Пластинчатый теплообменник – особенности и принцип работы

Пластинчатый теплообменник – особенности и принцип работы

Под пластинчатым теплообменником подразумевается специальный прибор, который охлаждает или подогревает воздух в одном конкретно взятом помещении, а не во всех комнатах дома. Энергоносителями для такого оборудования могут быть как жидкие, так и газообразные виды топлива.

Основной составляющей устройства является пластина из гофрированной стали. В большинстве случаев она изготовлена из нержавейки, но иногда используют и другие виды металла, всё будет зависеть от сферы применения прибора. Конструктивно пластины соединены друг с другом и установлены в специальной раме.

Благодаря высокой турбулентности теплоносителя увеличивается степень теплоотдачи. Пластины теплообменника разделены прокладками из специальной резины. За счёт плотного прилегания пластин друг к другу теплообменник имеет небольшие размеры. Основным предназначением прокладок в устройстве пластинчатого теплообменника является бесперебойное обеспечение протекания жидкости по трубам. За счёт такой особенности прибора оба теплоносителя не смешиваются между собой.

Как устроен пластинчатый теплообменник?

Оборудование содержит минимальное количество составляющих и часто представлено разборной конструкцией. Такая вариация создает удобство при проведении очистных работ без использования химических веществ. Устройство пластинчатого теплообменника включает:

• неподвижную плиту на торце установки;
• несущую консоль с роликовым устройством;
• комплект пластин и уплотнителей;
• направляющую консоль;
• одну подвижную плиту.

Также в состав входят входные и выходные отверстия, присутствующие на всех теплообменниках. Главным преимуществом конструкции становится эффективная передача тепла при малых размерах оборудования (в сравнении с кожухотрубными установками).

Отдельного внимания заслуживает конструкция пластин, являющихся основным источником передачи энергии теплоносителю. В качестве материала для изготовления изделий применяются металлы и вещества, устойчивые к окислению. Толщина каждого элемента варьируется в пределах 0,4-1 мм с учетом требуемых характеристик и модификации установки. В пластинах имеется четыре отверстия: два для отведения и подведения горячей жидкости, два для повышенной точности расположения изделий.

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

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 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.

Технические характеристики и конструкции кожухотрубных и секционных теплообменников

Далее я приведу примеры где вы сможете ознакомиться с техническими характеристиками и устройством кожухотрубных и секционных теплообменных аппаратов.

На этом сегодняшний материал я заканчиваю, а вы можете посмотреть материалы о наших аппаратах.

Актуальные материалы

1. подогреватель мазута пм-10-120
2. охладители масла
3. теплообменные трубы

Материалы рубрики

• преимущества паровых пластинчатых теплообменников из нержавеющей стали

Наилучшего вам настроения, добра и хороших заказов теплообменников и емкостей в МеталлЭкспортПром!

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.

Фрагмент 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.

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!

Рассмотрим пластинчатый паяный теплообменник для систем отопления, который собран на заводе. У него есть четыре выхода (два контура). Теплообменник служит разделителем потоков по температуре, по давлению. Таким образом, можно разделить различные теплоносители, жидкости и кислоты.

Разберём принцип работы теплообменника для отопления в доме. На один контур теплообменника подключаются теплые полы, а на другой контур — теплоцентраль (подача и обратка). Напрямую подключать центральный теплоноситель к теплым полам нельзя, так как это может привести к их порче за короткий промежуток времени. На это есть ряд весомых причин

• в центральных теплосетях большое давление.
• большая температура
• в теплоносителе содержится много химических реактивов и растворенного железа.

На помощь приходит теплообменник, который позволяет разделить потоки и сделать в квартире автономную систему теплого пола с маленьким рабочим давлением 1,5 бар и чистой водой.

Теплообменник состоит из трех групп пластин:

1. Набранная пластина из центральной системы отопления с большой температурой и высоким давлением,
2. Набранная пластина автономной системы отопления с небольшим давлением,
3. Разделительная пластина, которая имеет небольшую толщину и осуществляет процесс передачи тепла от центральной системы отопления к автономной системе.

Мощность теплообменника зависит от количества пластин и их размеров. На любой теплообменник необходимо поставить очистительный фильтр, который будет удерживать различные грубые частицы (стружки, окалины, мелкие частицы). Периодически его необходимо промывать специальными средствами. В настоящее время на рынке представлен большой выбор подобных средств.

Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника

Конструктивно агрегат в корне отличается от своего кожухотрубного предшественника. Площадь поверхности обмена тепловой энергией у последнего наращивалась за счет увеличения длины змеевика, отсюда и большие габариты аппарата. В новом теплообменнике это достигается путем увеличения количества пластин одинаковой площади.

Имея такую же мощность, он по размерам втрое меньше кожухотрубного, при этом способен обеспечить большой расход нагреваемой среды, например, воды для нужд ГВС. Отсюда и возникло второе название агрегата – скоростной. Ниже на схеме показано устройство пластинчатого теплообменника:

1, 11 – подающий и обратный патрубки для подключения греющей среды (теплоносителя); 2, 12 – входной и выходной патрубки нагреваемой среды; 3 – передняя неподвижная плита; 4, 14 – отверстия для протока теплоносителя; 5 – малая уплотнительная прокладка в виде кольца; 6 – рабочая теплообменная пластина; 7 – верхняя направляющая; 8 – задняя подвижная плита; 9 – задняя опора; 10 – шпилька; 13 – большая прокладка по контуру пластины; 15 – нижняя направляющая.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата. Между двумя плитами, установленными на двух направляющих, зажато определенное число пластин с резиновым уплотнением между ними. На каждой пластине с целью увеличения поверхности обмена выполнено рельефное гофрирование, как изображено на фото:

Присоединительные патрубки также могут находиться и с одной стороны аппарата, на передней плите, что не оказывает влияния на принцип работы пластинчатого теплообменника. Он заключается в том, что пространство между каждыми последующими пластинами поочередно заполняется то теплоносителем, то нагреваемой средой. Очередность заполнения обеспечивается формой прокладок, в одной секции они открывают путь потоку теплоносителя, в другой – поглотителя тепла.

Во время работы в каждой секции, кроме первой и последней, происходит интенсивный обмен теплом через пластины сразу с двух сторон. Обе среды протекают через свои секции навстречу друг другу, нагревающая подается сверху и выходит через нижний патрубок, а нагреваемая – наоборот. Как это работает, отображает функциональная схема пластинчатого теплообменника:

Где применяются

Пластинчатые теплообменники применяются не только как нагревательные устройства, но и для охлаждения. В качестве нагревающих приспособлений пластинчатые теплообменники применяются:

• в централизованных котельных;
• в солнечных установках (электростанциях),
• бытовых отопительных котлах.

Охлаждающее свойство теплообменников применяется в самых различных областях экономики:

• в энергетике;
• пищевой отрасли;
• в машино- и автомобилестроении;
• в сталелитейной индустрии и т.д.

Теплообменники нашли широкое применение и в бытовых приборах, которыми мы пользуемся повседневно.

Испарители

Испаритель — устройство, действие которого основано на принципе теплообменника.

В нем осуществляется переход жидкости в газообразное или парообразное состояние вследствие повышения температуры. Пластинчатая конструкция испарителя, как показывает практика, более эффективна и компактна, чем кожухотрубная.

Основная сфера применения пластинчатых испарителей – холодильные установки и машины, в которых осуществляется охлаждение:

• технологических жидкостей;
• воздуха и газообразных смесей;
• пара с целью конденсации воды.

[warning]Важно знать: для того чтобы кондиционер работал стабильно на протяжении многих лет, необходимо следить за чистотой испарителя. В противном случае на нем образуется «шуба» из пыли и грязи, и он перестает выполнять свою охлаждающую функцию. А это может привести к перегреву механизмов кондиционера и его выходу из строя.[/warning]

Другими словами, испарители применяются в промышленных и бытовых холодильниках, кондиционерах и сплит-системах.

Рекуператор воздуха

Рекуператор воздуха устроен по принципу теплообменника. В нем встречаются два воздушных потока — приточный и вытяжной.

Они обмениваются тепловой энергией, в результате в помещение поступает прогретый и подсушенный воздух, а уходит воздух несколько охлажденный. В летнее время все происходит наоборот.

Слово рекуператор образовалось от латинского «recuperatio», и в переводе означает «возвращать». Рекуператоры воздуха бывают трубчатые, ребристые, пластинчатые.

Таким образом, рекуператор нужен там, где наблюдается большой контраст между температурами на улице и в помещении. Он позволяет снизить затраты на обогрев воздуха зимой во время отопительного сезона и на кондиционирование — летом.

Горячее водоснабжение

В котлах отопления и горячего водоснабжения теплообменник работает по принципу подогревателя.

Пластинчатый теплообменник значительно компактнее других видов теплообменников, и поэтому в бытовых двухконтурных котлах все чаще устанавливается именно эта конструкция.

Это небольшое устройство, не более 20 см высотой, занимает в котле немного места, но:

• обеспечивает более высокий КПД;
• создает меньшие потери тепла;
• позволяет иметь возможность для промывания и реконструкции.

[advice]Следует помнить: вода, которую мы применяем в котлах ГВС и отопления жесткая, то есть содержит повышенную концентрацию извести и других соединений, откладывающихся на стенках в виде накипи.[/advice]

Поэтому необходимо при монтаже оборудования устанавливать фильтры, которые уменьшат образование накипи в проточном и отопительном теплообменниках.

Как устроен и работает пластинчатый теплообменник, смотрите в следующем видео: