый теплообменник – один из видов рекуперативных теплообменных аппаратов, в основе работы которого лежит теплообмен между двумя средами через контактную пластину без смешения.

    Типы, устройство и принцип работы пластинчатых теплообменников

    Принцип работы всех пластинчатых теплообменных аппаратов одинаков:

    1. На входы ТО подаются теплоносители.
    2. Теплоносители движутся по внутреннему контуру теплообменного агрегата, который сформирован пакетом пластин.
    3. В процессе движения, контактируя с поверхностью пластины, более горячий теплоноситель отдает часть тепла нагреваемой среде.
    4. С выходов теплоносители, с изменившейся температурой, поступают в систему отопления, водоснабжения или вентиляции.
    5. Входные и выходные отверстия теплообменных аппаратов могут иметь различное сечение (у агрегатов Ридан диаметр достигает 500 мм), и с помощью патрубков подключаются к трубопроводу основной системы.

    Данный принцип действия и устройство пластинчатого ТО хорошо продемонстрированы в следующем видео:

    Принцип работы пластинчатого теплообменника

    Виды пластинчатых теплообменников в зависимости от конструкции:

    Пластинчатые разборные теплообменные аппараты

    Пластинчатый разборный теплообменник – устройство, в котором основную функцию теплопередачи между теплоносителями выполняет пакет пластин. Среды не смешиваются между собой благодаря чередованию пластин с плотными резиновыми прокладками, которые образуют два контура движения.

    Свое название «разборные» подобный тип агрегатов получил за то, что пакет пластин не только собирается, но и разбирается во время регулярного обслуживания (промывки) или ремонта.

    Конструкционная схема разборного теплообменника

    Разборный теплообменник состоит из следующих элементов:

    • Неподвижная прижимная плита – основной элемент.
    • Пластины теплообменного аппарата, выполнены из нержавеющей стали или титана, прижимаются друг к другу с использованием уплотнительных прокладок. Количество пластин зависит от технических параметров и требований к оборудованию.
    • Пакет пластин – главный функциональный элемент, который образует внутренний контур устройства и осуществляет теплообмен.
    • Несущая база – направляющая балка, на которую надеваются пластины во время сборки агрегата.
    • Подвижная прижимная плита – прижимает весь пакет к неподвижной прижимной плите с помощью элементов крепления: стяжных болтов, подшипников, стопорных шайб.
    • Опорная станина – вертикальный элемент, к которому прикрепляются направляющие балки (верхняя и нижняя несущие балки).
    Читайте также:  Принцип работы бойлера для нагрева воды

    Благодаря высокой скорости рабочих сред внутри разборных теплообменных аппаратов отложения и засоры скапливаются на его внутренних поверхностях медленнее, чем на поверхностях кожухотрубных агрегатов.

    Несомненное достоинство данного вида ТО – возможность полной разборки аппарата, что позволяет производить не только промывку пластин, но и их механическую очистку.

    Также стоит отметить, что возможность полной разборки агрегата позволяет не заменять его целиком в случаях протечек, а быстро выявить нерабочие элементы, поменять их и вновь запустить теплообменник в эксплуатацию. При наличии необходимых запасных частей «под рукой» вся процедура займет от нескольких часов до 1 часа.

    Паяные теплообменные аппараты

    Паяные теплообменники также в своей основе содержат пакет пластин, но отличие от разборных заключается в том, что они спаяны между собой, поэтому сборка/разборка такого пакета – невозможна.

    Пайка производится с помощью никеля или меди, поэтому обозначают два основных вида паяных пластинчатых теплообменников: никельпаяный и меднопаяный. Никелевый припой используется для аппаратов, которые будут работать с более агрессивными средами.

    Паяный пластинчатый теплообменник в разрезе

    Паяные теплообменные аппараты применяются в основном в бытовом сегменте благодаря своей низкой стоимости, простоте и небольшим габаритам. Чаще всего подобный тип устройств можно встретить в системах отопления частных домов, где теплообменник подключается к водонагревательному котлу.

    Полусварные теплообменники

    Полусварные теплообменные аппараты – агрегаты, в которых пакет пластин сделан комбинированным способом:

    • пластины попарно свариваются между собой;
    • с внешней стороны такого сдвоенного мини-пакета прикрепляются уплотнения;
    • далее прикрепляется следующий сваренный мини-пакет.

    Места попарной сварки пластин

    Подобный тип конструкции позволяет использовать полусварные теплообменные аппараты в работе с агрессивными средами или в охлаждении, поскольку сварка пластин исключает возможность утечки фреона в охлаждающем контуре.

    Сварные теплообменники

    Сварные теплообменные аппараты – устройства, в которых пластины сварены между собой без использования уплотнителей.

    Внешний вид сварного теплообменника

    Один из потоков теплоносителей движется по гофрированным каналам, второй по трубчатым. Принцип работы пластинчатого сварного теплообменника показан в этом видео:

    Принцип работы сварного теплообменника

    Сварные теплообменные аппараты применяются в технических процессах с предельными параметрами: высокими температурами (до 900 градусов Цельсия), давлением (до 100 бар) и крайне агрессивными средами, поскольку отсутствие резиновых уплотнителей и сварной метод сцепления исключают возможность протечки и смешения сред.

    Основные недостатки подобного типа агрегатов: высокая стоимость и габариты.

    Применение пластинчатых теплообменников

    Пластинчатые теплообменные аппараты используются в:

    • энергетике;
    • отоплении;
    • вентиляции и кондиционировании;
    • судоходстве;
    • пищевой промышленности;
    • машиностроении;
    • автомобилестроении;
    • металлургии.

    Технические характеристики пластинчатых теплообменников

    Пластинчатый теплообменник имеет различные технические характеристики в зависимости от типа конструкции:

    Пластинчатый теплообменник: схема и принцип работы

    Эффективный и экономичный нагрев или охлаждение рабочей среды в современной промышленности, жилищно-коммунальной сфере пищевой и химической отраслях осуществляется с помощью теплообменников (ТО). Существует несколько типов теплообменных агрегатов, однако наибольшее распространение получили пластинчатые теплообменники.

    В статье будут подробно рассмотрены конструкция, область применения и принцип работы пластинчатого теплообменника. Особое внимание будет уделено конструктивным особенностям различных моделей, правилам эксплуатации и особенностям технического обслуживания. Кроме того, будет представлен перечень ведущих отечественных и зарубежных производителей пластинчатых ТО, продукция которых пользуется повышенным спросом у российских потребителей.

    Устройство и принцип работы

    Конструкция разборного пластинчатого теплообменника включает в себя:

    • стационарную переднюю плиту на которой монтируются входные и выходные патрубки;
    • неподвижную прижимную плиту;
    • подвижную прижимную плиту;
    • пакет теплообменных пластин;
    • уплотнения из термостойкого и устойчивого к воздействию агрессивных сред материала;
    • верхнюю несущую базу;
    • нижнюю направляющую базу;
    • станину;
    • комплект стяжных болтов;
    • Набор опорных лап.

    Такая компоновка агрегата обеспечивает максимальную интенсивность теплообмена между рабочими средами и компактные габариты устройства.

    Конструкция разборного пластинчатого теплообменника

    Чаще всего, теплообменные пластины изготавливаются методом холодной штамповки из нержавеющей стали толщиной от 0,5 до 1 мм, однако, при использовании в качестве рабочей среды химически активных соединений, могут использоваться титановые или никелевые пластины.

    Все пластины, входящие в состав рабочего комплекта, имеют одинаковую форму и устанавливаются последовательно, в зеркальном отражении. Такая методика установки теплообменных пластин обеспечивает не только формирование щелевых каналов, но и чередование первичного и вторичного контуров.

    Каждая пластина имеет 4 отверстия, два из которых обеспечивают циркуляцию первичной рабочей среды, а два других изолируются дополнительными контурными прокладками, исключающими возможность смешивания рабочих сред. Герметичность соединения пластин обеспечивается специальными контурными уплотнительными прокладками, изготовленными из термостойкого и устойчивого к воздействию активных химических соединений материала. Устанавливаются прокладки в профильные канавки и фиксируются с помощью клипсового замка.

    Принцип работы пластинчатого теплообменника

    Оценка эффективности любого пластинчатого ТО осуществляется по следующим критериям:

    • мощности;
    • максимальной температуре рабочей среды;
    • пропускной способности;
    • гидравлическому сопротивлению.

    Исходя из этих параметров подбирается необходимая модель теплообменника. В разборных пластинчатых теплообменниках регулировать пропускную способность и гидравлическое сопротивление можно, изменяя количество и тип пластинчатых элементов.

    Интенсивность теплообмена обусловлена режимом течения рабочей среды:

    • при ламинарном течении теплоносителя интенсивность теплообмена минимальна;
    • для переходного режима характерно увеличение интенсивности теплообмена за счет появления завихрений в рабочей среде;
    • максимальная интенсивность теплообмена достигается при турбулентном движении теплоносителя.

    Рабочие характеристики пластинчатого ТО рассчитываются для турбулентного течения рабочей среды.

    В зависимости от расположения канавок, различают три типа теплообменных пластин:

    1. с «мягкими» каналами (канавки расположены под углом 60 0 ). Для таких пластин характерна незначительная турбулентность и небольшая интенсивность теплообмена, однако «мягкие» пластины обладают минимальным гидравлическим сопротивлением;
    2. со «средними» каналами (угол рифления от 60 до 30 0 ). Пластины являются переходным вариантом и отличаются средними показателями турбулентности и интенсивности теплопередачи;
    3. с «жесткими» каналами (угол рифления 30 0 ). Для таких пластин характерна максимальная турбулентность, интенсивный теплообмен и значительное увеличение гидравлического сопротивления.

    Для увеличения эффективности теплообмена движение первичной и вторичной рабочей среды осуществляется в противоположном направлении. Процесс теплообмена между первичной и вторичной рабочими средами происходит следующим образом:

    1. Теплоноситель подается на входные патрубки теплообменника;
    2. При перемещении рабочих сред по соответствующим контурам, сформированным из теплообменных пластинчатых элементов, происходит интенсивная теплопередача от нагретой среды нагреваемой;
    3. Через выходные патрубки теплообменника нагретый теплоноситель направляется по назначению (в отопительные, вентиляционные, водопроводные системы), а остывший теплоноситель снова попадает в рабочую зону теплогенератора.

    Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата

    Для обеспечения эффективной работы системы необходима полная герметичность теплообменных каналов, которая обеспечивается уплотнительными прокладками.

    Требования к прокладкам

    Для обеспечения полной герметичности профильных каналов и предотвращения утечки рабочих сред, уплотнительные прокладки должны обладать необходимой термостойкостью и достаточной устойчивостью к воздействиям агрессивной рабочей среды.

    В современных пластинчатых теплообменниках применяются следующие виды прокладок:

    • этиленпропиленовые (EPDM). Применяются при работе с горячей водой и паром в температурном диапазоне от -35 до +160 0 С, непригодны для жирных и масляных сред;
    • NITRIL прокладки (NBR) используются для работы с маслянистыми рабочими средами, температура которых не превышает 135 0 С;
    • VITOR прокладки рассчитаны на работу с агрессивными рабочими средами при температуре не более 180 0 С.

    На графиках представлена зависимость срока службы уплотнений от условий эксплуатации:

    Что касается крепления уплотнительных прокладок, существует два способа:

    Первый способ из-за трудоемкости и длительности укладки применяется редко, кроме того, при использовании клея значительно усложняется техническое обслуживание агрегата и замена уплотнений.

    Клипсовый замок обеспечивает быстрый монтаж пластин и простоту замены вышедших из строя уплотнений.

    Виды пластинчатых теплообменных аппаратов и их применение

    По способу соединения теплообменных пластин теплообменник может быть:

    Конструкция и принцип работы разборных пластинчатых ТО были описаны выше. Рассмотрим более подробно особенности конструкции и область применения паяных, полусварных и сварных теплообменников.

    Паяный пластинчатый теплообменник

    Агрегат широко используется для:

    • нагрева и охлаждения рабочих сред;
    • испарения;
    • конденсации;
    • утилизации и рекуперации тепловой энергии.

    Теплообменные пластины ППТО изготавливаются из нержавеющей стали. Сборка пакета осуществляется аналогично с разборными теплообменниками, после чего производится пайка медным или никелевым припоем, в зависимости от агрессивности рабочей среды: для более агрессивных сред используется никель.

    К наиболее существенным преимуществам паяных ПТО можно отнести:

    • высокую надежность;
    • возможность работы в широком температурном диапазоне;
    • легкость и небольшие габариты;
    • надежность конструкции;
    • простоту монтажа и технического обслуживания;
    • доступную стоимость.

    Особенно хорошо паяные ПТО зарекомендовали себя в холодильных и замкнутых отопительных системах.

    Полусварные пластинчатые теплообменники

    Главной конструктивной особенностью полусварных теплообменников является попарное сваривание штампованных пластин, в результате чего формируется отдельный герметичный модуль. Сборка ПСПТО осуществляется также, как и разборного теплообменника, различие состоит в том, что вместо отдельных пластин используются готовые сварные модули.

    Между первичными и вторичными модулями устанавливаются прокладки из термостойкой резины. Отсутствие внутренних прокладок позволяет существенно увеличить рабочее давление в системе и температуру рабочей среды.

    Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам ПСПТО получили широкое распространение следующих областях:

    • в системах вентиляции и кондиционирования;
    • в химическом и фармацевтическом производстве;
    • в пищевой промышленности;
    • в системах рекуперации;
    • в отопительных системах;
    • в системах централизованной подачи горячей воды.

    Среди наиболее значимых преимуществ данной конструкции можно выделить:

    • широкий диапазон рабочих температур;
    • отсутствие герметизирующих прокладок;
    • инертность к агрессивным рабочим средам;
    • простоту монтажа и технического обслуживания.

    В отличии от сборных ПТО, полусварные агрегаты практически полностью исключают возможность неправильной сборки.

    Сварные пластинчатые теплообменники

    Отсутствие уплотнений является главной особенностью конструкции сварных теплообменных аппаратов. Гофрированные пластины сварены в один блок, в котором рабочая среда протекает по внутренним каналам, а нагреваемая – по внешним.

    Применяются СПТО при работе с агрессивными средами при повышенных температурах и высоком давлении рабочих сред.

    Конструктивные особенности сварных теплообменников обеспечивают следующие преимущества:

    • компактность;
    • высокий коэффициент теплопередачи;
    • незначительные теплопотери;
    • простоту технического обслуживания.

    Отсутствие уплотнений в сварных ПТО обеспечивает полную герметичность рабочих каналов, что позволяет работать в экстремальных условиях.

    Технические характеристики

    Как правило, технические характеристики пластинчатого теплообменника определяются количеством пластин и способом их соединения. Ниже приведены технические характеристики разборных, паяных, полусварных и сварных пластинчатых теплообменников:

    Ссылка на основную публикацию