Пластинчатые теплообменники - особенности конструкции

Дата публикации:
23 Апреля 2024 г.

Длительность чтения:
7 мин.

Оглавление:

Сфера применения пластинчатых теплообменников
Разновидности пластинчатых теплообменников
Материалы и рабочие температуры
Особенности пластинчатых теплообменников
- Преимущества
- Однако имеются и минусы

Существует несколько ключевых видов теплообменников, включая пластинчатые, кожухотрубные и двухтрубные. Пластинчатые теплообменники наиболее широко известны благодаря своей эффективности и широкому спектру применения.

Сфера применения пластинчатых теплообменников

Этот тип теплообменников активно используются в разнообразных отраслях, включая:

продовольственную и химическую
устройства нагрева различных жидкостей (технические, пищевые)
охлаждения промышленных установок
для централизованных сетей отопления и охлаждения различных зданий

Теплообменники данного типа особенно востребованы в продовольственном секторе благодаря своей компактности, разнообразию вариантов исполнения и легкости очистки.

Разновидности пластинчатых теплообменников

Пластинчатый теплообменник представляет собой устройство, состоящее из нескольких тонких металлических пластин, которые имеют гофрированную структуру. Эти пластины укладываются друг на друга, образуя каналы, через которые проходят теплоносители, например, различные жидкости. Между пластинами устанавливаются прокладки для обеспечения герметичности и предотвращения перемешивания или протечек сред.

Эффективность теплообмена или охлаждения в пластинчатых теплообменниках может регулироваться путем добавления или удаления внутренних пластин. Устройства допустимо разбирать с целью проведения технических работ, за исключением моделей, которые не предназначены для разборки.

Есть несколько видов пластинчатых теплообменников:

Разборные

Можно разобрать для очистки и ремонта. Они представляют собой устройства, включающие гофрированные пластины, которые фиксируются между рамой прижимными пластинами для поддержания требуемого уровня давления. Чаще всего жидкость проходит через теплообменник в противоположном направлении относительно другой среды с целью достижения наилучших тепловых характеристик и точного поддержания заданного температурного режима.

Полуразборные пластинчатые теплообменники

Полуразборные, обеспечивающие ограниченную возможность разборки для обслуживания. Применяются там, где использование уплотнений нецелесообразно, или когда необходимо выдерживать более высокое давление по сравнению с полностью разборными теплообменниками. В данном случае, между пластинами происходит уплотнение с использованием чередующейся лазерной сварки и прокладок на промышленной полусварной линии. Каналы, сваренные лазерной сваркой, позволяют использовать жидкости, которые несовместимы с обычными прокладками, и обеспечивают повышенное давление по сравнению с полностью разборными теплообменниками.

Неразборные теплообменники

Неразборные (сварные или паяные), которые не предусматривают разборку и обслуживаются как единое целое. Их часто используют в нефтегазовой, химической и нефтехимической сферах промышленности. Рама этих теплообменников, твердо закрепленная на болтах, включает четыре колонны, верхнюю и нижнюю части, а также четыре боковые панели. Конструкция этих теплообменников включает жестко закрепленную на болтах раму, состоящую из четырех колонн, верхней и нижней частей, а также четырех боковых панелей. Неразборные теплообменники используются для работы с агрессивными средами, экстремальными температурами и высоким давлением, решая сложные задачи в этих областях. Одним из основных недостатков неразборных теплообменников является их несъемность, что затрудняет или даже делает невозможным проведение ряда технических манипуляций. Также изменить количество пластин невозможно. Однако они более устойчивы к загрязнению, что означает, что им требуется лишь периодический осмотр и чистка.

Поверхность устройства гофрирована с целью повышения турбулентности жидкости в процессе протекании в каналы. Угол наклона гофрированного рисунка оказывает влияние на эффективность работы устройства:

Наклон пластин свыше 45° способствует увеличению результативности теплообмена при значительном давлении

Угол пластин ниже 45° обеспечивает менее высокие характеристики теплообмена, снижает потери давления

Таким образом, необходимо провести поиск оптимального угла, который обеспечил бы высокий показатель теплообмена и допустимые потери давления. Отношение ширины к длине пластины также сказывается на производительности, но это воздействие обычно менее значительное, чем угол наклона.

Материалы и рабочие температуры

Подбор соответствующих материалов и определение рабочих температур для теплообменников имеют важное значение для обеспечения их эффективного функционирования.

Для прокладок используют различные виды каучуков, обладающих химической и тепловой стабильностью, а также отличными герметизирующими свойствами. Среди них:

Бутадиен-изопреновый каучук (IIR)
Силиконовый каучук (VMQ, MQ, PVMQ)
Гидроксил-бутиловый каучук (VIR)
Политетрафторэтилен (растяжимый) (PTFE)

Интервал рабочих температур для разновидностей теплообменников таков:

Разборные аппараты способны действовать в пределах давления от 0,002 до 1,0 МПа и диапазоне температур от -20 до +200C, гарантируя высокий уровень эффективности (КПД) на уровне 95%
Полуразборные аппараты могут функционировать при давлении от 0,002 до 2,5 МПа и рабочей температуре от -20 до +350C, обеспечивая КПД на уровне 85%
Неразборные аппараты способны работать при давлении от 0,002 до 4,0 МПа и температуре рабочих сред от -100 до +900C, также с эффективностью на уровне 85%

Особенности пластинчатых теплообменников

Преимущества:

Высокие показатели теплоотдачи
Меньшая тепловая инерция, обеспечивающая скорую реакцию и точное регулирование температуры
Оперативный монтаж, благодаря особенностям конструкции, а также простая и быстрая разборка при проведении технических работ
Возможность изменения под условия использования при помощи изменения количества пластин для регулирования потока
Меньший объем и масса по сравнению с теплообменниками другой конструкции
Основная особенность пластинчатых теплообменников - высокая результативность теплопередачи

Однако имеются и минусы:

Уплотнения требуют периодической смены, что может быть затратно
Так как пластины таких теплообменников довольно тонкие, они могут быть достаточно просто повреждены при механическом очищении, поэтому, как правило, предпочтительна их очистка при помощи химических реагентов
Опять же из-за конструктивной особенности, отверстия между пластинами теплообменника довольно часто забиваются, для того, чтобы это минимизировать, приходится прибегать к реверсированию потока жидкости. Существуют жидкости, применение которых вынуждает довольно часто прибегать к этому, следовательно, необходимо учитывать эту особенности при планировании работ
Эксплуатация пластинчатых теплообменников требует специфических навыков и оборудования, следовательно, часто требуется привлечение специализированных компаний для обслуживания или замены уплотнений

Если вам необходима помощь в подборе подходящего теплообменника для вашего климатического оборудования, а так же другие работ, такие как; диагностика, сервисное обслуживание, подбор аналога, обращайтесь к инженерам СК Градиент.