Теплообменники: пластинчатые и кожухотрубные

Пластинчатые и кожухотрубные теплообменники российского производства.

Для обогрева помещений всегда использовались различного рода приспособления, позволяющие отдавать поступающее к ним тепло в окружающую среду. Применялись различные материалы, разные технологии изготовления и конструктивные решения, пока не был изобретен пластинчатый теплообменник как наиболее эффективное средство для нагревания внешней среды.

Область применения теплообменника

Пластинчатый теплообменник - устройство, применяемое для передачи тепла от теплоносителя к нагреваемому элементу посредством гофрированных пластин, выполненных из теплоемких материалов и объединенных в единую секцию.

Такие теплообменники имеют широкую сферу применения не только в различных сферах производственных цепочек, но и в быту. В основном применяются:

• Для охлаждения машин и силовых агрегатов, масел в гидравлических механизмах, систем ГСМ и других узлов в машиностроении, энергетическом производстве, судостроении и судоходстве.
• При охлаждении форм и прессов в автомобилестроении и литейном производстве.
• Для охлаждения или нагрева пищевых жидкостей в пищевой промышленности
• При организации центральной системы вентиляции и обогрева как производственных, так и жилых помещений.

Основные характеристики пластинчатых теплообменников

Пластинчатый теплообменник, как и любое другое изделие, имеет свои физико-технические характеристики, главными из которых являются:

• материал изготовления;
• толщина пластины;
• материал уплотнения;
• материал соединения.

В зависимости от среды, в которой происходит теплообмен, выбирается наиболее подходящая модель теплообменника. Для систем ГВС преимущественно применяются пластины, которые изготавливаются из нержавеющих сплавов, а в качестве уплотнительного материала применяется специальная резина под маркировкой EPDM (в некоторых случаях используется прокладки NBR). Это позволяет использовать теплообменник при температурах до 110°С (применяя NBR до 170°С).

Если планируется использовать теплообменник в агрессивной среде, например, в химическом производстве, тогда рекомендуется использовать пластины, изготовленные из никеля, титана или других твердосплавных материалов.

Выбор конкретной модели производится по специальным таблицам характеристик, которые учитывают следующие факторы:

• изначальная температура нагревающей (охлаждающей) жидкости;
• скорость потока жидкости (расход);
• необходимая температура на выходе из теплообменника;
• расход самого теплоносителя.

Самой же главной характеристикой пластинчатого теплообменника являются его относительно компактные размеры по сравнению с другими устройствами теплового обмена.

Существуют следующие конструктивные типы пластинчатых теплообменников в зависимости от способа монтажа:

• паяный теплообменник;
• разборный;
• сварной или полусварной.

Каждый тип теплообменника имеет лишь особенность сборки, внешне же любой из них имеет идентичную конструкцию.

Устройство и принцип действия пластинчатого теплообменника

Основными элементами конструкции пластинчатого теплообменника являются:

1. Стационарная плита.
2. Подвижная плита.
3. Набор пластин.
4. Крепеж, позволяющий обвязать пластины в секции.
5. Верхние и нижние направляющие.

Несмотря на кажущуюся простоту исполнения, это довольно сложная инженерная конструкция. Самым сложным элементом выступает сама пластина, именно она совместно с прокладками подвергается основным нагрузкам. Все остальные элементы являются корпусом теплообменника. На практике применяются два типа пластин, которые отличаются по типу рифления:

1. Пластины с мягким рифлением, в которых каналы для нагревающего вещества расположены под углом в 30°, что позволяет добиться повышенного теплообмена. Недостатком является низкая устойчивость к давлению.
2. Пластины с жестким рифлением. Здесь каналы располагаются под углом 60°. Соответственно, можно подавать жидкость под высоким давлением, но это сказывается на свойствах теплового обмена.

Если необходимо добиться оптимального результата, то существует возможность комбинирования пластин разных типов.

Также довольно жесткие требования предъявляются к прокладкам. Конструкция не должна допускать утечек жидкости, т.е. должна быть полностью герметична. В условиях перепадов температур герметизирующее вещество имеет свойство разрушаться, поэтому резиновые прокладки стали использоваться реже. Перешли на полимерные материалы, как более долговечные. В частности, использование этиленпропилена позволяет хорошо зарекомендовать себя при работе с горячей водой или водяным паром, хотя его нельзя использовать в масляных или жирных средах.

Обычно на теплообменник устанавливается по две пары пластин, которые расположены относительно друг друга под углом в 180°. Это так называемая двухконтурная система коллектора: первый контур работает на ввод, а второй – на вывод.

Особенности установки и обслуживания

Тепловые обменные установки принято устанавливать в отдельных помещениях-котельных, обслуживающих конкретные здания или сооружения. Монтаж можно произвести достаточно быстро, это обусловлено простотой конструкции и небольшими габаритными размерами. Однако в некоторых случаях теплообменники большой мощности следует устанавливать на специальный фундамент.

При сооружении фундамента необходимо в обязательном порядке залить анкера, с помощью которых теплообменник будет неподвижно зафиксирован. Еще одной особенность является подведение патрубков. Вход жидкости теплоносителя осуществляется сверху, а выход – снизу, в то же время как к магистрали подключение делается наоборот: вход снизу, а выход сверху. Обязательно необходимо на входе теплоносителя установить основной и резервный подающие насосы одинаковой мощности.

Преимущества и недостатки теплообменинков российского производства

Основным преимуществом пластинчатого теплообменника российского производства является простота эксплуатации, низкая стоимость монтажа и обслуживания. Примером может послужить то, что нет необходимости полностью демонтировать и разбирать весь теплообменник при проведении профилактических действий. Также компактные размеры являются значительным преимуществом. Срок действия разборного теплообменника превышает 25 лет. Необходимо только производить профилактику с заменой прокладок.

Несмотря на явные преимущества, есть один минус, почему пластинчатый теплообменник не заменяет кожухотрубный – при неправильном расчете количества пластин теплообменник не будет нагревать воду до нужной температуры, но эту проблему можно устранить, добавив необходимое количество дополнительных элементов. Также для данного типа теплообменника критическим условием является чистота подаваемой жидкости.