Пластинчатый теплообменник как работает: Пластинчатые теплообменники: принцип работы и устройство

Содержание

Пластинчатые теплообменники: принцип работы и устройство

Пластинчатые теплообменники: принцип работы и устройство — статьи

Ведущий завод теплообменного оборудования в РФ

Вся разрешительная документация
Гибкая система скидок
Собственное производство

Пластинчатый теплообменник имеет в комплектации следующие составляющие:

набор рельефных пластин,
плиты для стяжки,
стяжные болты.

Устройство пластинчатого теплообменника от «Завода Триумф» предусматривает сжимание гофрированных пластин при помощи стяжных плит. Нужное положение пластины получают благодаря направляющим деталям, а фиксируются посредством стяжных болтов. Именно от числа пластин в блоке устройства будет зависеть, до какой степени они будут сжиматься.

Уплотнение пластин друг с другом происходит при помощи термостойкой резины. Форма уплотнительного соединения позволяет правильно направлять потоки жидкостей: при такой конструкции смешение материалов невозможно. Рабочие среды поступают в теплообменник через патрубки, необходимые для полноценного процесса передачи тепла.

Функционирование оборудования

Если рассматривать пластинчатые теплообменники, то принцип действия этих аппаратов основан на создании теплообменной поверхности за счет набора пластин с гофрированными сторонами. Они должны быть одинаковыми по форме и размеру. Конструкция выглядит просто, но эффективность действия аппарата достаточно высокая.

Принцип работы и действия пластинчатого теплообменника заключается в распределении рабочих сред между каналами щелевидной формы. Они образуются за счет соприкосновения соседних пластин, сами же среды движутся в режиме противотока. Высокий КПД и компактность теплообменника достигаются именно за счет особого рисунка пластин. В пристенном слое за счет гофрированных поверхностей поток турбулизируется, что дает возможность интенсифицировать теплоотдачу даже при незначительных гидравлических сопротивлениях.

Благодаря усиленной турбулизации пластины загрязняются меньше, и не приходится часто выполнять работу по очистке поверхностей. В передних и задних плитах устанавливаются патрубки для подачи рабочих сред. При необходимости увеличения тепловой мощности и энергоэффективности устройства возможно добавление новых пластин, это не влияет на принцип работы пластинчатых теплообменников. Для наращивания мощностей может потребоваться дополнительное пространство, поэтому перед выбором и установкой аппарата стоит предусмотреть эту возможность.

Принципы работы

Принцип действия пластинчатого теплообменника связан с тем, что во время прохода сред через теплообменник происходит передача тепла пластине. Последняя охлаждается с обратной стороны нагреваемой средой. Пластины изготавливаются из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм. При специальном заказе комплектующих возможно изготовление более толстой стенки в 0,6 мм.

Плиты формируются по методу холодной штамповки. Уплотнительные прокладки изготавливаются из резиновой смеси EPDM. В устройстве плиты поворачивают относительно друг друга по оси на 180 градусов, в этом случае гофры на сопрягаемых поверхностях направляются в противоположные стороны.

Существует несколько типов теплообменников:

одноходовые,
двухходовые с циркуляционной линией и без нее,
двухходовые моноблочные,
трехходовые.

пластинчатый теплообменник, наше оборудование

23.06.2015, 13092 просмотра.

апреля

Главные новости этой весны в сфере ЖКХ

Главные новости и события этой весны в сфере ЖКХ: изменение тарифов, новый вид счётчиков и другая полезная информация.

марта

Поздравление с 8 марта!

Дорогие коллеги! Завод Триумф поздравляет всех девушек с Международным женским днем! Пусть тепло весны согревает Ваши сердца…

февраля

Выставка AQUATHERM Moscow 2023

С 14 по 17 февраля 2023 года в Крокус Экспо прошла 27-я международная выставка оборудования, технологий и услуг — Aquatherm Moscow. Крупнейшая выставка в России комплексных инженерных решений для отопления, водоснабжения, канализации, вентиляции для коммерческих и промышленных объектов.

Система управления сайтом HostCMS v. 5

ПОИСК ЗАКАЗА

Пластинчатые теплообменники: особенности применения

Главная

Статьи

Пластинчатые теплообменники: принцип работы, устройство, сферы и особенности применения

Содержание статьи:

Устройство пластинчатого теплообменника. Выгодные отличия от кожухотрубных конструкций. Особенности элементов
- Схема типового пластинчатого теплообменника
- Особенности изготовления теплообменных пластин
- Особенности изготовления и крепления прокладок

Принцип работы скоростного пластинчатого теплообменника

Классификация пластинчатых теплообменников по принципу работы и конструкции

Выбор пластинчатых теплообменников по техническим характеристикам
- Сферы применения

Установка и подключение пластинчатых теплообменников

Надежные, безопасные и простые в обслуживании пластинчатые теплообменники приходят на смену устаревшим кожухотрубным агрегатам. Они лучше справляются с передачей энергии от первичного контура к вторичному и отлично выдерживают колебания давлений. Устройства имеют гораздо меньшие габариты и работают быстрее.

В этой статье мы детально рассмотрим конструкцию пластинчатого теплообменника, принцип работы оборудования, сферы применения и особенности эксплуатации этих высокопроизводительных агрегатов.

Устройство пластинчатого теплообменника. Выгодные отличия от кожухотрубных конструкций. Особенности элементов

Эффективность работы кожухотрубных агрегатов увеличивается за счет наращивания длины змеевика. При этом даже крупногабаритные установки во многих случаях не могут обеспечить нужный уровень расхода нагреваемой среды.

С пластинчатыми теплообменниками дело обстоит иначе. Площадь передачи энергии регулируется путем добавления и удаления пластин одинаковых размеров. Устройства с меньшими габаритами гораздо лучше справляются со своими задачами и обеспечивают большой расход нагреваемой жидкости. Это, к примеру, особенно важно для нужд ГВС.

Рассмотрим конструктивные особенности и принцип работы пластинчатых теплообменников более подробно.

Схема типового пластинчатого теплообменника

На размещенной ниже схеме представлен агрегат самой простой конструкции.

В состав типового теплообменника входят следующие элементы:

патрубки (подающий и обратный) для подключения первичного контура — 1, 11;

передняя (неподвижная) и задняя (подвижная) плиты — 3, 8;

патрубки (входной и выходной) для подключения вторичного контура — 2, 12;

отверстия для протока теплоносителя — 4, 14;

рабочая пластина — 6;

малая уплотнительная прокладка (кольцо) — 5;

направляющие (верхняя и нижняя) — 7, 15;

задняя опора — 9;

шпилька — 10;

большая прокладка, расположенная по контуру пластины — 13.

На каждой плите выполнено рельефное гофрирование. Это увеличивает поверхность теплообмена. Элементы располагаются под углом в 180° по отношению друг к другу.

Патрубки могут находиться как с обеих сторон аппарата, так и с одной. Принцип работы пластинчатого теплообменника от этого не меняется.

Особенности изготовления теплообменных пластин

На производство пластин для теплообменников идет нержавеющая сталь. Она отлично сопротивляется воздействиям высоких температур и некачественных сред. Основные элементы теплообменников получают методом штамповки. Только этим способом можно изготовить гофрированную плиту с сохранением ключевых характеристик металла. Для выпуска пластин подойдет не каждая нержавеющая сталь. Производители используют специальные марки (к примеру, 08Х18Н10Т).

Для получения рельефной поверхности применяют технологию Off-Set. В результате на изделиях появляются канавки, которые могут располагаться симметрично или нет. Рельеф увеличивает площадь соприкосновения пластин с теплоносителем и нагреваемой средой и служит для равномерного распределения жидкостей.

Производители применяют два вида рифления для выпуска теплообменных плит.

Термически жесткое. Канавки расположены под углом в 30°. Пластины с жестким рифлением имеют максимальную теплопроводность, но не выдерживают высокое давления со стороны циркулирующего теплоносителя.

Термически мягкое. Канавки расположены под углом в 60°. Такие плиты, наоборот, выдерживают высокое давление, но отличаются низкой теплопроводностью.

Комбинируя пластины различных типов, вы сможете создать теплообменник с наиболее оптимальным коэффициентом полезного действия. При этом следует учесть тот факт, что для эффективной работы аппарат должен функционировать в турбулентном режиме. Необходимо добиться того, чтобы при высокой теплоотдаче жидкость по каналам текла без затруднений.

Особенности изготовления и крепления прокладок

Для получения максимальной герметичности прокладки для теплообменников изготавливают из различных полимерных материалов. Применяют EPDM (этиленпропилен) и резину NBR. Материалы выдерживают разные нагрузки. Диапазон рабочих температур этиленпропилена — от -30 до + 170 °C. Максимальный предел NBR — +110 °С.

Прокладки крепят к пластинам при помощи клипс и клеевых составов. Первый способ применяют гораздо чаще.

Центровка прокладок по направляющим происходит в автоматическом режиме. В процессе установки пластин не приходится ничего поддерживать и подталкивать. Окантовка манжеты создает надежный барьер, исключающий возможность утечки теплоносителя.

Принцип работы скоростного пластинчатого теплообменника

Принцип работы пластинчатого теплообменника заключается в следующем. Пространство между пластинами заполняется попеременно нагреваемой средой и теплоносителем. Очередность регулируют прокладки. В одной секции они открывают путь теплоносителю, а в другой — нагреваемой среде.

В процессе работы скоростного пластинчатого теплообменника интенсивная передача энергии происходит во всех секциях, кроме первой и последней. Жидкости движутся навстречу друг другу. Теплоноситель подается сверху, а холодная среда — снизу. Визуально принцип работы пластинчатого теплообменника представлен на размещенной ниже схеме.

Как видите, все довольно просто. Чем больше пластин, тем лучше. По этому принципу наращивают эффективность пластинчатых теплообменников.

Классификация пластинчатых теплообменников по принципу работы и конструкции

По принципу работы пластинчатые теплообменники разделяют на три категории.

Одноходовые конструкции. Теплоноситель циркулирует в одном и том же направлении по всей площади системы. Основа принципа работы оборудования — противоток жидкостей.

Многоходовые агрегаты. Их используют в тех случаях, когда разница между температурами жидкостей не слишком высока. Теплоноситель и нагреваемая среда движутся в разных направлениях.

Двухконтурное оборудование. Считается самым эффективным. Такие теплообменники состоят из двух независимых контуров, находящихся по обеим сторонам изделий. Отрегулировав мощность секций должным образом, вы быстро добьетесь нужных результатов.

Производители выпускают разборные и паяные пластинчатые теплообменники.

Выбор пластинчатых теплообменников по техническим характеристикам

В процессе выбора теплообменника обратите внимание на:

нужную температуру нагрева жидкости;

максимальную температуру теплоносителя;

давление;

расход теплоносителя;

необходимый расход нагреваемой жидкости.

Производители выпускают оборудование с различными техническими характеристиками. К примеру, продукция популярного бренда «Альфа Лаваль» имеет следующие параметры.

Специализированное программное обеспечение и услуги специалистов упрощают задачу поиска. Обычно агрегаты конфигурируют для получения на выходе жидкости с температурой 70 °C.

Сферы применения

Надежные и эффективные пластинчатые теплообменники применяют в различных сферах.

Нефтедобывающая промышленность. Оборудование используют для охлаждения перерабатываемых энергоресурсов.

Системы отопления и ГВС. Установки нагревают подаваемые потребителям жидкости.

Машиностроение и металлургия. Оборудование применяют для охлаждения станков и техники.

Пищевая промышленность. Теплообменники, к примеру, входят в состав пастеризационных установок.

Судостроение. Приборы охлаждают различное оборудование и нагревают морскую воду на кораблях.

Это лишь малая часть сферы применения теплообменников. Оборудование также используют в автомобилестроении, при производстве кислот и щелочей и в других отраслях промышленности.

Установка и подключение пластинчатых теплообменников

Небольшие габариты значительно упрощают процесс введения в эксплуатацию пластинчатых теплообменников. Только установка мощных агрегатов потребует сооружения фундаментов. В большинстве случаев будет достаточно болтового крепления. Присоединенные трубы придадут конструкции дополнительную жесткость.

Простейшая схема подключения теплообменника выглядит следующим образом.

Если в системе присутствует магистраль обратной циркуляции, схема подключения будет выглядеть так.

К холодной воде подмешивается жидкость, идущая по замкнутому контуру ГВС. Электронный блок регулирует параметры работы оборудования.

Двухступенчатое подключение выглядит так.

Этот способ позволяет сэкономить. Имеющееся тепловая энергия используется по максимуму. Снимается лишняя нагрузка с котлов.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

О пластинчатом теплообменнике
Как это работает
Техническое обслуживание и ремонт

Закон физики всегда позволяет движущей энергии в системе течь до равновесия. Тепло рассеивается, когда есть разница температур.

Теплообменник работает по принципу выравнивания. В пластинчатом теплообменнике тепло проходит через поверхность и отделяет горячую среду от холодной. Таким образом, для нагрева и охлаждения жидкостей и газов требуется минимальное количество энергии.

Теория теплопередачи между средами и жидкостями происходит, когда:

Тепло всегда передается от горячей среды к холодной.
Между средами всегда должна быть разница температур.
Теплота, потерянная горячей средой, равна количеству теплоты, полученной холодной средой.

Для решения тепловой задачи воспользуемся методом расчета пластинчатого теплообменника.

Теплообменник — это часть оборудования, которое передает тепло от одной среды к другой.

Существует два основных типа теплообменников:

Прямой теплообмен, при котором обе среды находятся в непосредственном контакте друг с другом. Например, градирня, в которой вода охлаждается за счет прямого контакта с воздухом.
Косвенный теплообмен через разделенную среду.

Что такое пластинчатый теплообменник

Конструкция пластинчатого теплообменника (ПТО) состоит из нескольких теплообменных пластин. Удерживается фиксированной пластиной и свободной прижимной пластиной, образуя законченный блок. Каждая пластина теплопередачи снабжена прокладкой, образующей две отдельные системы каналов.

Расположение прокладок обеспечивает сквозной поток в отдельных каналах. Это позволяет первичной и вторичной средам двигаться в противотоке. Среды не смешиваются благодаря конструкции прокладки.

Гофрированные пластины создают турбулентность жидкостей, протекающих через устройство. Эта турбулентность дает эффективный коэффициент теплопередачи.

Альфа Лаваль предлагает пластинчатые теплообменники для всех отраслей промышленности и областей применения: для отопления, охлаждения, рекуперации тепла, конденсации и испарения.

теплообменники пластинчато-рамные разборные
Ассортимент промышленных линий
полусварной пластинчатый теплообменник промышленного типа
Сварные пластинчато-блочные теплообменники, напр. Альфа Лаваль Compabloc
Сварные кожухопластинчатые теплообменники, например Альфа Лаваль DuroShell и Packinox
Сварные спиральные теплообменники

Инновационные решения Альфа Лаваль экологичны. Оптимизация технологий для повышения энергоэффективности, сокращения выбросов и утилизации отходов и воды.

Гофрированные пластины создают турбулентность в жидкостях, протекающих через устройство. Эта турбулентность дает эффективный коэффициент теплопередачи.

теплообменники пластинчато-рамные разборные
Ассортимент промышленных линий
полусварной пластинчатый теплообменник промышленного типа
Сварные пластинчато-блочные теплообменники, напр. Альфа Лаваль Compabloc
Сварные кожухопластинчатые теплообменники, например Альфа Лаваль DuroShell и Packinox
Сварные спиральные теплообменники

Принцип работы

Разборные пластинчатые теплообменники (РПТО) оптимизируют теплообмен. Гофрированные пластины обеспечивают легкий перенос тепла от одного газа или жидкости к другому.

Пластины разборного пластинчатого теплообменника с эластомерными прокладками. Они запечатывают каналы и направляют среды в альтернативные каналы. Пакет пластин находится между пластиной рамы и прижимной пластиной. Затем он сжимается болтами между пластинами. Верхняя несущая планка поддерживает канал и прижимную пластину. Затем они фиксируются в положении нижней направляющей планкой на опорной стойке. Эту конструкцию легко чистить и модифицировать (удаляя или добавляя пластины).

Вот три этапа сборки разборного пластинчатого теплообменника:

Зона теплопередачи разборного пластинчатого теплообменника состоит из гофрированных пластин. Они находятся между рамой и прижимными пластинами. Прокладки действуют как уплотнения между пластинами.

Жидкости проходят через теплообменник противотоком. Это дает наиболее эффективную тепловую производительность. Это также обеспечивает очень близкий температурный подход. Например, разница температур между входящими и выходящими рабочими средами.

Для термочувствительных или вязких сред холодная жидкость смешивается с горячей жидкостью. Это сводит к минимуму риск перегрева или замерзания носителя.

Пластины доступны с различной глубиной прессования, шевронным рисунком и гофрированной формой. Все разработано для оптимальной производительности. В зависимости от области применения каждый ассортимент продукции имеет свои специфические характеристики пластин.

Зона распределения обеспечивает приток жидкости ко всей поверхности теплообмена. Это помогает избежать застойных зон, которые могут вызвать обрастание.

Высокая турбулентность потока между пластинами приводит к более высокой теплопередаче и падению давления. Тепловые конструкции Альфа Лаваль можно настраивать. Для различных применений, обеспечивающих наилучшие тепловые характеристики при наименьшем падении давления.

Имея различные типы разборных пластинчатых теплообменников, выбор разборного пластинчатого теплообменника имеет свои преимущества и недостатки:

Преимущества пластинчатого теплообменника: текущий расход, 80-9На 0% меньше удерживаемый объем.

Низкая стоимость — низкие капиталовложения, затраты на установку, ограниченные расходы на техническое обслуживание и эксплуатацию.

Высочайшая надежность — меньше загрязнений, нагрузок, износа и коррозии.

Ответственность — минимальное потребление энергии для достижения наибольшего технологического эффекта, снижение очистки.

Простота увеличения емкости – регулируемые пластины на существующих рамах.

Недостатки пластинчатых теплообменников:

Плохая герметизация может привести к возникновению течи, что вызовет затруднения при замене.
Ограниченное использование давления, как правило, не более 1,5 МПа.
Ограниченная рабочая температура из-за термостойкости материала прокладки.
Небольшой путь потока, не подходит для теплообмена газ-газ или конденсации пара.
Частое засорение, особенно взвешенными твердыми частицами в жидкости.
Сопротивление потоку больше, чем у кожухотрубного.

Техническое обслуживание и ремонт вашего разборного пластинчатого теплообменника

Устранение неисправности пластинчатого теплообменника, если происходит следующее:

Снижение производительности
Необъяснимые отклонения от температурной программы или рабочих требований
Внешние или внутренние утечки
Нарушения в процессе
Необходимость увеличения мощности
Высокое энергопотребление

Восстановление пластинчатого теплообменника:

Когда для процесса жизненно важны высокие тепловые характеристики.
Для 100% надежности и продления срока службы теплообменника.
Для восстановления рабочих характеристик в случае загрязнения, коррозии или утечки.

См. здесь, как выполняется обслуживание пластинчатого теплообменника

Как работают пластинчатые теплообменники

Как работают пластинчатые теплообменники. В этом видео мы рассмотрим пластинчатые теплообменники и принцип их работы. Их часто называют PHE, PHX, а иногда просто HX или HEX. Пластинчатые теплообменники очень распространены. Они широко используются в строительстве и производстве. Причина, по которой они популярны, заключается в том, что они очень компактны, очень эффективны, просты в обслуживании и требуют минимального обслуживания.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube о том, как работают пластинчатые теплообменники

Целью пластинчатого теплообменника является передача тепловой энергии между двумя жидкостями без их смешивания. Например, в сфере обслуживания зданий вам может понадобиться передать тепло из первичного контура, подключенного к котлу, в отдельный вторичный контур, например, в сеть централизованного теплоснабжения. В производстве вам может понадобиться охладить масло водой, но, очевидно, вы не захотите смешивать масло и воду вместе.

Основные детали пластинчатого теплообменника. У нас есть торцевые пластины на передней и задней крышке, которые обычно изготавливаются из мягкой стали. Они очень сильные, они там, чтобы держать все вместе. Затем у нас есть гайки, они прикрепляются и затягиваются на стяжные болты. Стяжные болты входят в некоторые канавки на боковой стороне устройства и проходят по всей длине теплообменника. Болты затягиваются на этих стержнях и сжимают все пластины и прокладки вместе, образуя водонепроницаемое уплотнение. Между торцевыми пластинами вклинены прокладки и теплообменные пластины.

Примеры размеров теплообменников

Теплообменники большего размера также имеют опорные стержни сверху и снизу. Это выдержит вес теплообменника. Пластины можно просто выдвигать для обслуживания после снятия торцевой пластины.

Выше приведен пример реальной пластины теплообменника. Обычно они изготавливаются из стали или титана, и вы можете видеть, что на них выгравирован или отштампован рисунок. Эти узоры укрепят пластины, а также увеличат площадь поверхности теплопередачи, создавая очень турбулентный поток внутри них. Турбулентный поток хорош тем, что он смешивает жидкость, так что тепло распределяется или усредняется. Если бы это был плавный поток, то в одних регионах тепло скапливалось бы больше, чем в других.

Между пластинами имеются прокладки из резины. Он крепится к лицевой стороне пластины, а цель прокладки — обеспечить плотное прилегание и предотвратить протечки. Прокладка также позволяет или предотвращает поток жидкости в лист.

На изображении пластины теплообменника в реальном мире вы можете увидеть черную линию, проходящую вдоль внешнего края, это прокладка. Обратите внимание, что два правых отверстия имеют диагональное резиновое уплотнение, пересекающее их, это предотвратит попадание воды в пластину. Однако отверстия слева не имеют этого диагонального уплотнения, поэтому жидкость может втекать и выходить из пластины через эти отверстия.

Если вы посмотрите на предыдущий пример фото сравнения размеров теплообменника. Вы, вероятно, заметите, что стяжные болты выходят далеко за пределы теплообменника. Это по нескольким причинам. Одной из причин является возможность установки всех этих пластин во время установки или технического обслуживания, а также возможность расширения пластинчатого теплообменника в будущем. Скажем, например, в будущем предполагается расширение здания, тогда оно может просто расширить свои возможности охлаждения, добавив больше пластин. Он также может удалить пластины, чтобы уменьшить это.

Пластинчатые теплообменники можно подключить несколькими способами.

В наиболее распространенном случае все входы и выходы находятся на передней панели, поэтому жидкости будут поступать, течь по своим каналам, а затем возвращаться к передней панели.

В другом варианте одна из жидкостей входит через переднюю панель, а выходит через заднюю панель. Другая жидкость течет в противоположном направлении.

Первая версия является наиболее распространенной, потому что вам не нужно изменять трубопровод, если вам потребуется удлинить пластинчатый теплообменник в будущем. Во второй версии все подключенные трубопроводы должны быть удалены и переделаны, в зависимости от того, насколько далеко вы удлините свой пластинчатый теплообменник.

Итак, как это работает?

Мы укладываем несколько пластин вместе, а затем используем прокладки внутри, чтобы предотвратить попадание жидкостей на чередующиеся пластины. Прокладку можно повернуть, чтобы заблокировать правое или левое боковые отверстия. Затем две жидкости будут течь по всем остальным каналам между пластинами. Пример: Жидкость 1, пластина, жидкость 2, пластина, жидкость 1, пластина…
Отверстия совмещаются, образуя трубообразный канал, по которому течет жидкость.

Если вы внимательно посмотрите на изображение выше, вы заметите, что прокладка чередуется с той стороны, которую она блокирует.