Пластинчатые теплообменники, их виды и особенности

Теплообменник и его виды

Теплообменник работает как аппарат-посредник между двумя средами, имеющими разную температуру. Существуют устройства регенеративного и рекуперативного типа, отличающиеся принципом работы.

В регенеративных теплообменниках предусмотрена одна рабочая поверхность, с которой по очереди контактируют жидкие среды. Рекуперативные аппараты имеют стенку из теплопроводного материала, которая отделяет движущиеся среды друг от друга. В промышленности получили распространение устройства именно такого типа.

Разновидности рекуперативных теплообменников:

1. Пластинчатые – сборные модификации из соединенных модульных пластин с бесклеевыми термостойкими прокладками между ними (самый популярный вариант);
2. Кожухотрубные – сварные или припаянные конструкции из труб, образующих решетку;
3. Витые – оснащены концентрическими змеевиками, теплоноситель направляется по спиральной трубе и межтрубному пространству;
4. Спиральные – металлические конструкции, изготавливаются из тонких металлических листов, свернутых в своеобразную спираль;
5. С водяным или воздушным принципом работы.

Конструкция

К элементам конструкции пластинчатого теплообменника относятся:

• две плиты (фиксированная и прижимная);
• входные и выходные патрубки с соединениями разных типов;
• набор герметично соединенных пластин, направляющих, резьбовых метизов;
• подставка для установки в системе теплоснабжения.

Основной рабочий элемент конструкции – пластины из инертных материалов для передачи энергии между теплоносителями. Выполненные методом штамповки, они устойчивы к коррозии и воздействию любых агрессивных сред.

В собранном виде теплообменный аппарат состоит из плотно (герметично) примыкающих друг к другу пластин. На их стыке образуются каналы (щели). Толщина пластин варьируется от 0,4 до 1 мм. Они не отличаются по форме и выполнены из нержавеющей стали, реже из титана и других дорогих сплавов. Требования к материалу определяются задачами, для которых теплообменник предназначен.

В качестве изолирующего материала чаще всего задействуют каучук или полимерные композиты. При выборе следует учитывать жесткость условий эксплуатации, температурный диапазон, тип рабочей среды.

Рекомендуемые виды полимеров в зависимости от характеристик активных сред:

• вода и гликоль – EPDM;
• масляные и нефтесодержащие теплоносители – Nitril;
• высокотемпературная среда, пар – Viton.

Пластины и типы каналов

Важнейшими комплектующими в теплообменных аппаратах являются пластины, благодаря которым осуществляется эффективный процесс теплообмена. Они выпускаются с разными углами рифления (30° и 60°), что дает возможность более точно подбирать компоновки теплообменников под каждую конкретную задачу, учитывая требования стоимости, габаритов и гидравлического сопротивления, предъявляемые заказчиком. Два типа пластин могут образовывать между собой три типа каналов:

• TL — жесткий канал, образованный двумя пластинами с углами рифления 30°. Отличается наилучшими теплопередающими свойствами (высоким коэффициентом теплопередачи), но и самым высоким гидравлическим сопротивлением из трех.
• ТК — мягкий канал, образованный двумя пластинами с углами рифления 60°. Отличается более слабыми теплопередающими свойствами (низким коэффициентом теплопередачи), но и самым низким гидравлическим сопротивлением из трех.
• ТМ — средний канал, образованный одной пластиной с углом рифления 30° и одной пластиной с углом рифления 60°. Отличается промежуточными (между жестким и мягким каналами) теплопередающими свойствами (коэффициэнтом теплопередачи) и гидравлическим сопротивлением.

Основные виды пластинчатых теплообменников, их предназначение и преимущества:

Разборные (конструкция представляет собой пакет пластин и резиновые уплотнители):

• низкие затраты на производство и монтаж;
• регулируемая, легко настраиваемая производительность;
• несложная дешевая эксплуатация, быстрый ремонт;
• безотказность, минимальные интервалы простоя;
• низкая энергоемкость;
• возможность переработки.

Сфера применения пластинчатого теплообменника с разборной конструкцией: системы отопления, бассейны, холодильное и климатическое оборудование, горячее водоснабжение, теплопункты.

Паяные (цельная конструкция со спаянными пластинами, без резиновых прокладок):

• компактность и низкая стоимость;
• оптимальное соотношение производительности и стоимости;
• быстрый и дешевый монтаж и сборка;
• надежность и безотказность.

Область применения паяных конструкций: холодильные аппараты, компрессоры и турбинные установки, кондиционеры и вентиляторы, промышленные установки разного назначения.

Сварные и полусварные (соединенные при помощи сварных швов):

• простая компактная конструкция без уплотняющих прокладок;
• регулируемый поток;
• устойчивость к действию агрессивных сред;
• максимальный диапазон температур;
• допустимое давление до 4 МПа, температура до 300 °С;
• простота монтажа;
• устойчивость к абразивным и агрессивным веществам;
• надежность и длительный рабочий ресурс.

Сфера применения сварных и полусварных агрегатов: пищевая, химическая и фармацевтическая отрасль, системы кондиционирования и охлаждения, в том числе в промышленности и медицине, работа тепловых насосов и систем горячего водоснабжения.

Пластинчатые теплообменники – технические характеристики

Пластинчатый теплообменник отличается довольно высокими показателями мощности. Режим температуры теплоносителя может достигать 180 градусов. Надежные пластинчатые теплообменники широко применяются в сферах отопления, энергетики, пищевой промышленности, климатическом, холодильном и вентиляционном оборудовании.

Основные характеристики агрегата будут различаться в зависимости от типа конструкции и модели:

К стандартным техническим параметрам пластинчатых аппаратов относятся:

1. Материал пластин – чаще всего листовая тонкая сталь AISI304 или AISI316, титан, сплавы 254 SMO, хастеллой (на основе никеля).
2. Температурный максимум теплоносителя, на который рассчитаны пластины – 180°C.
3. Предельное давление среды – 25 кгс/кв.см.
4. Площадь поверхности теплообмена – 0,1-2100 кв.м.
5. Количество пластин 7-10 штук и более, зависит от сферы применения.

При выборе конкретной модели целесообразно учитывать условия эксплуатации – для большей мощности требуется больше пластин. Их количество определяет производительность и полезное действие системы теплоподачи или охлаждения.

Технические характеристики герметичных пластинчатых теплообменников MIT

Более подробную информацию по техническим характеристикам можно узнать в этом каталоге

Технические характеристики сварных пластинчатых теплообменников MIT

Более подробную информацию по техническим характеристикам можно узнать в этом каталоге

Отраслевое применение пластинчатых теплообменников

На коммунальных объектах

Пластинчатые теплообменники помогают решать широкий спектр задач: подогревать воду для горячего водоснабжения, бойлеров и бассейнов, систем вентиляции и теплых полов. Их часто задействуют в составе независимого контура отопительной системы, питающейся от ТЭЦ или ЦТП. При этом температура не должна превышать 180 °C, давление – 16 кПа.

В пищевой промышленности

Теплообменники как элемент охладительного, испарительного и пастеризующего оборудования незаменимы в производстве молочных продуктов, сахара, растительных масел, пива, спирта. Самые востребованные в пищевой промышленности модификации – разборные и паяные.

Металлургия и судостроение

Многие технологические процессы в металлургии связаны с сильным нагреванием конструкций и агрегатов. Теплообменники охлаждают оборудование и рабочие среды, смазку в гидравлике и травильные растворы. В судостроении теплообменники применяют для охлаждения двигателя, в составе отопительной системы и ГВС.

Нефтегазовая отрасль

Теплообменники необходимы, чтобы охлаждать горячие вещества и подогревать жидкости. Они входят в состав сетевых комплексов, систем подготовки воды и аппаратов низкого давления. В нефтегазовом производстве востребованы титановые конструкции с листом до 0,7 мм и уплотнителем из полимеров NBR или «Витон».

Техническое Задание и Опросный лист по отраслям :

• ТЗ расчета теплообменника для холодильной промышленности;
• ТЗ расчета теплообменника для энергетики и нефтегаза;
• ТЗ расчета теплообменника для теплоснабжения и ЖКХ;
• ТЗ расчета теплообменника для перерабатывающей промышленности;
• ТЗ расчета теплообменника для морского применения;
• ТЗ расчета теплообменника для фармацевтики;
• ТЗ расчета теплообменника для машиностроения и металлургии;

Технические преимущества конструкции

Если сравнивать технические параметры с кожухотрубными моделями, можно выделить следующие особенности разборных пластинчатых конструкций:

1. Повышенный индекс теплопередачи (3-5 вместо 1);
2. Допустимая разность температур рабочих сред всего 1-2% (в кожухотрубных конструкциях 5-10 градусов);
3. Есть возможность произвольно менять площадь поверхности, просто добавляя и убирая пластины;
4. При сборке не требуется сварка и вальцовка за счет разборной конструкции;
5. Более простое обслуживание, осмотр, диагностика неполадок, удобный доступ к внутренним элементам, замена и промывка пластин;
6. В 8 раз меньше затраты времени на разборку (15 минут вместо 2 часов);
7. Простая и оперативная замена уплотнителей (клей не используется);
8. Моментальное обнаружение течи без разборки устройства;
9. Неподверженность коррозии и нечувствительность к вибрациям;
10. Ресурс безотказной работы до капитального ремонта 20 лет (кожухотрубные модели требуют ремонта через 5-10 лет);
11. Пластинчатые агрегаты выигрывают в весе и размерах;
12. Не требуется теплоизоляция и специальный фундамент.

Теплообменник в чиллере

Чиллер – холодильная машина, применяемая для охлаждения воды. Процесс происходит в двухконтурном радиаторе. Через один – холодный — контур прокачивается кипящий фреон, через другой – горячий — охлаждаемая среда. Снижение температуры происходит в результате теплообмена между теплоносителем и хладагентом через металлическую стенку, разделяющую их потоки.

Интенсивность теплопередачи определяется:

* физическими характеристиками жидкости – плотность вязкость, теплоёмкость. Они учитываются при расчётах основных теплофизических критериев Прандтля и Нуссельта (Pr, Nu)

* характером течения – ламинарным или турбулентным. Оно описывается числом Рейнольдса (Re)

* площадью стенок, через которые реализуется обмен теплом.

Последний параметр в наибольшей степени сказывается на эффективности использования теплообменного аппарата. Это влияет на выбор его конструктива.

Разнообразные теплообменные устройства используются не только в составе холодильных машин. Они также являются частью тепловых систем, где требуется водо-водяной теплообмен. Т. е. нагрев или охлаждение одного потока другим в различных технологических процессах.

Принцип работы и устройство пластинчатого теплообменника

В каждой из пластин для теплоносителя и уплотнения предусмотрено по два отверстия:

1. для подведения и отведения разогретого теплоносителя;
2. для герметичного соединения пластин и изоляции теплоносителей за счет компактных уплотнителей.

Характерная особенность и преимущество пластинчатого теплообменника в том, что движение теплоносителя сопровождается завихрениями потока, что резко усиливает обмен тепловой энергией. Сопротивление при этом минимальное, что сокращает образование накипи. За счет многократного и интенсивного теплового обмена эффективность работы и КПД пластинчатого теплообменника одни из самых высоких.

Последствия неправильного подбора теплообменника

Для длительной безотказной эксплуатации важно выбрать модель, которая будет оптимальной для конкретных сред, температурных режимов, мощности и периодичности нагрузки. Выбрать подходящий по всем критериям вариант может только специалист. Обращение к профессионалам гарантирует отсутствие поломок в течение всего срока службы устройства. Отпадает необходимость в частом сервисном обслуживании и ремонте. Правильный выбор системы исключает распространенную проблему стекловидной накипи, ведущую к поломкам устройства.

Автоматика и подключение

При монтаже оборудования важно учитывать, что теплообменник всегда работает как элемент системы. Он не используется в качестве самостоятельного аппарата. Вместе с теплообменником в системе задействовано следующее оборудование: обратные клапаны, запорная арматура (комплекс задвижек, заслонок), контрольно-измерительные аппараты – манометры, термометры, циркуляционные насосы и другие виды приборов и агрегатов.

Внешний вид устройства

На любом теплообменнике нанесены технические характеристики:

• максимальная рабочая температура, например, 200 °C;
• максимальное рабочее давление, например, 30 бар;
• тестовое давление, например, 43 бара.

Указывается страна-производитель, технический паспорт на языке производителя, схема, обозначаются контуры. В случае необходимости паспорт можно перевести на русский язык. Устройство и принцип работы теплообменника от разных производителей иногда могут немного отличаться. Но суть остается одна.

Контуры теплообменника для отопления могут располагаться как вертикально, так и диагонально. На принцип работы это не влияет. Наиболее простое устройство — это диагональное расположение. В данном случае теплообменник необходимо вмонтировать строго в вертикальном положении.

Горячая вода из центральной системы отопления сверху вниз будет поступать в теплообменник, передавая свое тепло автономной системе через разделительную систему. На входе это будет очень горячая вода, на выходе уже вода с упавшей температурой. В контуре автономной системы теплоноситель будет идти снизу вверх. Внизу вода нагревается незначительно, а чем ближе к верху, тем нагрев будет сильнее. За счет такого устройства системе будет легче работать.

Процесс подачи воды в теплообменник осуществляется на принудительной циркуляции. Теплоэлектростанция работает на своих насосах. А автономная система теплого пола в квартире будет работать на своем циркуляционном насосе.

Варианты подключения пластинчатого теплообменника, их достоинства и недостатки.

Независимая одноступенчатая параллельная схема.

Плюсы:

• Экономичная установка, экономия свободного пространства;
• Простота конструкции.

Минусы:

• Отсутствует подогрев холодного теплоносителя.

Двухступенчатая смешанная схема.

Плюсы:

• За счет подогрева входящего теплоносителя обратным потоком эффективность увеличивается на 40%.

Минусы:

• При проектировании системы горячего водоснабжения нужно подключать сразу два теплообменника, что удорожает решение.

Двухступенчатая последовательная схема.

Плюсы:

• Стабилизируется сетевая нагрузка, растет эффективность применения теплоносителя.
• Уменьшаются расходы на 60% в сравнении с параллельной схемой и на 20-25% в сравнении со смешанной.

Минусы:

• Невозможность 100% автоматизации.

Недостатки

Недостатков у пластинчатых теплообменников практически нет, однако есть один минус – при некачественном теплоносителе они могут относительно быстро снизить свою производительность. Происходит это из-за быстрого загрязнения внутренних поверхностей теплообменника.

Поэтому нужно применять чистую рабочую среду. Это не всегда возможно, что не позволяет устанавливать аппараты на всех объектах.

Подбор пластинчатого теплообменника

Чтобы правильно подобрать пластинчатый теплообменник, необходимо рассчитать его технические параметры.

За основу берутся следующие данные:

1. — схема присоединения ГВС;
2. — тепловая нагрузка (мощность);
3. — данные о греющей среде:

• температура на входе (для зимы/ лета), в °С;
• температура на выходе (для зимы/ лета), в °С;
• расход среды (если нет данных по мощности), в куб. м/час;
• допустимые потери давления (атм.);

• — данные о нагреваемой среде:
• входная температура (зима/лето), в °С;
• выходная температура (зима/лето), в °С;
• расход среды (если нет данных по мощности), в куб. м/час;
• допустимые потери давления (в атм.);
• запас мощности (в %).

Пример расчета

Пластинчатые теплообменники относятся к индивидуальному инженерному оборудованию, которое отдельно выбирается, настраивается и адаптируется под каждый объект. Укажите нам конкретные технические параметры по вашему проекту, и мы сразу рассчитаем, какое оборудование необходимо в вашем случае.

Чтобы оставить нам данные для расчетов, заполните онлайн форму заявки на сайте, напишите или позвоните. Ниже мы приводим список основных параметров, которые нужны, чтобы рассчитать пластинчатый теплообменник.

1. Мощность (нагрузка) – количество тепловой энергии, необходимое для отопления и горячего водоснабжения объекта (измеряется в Гкал/час, ккал/час, кВт/час).
2. Температурные графики – какую температуру дает и забирает обратно теплосеть, какой температурной отметки необходимо достичь.

Посмотреть эти характеристики можно в договоре с теплосетью. Там приведены технические условия и прописаны температурные графики, а также мощность, отведенная на отопление и горячее водоснабжение.

Основываясь на предоставленных вами данных, мы рассчитываем теплообменник и информируем вас о его стоимости и условиях поставки. Предоставляем подробный расчет, техническое описание требуемого аппарата с указанием габаритов и веса теплообменника пластинчатого.

Расчет от нашей компании производится с помощью профессионального программного обсечения

Инструкция по эксплуатации

К каждому заводскому пластинчатому теплообменнику обязательно прилагается подробная инструкция по эксплуатации, содержащая всю необходимую информацию. Ниже будут приведены некоторые основные положения, касающиеся всех типов ПТО.

Установка ПТО

1. Место расположения агрегата должно обеспечивать свободный доступ к основным узлам для проведения технического обслуживания.
2. Крепление подающих и отводящих магистралей должно быть жестким и герметичным.
3. Устанавливать теплообменник следует на строго горизонтальную бетонную или металлическую основу, обладающую достаточной несущей способностью.

Пуско-наладочные работы

1. Перед запуском агрегата необходимо проверить его герметичность согласно рекомендациям, приведенным в техническом паспорте изделия.
2. При первичном запуске установки скорость повышения температуры не должна превышать 250С/ч, а давление в системе 10 Мпа/мин.
3. Порядок проведения и объем пуско-наладочных работ должны четко соответствовать приведенному в паспорте агрегата перечню.

Эксплуатация агрегата

1. В процессе использовании ПТО не допускается превышение температуры и давления рабочей среды. Перегрев или повышение давления могут привести к серьезным поломкам или полному выходу из строя агрегата.
2. Для обеспечения интенсивного теплообмена между рабочими средами и увеличения КПД установки необходимо предусмотреть возможность очистки рабочих сред от механических примесей и вредных химических соединений.
3. Значительно продлить срок службы устройства и увеличить его производительность позволит регулярное проведение технического обслуживания и своевременная замена поврежденных элементов.

Преимущества заказа пластинчатого теплообменника у нас:

1. Точный расчет теплообменника. Подбираем адаптированное оборудование под ваш проект.
2. Гарантия объективной стоимости. Оптимизируя мощность оборудования, не завышаем цену.
3. Оперативно обрабатываем заявки.
4. Организуем изготовление, доставку и подключение пластинчатого теплообменника на выгодных условиях.
5. Предлагаем оптовые цены за счет прямого сотрудничества с ведущими производителями.
6. Несем полную ответственность за соблюдение сроков и качество техники.

Звоните, мы поможем с решением вашей задачи, рассчитаем и спроектируем аппарат, организуем доставку и установку. Предлагаем пластинчатые теплообменники российского производства с высоким КПД и выгодными техническими параметрами и характеристиками. В каталоге представлены приблизительные описания моделей, назначение и особенности эксплуатации теплообменников пластинчатого типа.