Легенды и мифы современной теплотехники

1 октября 2018
RUSINZH.RU

Легенды и мифы современной теплотехники
или пластинчатые и кожухотрубные
теплообменные аппараты

К.т.н. В.Г. Барон, директор ООО «Теплообмен», г. Севастополь

В настоящей статье предпринята очередная попытка осуществить объективное,
без передергиваний и эмоциональной окраски, сравнение двух наиболее известных
типов теплообменных аппаратов – пластинчатых и кожухотрубных. За последнее
десятилетие благодаря массированной, причем зачастую необъективной, рекламе
пластинчатых аппаратов, в среде сотрудников, работающих в сфере теплотехники,
в т.ч. коммунальной, сформировалось ложное мнение об абсолютном превосходстве
пластинчатых теплообменников над кожухотрубными. Впрочем этому не стоит
удивляться, т.к. рекламная кампания пластинчатых аппаратов осуществлялась по всем
правилам воздействия – она была обширнейшей, постоянной и либо бездоказательной,
на уровне заклинаний (например, встречались статьи с названием «Пластинчатые теплообменники –
альтернативы нет»), либо псевдодоказательной, рассчитанной в этом случае на недостаток узко-
специальных знаний у специалистов-теплотехников широкого профиля. Настоящим предпри-
нимается попытка восполнить пробел в доказательном ряду сравнений пластинчатых и кожу-
хотрубных теплообменников. Перечисляя преимущества пластинчатых аппаратов, их апологеты,
как правило, выделяют следующие преимущества: небольшой вес, небольшой габаритный объем,
тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи, повышенный
срок службы, легкость технического обслуживания. О цене предпочитают умалчивать, т.к. она,
как правило, в несколько раз превышает цену кожухотрубных аппаратов (здесь и далее речь идет о
разборных пластинчатых теплообменниках, т.к. неразборные в условиях СНГ, как правило, пред-
почитают не применять и, кроме того, они, имея меньшую стоимость, одновременно теряют ряд
преимуществ разборных аппаратов – прим.авт.). 

Итак, Легенда № 1 – небольшой вес


Тезис о незначительном весе пластинчатых теплообменников сформировался в начале 90-х
годов прошлого столетия, когда западноевропейские фирмы, придя на рынок стран СНГ, в
массовом порядке столкнулись с кожухотрубными аппаратами, использовавшимися в комму-
нальном хозяйстве Советского Союза и разработанными более полувека тому назад. Грешно бы-
ло не использовать такой козырь. Но продолжать эксплуатировать эту легенду в настоящее время
представляется просто непорядочным (ведь нельзя всерьез предположить, что абсолютно
все представители фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников совершенно не следят
за событиями, происходящими на соответствующем сегменте научно-технического рынка). А в
настоящее время на рынке есть кожухотрубные теплообменники фирмы САТЭКС [1], сравнение с
которыми по весу уже не дает столь ошеломляющих преимуществ пластинчатым аппаратам, есть
также теплообменники, разработанные ЦКТИ [2,3], по сравнению с которыми выигрыш по массе
у пластинчатых аппаратов становится еще более скромным, и, наконец, есть аппараты ТТАИ пред-
приятия «Теплообмен» [4, 5], сравнивать с которыми пластинчатые аппараты по массе никогда
не возьмется ни один представитель фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников, т.к.
вес пластинчатых аппаратов будет выглядеть просто пугающе большим. Для примера приведем
конкретные данные по одному из объектов, для комплектации которого были даны предложения
по западноевропейским пластинчатым теплообменникам и аппаратам ТТАИ предприятия «Теплообмен».
Для нагрева воды в бассейне требовался теплообменник. Заказчик, выбирая наиболее
устраивающий его вариант, выдал исходные данные различным поставщикам (в обоих случаях
предусматривалось титановое исполнение): требуется нагревать морскую воду с расходом
9,4 т/ч от 4 ОС до 27 ОС пресной водой с расходом 10,8 т/ч и температурой на входе в теплооб-
менник 70 ОС. Предложенный для решения этой задачи пластинчатый теплообменник имел су-
хой вес, равный 120 кг, а теплообменник ТТАИ имел вес, равный 5 кг. Комментарии, наверное,
излишни.
Таким образом становится очевидным, что малый вес пластинчатых аппаратов по сравнению с 
кожухотрубными не более, чем легенда. 

Легенда № 2 – небольшой габаритный объем

Рекламируя преимущества пластинчатых
теплообменников, почти всегда подчеркивают такое их достоинство, как небольшой габарит-
ный объем, что позволяет радикальным образом экономить площади, необходимые для раз-
мещения теплообменного оборудования и высвобождать их для использования по другому
назначению. Для крупных городов, где каждый квадратный метр офисной или торговой площа-
ди в центре города стоит немалых денег, это действительно важное качество. Но всегда ли
слово «пластинчатый» обеспечивает преимущество по этому показателю по сравнению со сло-
вом «кожухотрубный»? Или честнее было бы писать «современный пластинчатый по сравнению
с устаревшим, без малого вековой давности разработки, кожухотрубным». Представляется,
что последняя формулировка была бы намного точнее. Впрочем, читатель может судить сам на
основании нижеприведенных данных.
Требуется осуществить 2-х ступенчатый нагрев воды горячего водоснабжения, при этом расход
нагреваемой воды 8,4 т/ч, температуры нагреваемой воды (последовательно по ступеням) – 5 ОС,
43 ОС и 55 ОС. По греющей среде были заданы следующие параметры: расход через 2-ю и 1-ю сту-
пени соответственно 5,6 т/ч и 15,2 т/ч, температуры греющей среды на входе во 2-ю и 1-ю ступе-
ни соответственно – 70 ОС и 52 ОС.
Для решения стоящей задачи был предложен пластинчатый теплообменник одной из западно-
европейских фирм, имеющий габаритный объем, равный 0,19 м3. Решение этой же задачи (при
тех же потерях напора) с помощью теплообменников ТТАИ потребовало применения для 1-й
ступени аппарата с габаритным объемом 0,03 м3, а для 2-й – 0,007 м3. Как видно, суммар-
ный габаритный объем двух аппаратов ТТАИ в 5,1 раза меньше габаритного объема одного
пластинчатого аппарата. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что в данном случае
осуществлено заведомо невыигрышное сравнение для аппаратов ТТАИ, т.к. 2-х ступенчатый на-
грев конструктивно может быть выполнен в одном пластинчатом аппарате, но на данный мо-
мент требует двух аппаратов ТТАИ (сейчас разрабатывается модификация, позволяющая вы-
полнять 2-х ступенчатый нагрев в одном корпусе теплообменника ТТАИ). В тех случаях, где не тре-
буется 2-х ступенчатого нагрева, выигрыш по габаритному объему в случае применения кожухо-
трубных теплообменников ТТАИ достигает 10 и более раз. И при этом надо еще учесть, что аппа-
раты типа ТТАИ зачастую удобнее компонуются в помещении, что также создает выигрыш по про-
изводственным площадям.
Совсем недавно удалось выделить дополнительно 63 м2 торговых площадей в одном из
крупнейших торговых центров Киева только благодаря переходу к теплообменникам ТТАИ от
предварительно предполагавшихся к установке пластинчатых аппаратов.
Исключительно малый габаритный объем аппаратов ТТАИ, т.е. их псевдоодномерность, от-
крывает неожиданные возможности по радикальной экономии производственных площадей
при создании индивидуальных теплопунктов (ИТП). Использование аппаратов ТТАИ позволи-
ло применить принципиально новую идеологию создания ИТП, т.н. «планшетные» ИТП. Такие
ИТП вообще не занимают места в плане, а распределены по ограждающим конструкциям. Та-
кая идеология по определению недоступна при использовании даже самых современных плас-
тинчатых теплообменников. Для примера на фото показан ИТП одного из промышленных объ-
ектов в Воронеже.
Приведенные цифровые и визуальные данные подтверждают, что небольшой габаритный
объем пластинчатых аппаратов тоже относится к области пусть красивых, но все же легенд.

Легенда № 3 – тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи

Описывая положительные потребительские свойства пластинчатых аппаратов, практически
всегда отмечают их более высокий коэффициент теплопередачи, обосновывая это развитой
турбулизацией потока и тонкостеностью теплопередающих пластин.
Здесь мы вообще сталкиваемся с подменой понятий. Действительно, какое дело потребите-
лю до того, за счет чего необходимый ему предмет (в данном случае теплообменник) име-

ет те или иные выдающиеся свойства. Ведь покупая автомобиль, мы не интересуемся, напри-
мер, степенью сжатия рабочей смеси в цилиндре двигателя. Нам важно, чтобы двигатель имел
необходимую мощность, потреблял меньше горючего, был более экологически чистым и т.д., и
т.п. А за счет чего этого удалось добиться, нас не интересует. Зачем же навязывать потребителю
теплообменников информацию о том, за счет чего удалось добиться столь малых массо-габа-
ритных характеристик пластинчатых теплообменников? Не для создания ли псевдонаучного
обоснования недосягаемости этих аппаратов другими типами теплообменников?
Впрочем, раз уж тема обозначена и активно обыгрывается, есть необходимость осущест-
вить предметный ее анализ. Итак, главный технический (подчеркнем еще раз – не потреби-
тельский) показатель – коэффициент теплопередачи. Сопоставительный анализ этого показа-
теля для современных пластинчатых аппаратов и современных же кожухотрубных аппаратов, вы-
пускаемых различными производителями (кроме аппаратов ТТАИ), уже не дает основания из-
лишне оптимистично оценивать соответствующие значения для пластинчатых аппаратов [6].
Они, как правило, у пластинчатых аппаратов больше, но не настолько, чтобы придавать этому
столь большое звучание. Но если же провести сравнение этого показателя пластинчатых теп-
лообменников с теплообменниками ТТАИ, то ситуация и вовсе меняется на противоположную –
коэффициенты теплопередачи пластинчатых аппаратов оказываются заметно меньше соот-
ветствующих величин аппаратов ТТАИ. Для наполнения этого утверждения конкретикой, при-
ведем в качестве примера коэффициенты теплопередачи, характеризующие теплообменные
аппараты для первого описанного в данной статье случая (с подогревом морской воды). Пред-
ложенный пластинчатый теплообменник имел значение 5854 Вт/(м2.ОС), а аппарат ТТАИ имел
значение 8397 Вт/(м2.ОС). Превышение почти в 1,5 раза у аппаратов ТТАИ не оставляет никакого
морального права говорить о более высоких коэффициентах теплопередачи пластинчатых теп-
лообменников.
Что касается рассуждений о высокой степени турбулизации и малой толщине пластин, то
это совсем уж очевидно искусственный прием набора положительных качеств. Во-первых,
это еще более узкоспециальные вопросы, чем даже коэффициент теплопередачи, и поэтому
никак не долженствующие выходить на уровень потребителя. Во-вторых, специалистам

известно, что на сегодня методы турбулизации для труб разработаны не хуже, а даже лучше,
чем для пластин. Поэтому, в частности, в теплообменниках ТТАИ осуществляется опти-
мальная турбулизация потока, не уступающая турбулизации в современных пластинчатых ап-
паратах.
Говорить же об исключительно малой толщине пластин (к слову сказать, почти не влияющей
в абсолютном большинстве случаев на коэффициент теплопередачи), достигающей 0,5 мм и
даже, в пределе, 0,4 мм [7], тут же упоминая о достаточно высоких давлениях рабочих сред (на
уровне 1,6 МПа), представляется даже не достаточно профессиональным. Ведь известно, что
цилиндрическая оболочка лучше противостоит избыточным давлениям, чем плоская стенка. И
действительно, аппараты ТТАИ уже более 10-ти лет выпускаются с трубками, имеющими толщи-
ну стенки 0,3 мм. Очевидно, что это меньше, чем 0,5 мм и даже чем 0,4 мм.
Таким образом, становится ясно, что мнение о высоком коэффициенте теплопередачи плас-
тинчатых теплообменников и об исключительно малых толщинах пластин вероятнее всего осо-
знанно формировалось, как научно-техническая легенда.

Легенда № 4 – повышенный срок службы

К существенным преимуществам пластинчатых теплообменников относят их повышенный
срок службы. В качестве аргументации используются в основном ссылки на то, что, во-первых,
пластины изготавливают из специальной нержавеющей стали, благодаря чему они не кор-
родируют, во-вторых, пластины имеют соответствующий профиль, турбулизирующий поток,
что предотвращает образование отложений, и, в-третьих, аппараты снабжаются резиновыми
уплотнительными прокладками из резины EPDM, способной выдерживать достаточно вы-
сокие температуры [8]. Но предприятием «Теплообмен», как было отмечено выше, уже бо-
лее 10 лет выпускаются кожухотрубные теплообменники ТТАИ, в которых, во-первых, трубки
изготавливаются тоже из нержавеющей стали, причем точно тех же марок, что и пластины в
пластинчатых аппаратах, во-вторых, трубки имеют специальный профиль, обеспечивающий
такой же эффект турбулизации и предотвращение образования отложений и, в-третьих, для
уплотнения используется идентичная по составу силиконовая резина, работоспособная в том
же температурном диапазоне. Информация об этом уже много лет дается на многочисленных
выставках, семинарах, конференциях и т.д., где принимают участие представители ООО «Тепло-
обмен», а также публикуется в научно-технической периодике [9, 10, 11].
Следовательно, активно распространяемая информация о повышенном сроке службы плас-
тинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными тоже не более чем легенда.

Легенда № 5 – легкость технического обслуживания

В качестве одного из существенных преимуществ пластинчатых теплообменников выделя-
ется такое его свойство, как легкость технического обслуживания. Это действительно важный
показатель назначения теплообменников, т.к. не существует техники, которую не требовалось бы
обслуживать, а обслуживание на месте эксплуатации, в условиях котельной или энергетическо-
го цеха, всегда создает дополнительные сложности. Поэтому возможность разобрать плас-
тинчатый теплообменник и доставить пластины, например, в мастерскую, чтобы их там очистить
или заменить, дает этим аппаратам преимущество по сравнению с кожухотрубными, но опять
же необходимо подчеркнуть, более полувековой давности, аппаратами. Если не лукавить и
осуществлять сравнение с современными кожухотрубными теплообменниками, в частности с
аппаратами ТТАИ (кстати, тоже разборными вплоть до извлечения трубного пучка из корпуса
[12]), то это преимущество пластинчатых аппаратов также из разряда конкретных переходит в
разряд легенд. Дело в том, что при разборке и сборке пластинчатых теплообменников, что
приходится выполнять на месте их эксплуатации, зачастую (а применительно к варианту ис-
пользования клеевых уплотнительных прокладок – всегда) страдают многочисленные рези-
новые уплотнительные прокладки, имеющие сложную форму, и их требуется заменять. Одна-
ко стоимость комплекта таких прокладок сопоставима с ценой нового теплообменника (состав-
ляет порядка 30% полной стоимости нового пластинчатого теплообменника). В то же время
в теплообменниках ТТАИ резиновые прокладки имеют исключительно простую кольцевую фор-
мы, их всего две штуки, да и менять их (если в этом возникнет необходимость) придется не на
месте эксплуатации, а в приспособленном для техобслуживания помещении. Обеспечивается
это тем, что, как отмечалось выше, теплообменники ТТАИ в среднем в 10 раз легче современ-
ных пластинчатых аппаратов. Поэтому всегда, когда возникает необходимость выполнить
техобслуживание аппарата, имеется легко реализуемая возможность теплообменник ТТАИ це-
ликом, не разбирая на месте, доставить в специально приспособленное для этого помеще-
ние (мастерскую, ремонтный участок и пр.). В соответствующих условиях осуществить необ-
ходимые работы и вернуть аппарат на место. Ведь самый тяжелый теплообменник ТТАИ,

используемый уже не в ИТП, а в крупных ЦТП, весит порядка 60 кг. Очевидно, что такой тепло-
обменник легко демонтирует и доставит к месту обслуживания бригада из 3-х и даже 2-х чело-
век. Чего уж никак не скажешь про пластинчатый теплообменник весом более полутонны. Значит,
его придется все же разбирать, а главное, потом собирать на месте. Это удается успешно сде-
лать далеко не всегда даже специалистам, а штатному персоналу котельных тем более.
Таким образом, информация о легкости выполнения технического обслуживания пластин-
чатых теплообменников на поверку является тоже легендой.

Эпилог

Вышеперечисленные и ряд не названных, менее популярных, легенд активно пропагандируе-
мых в течение последнего десятилетия, создали  миф о выдающихся свойствах зарубежных плас-
тинчатых теплообменников, породивший, с одной стороны, мнение о необходимости примене-
ния только таких аппаратов, а с другой стороны, вызвавший к жизни бум по организации сбороч-
ных или даже почти полномасштабных производств таких аппаратов. На самом же деле это
действительно высокоэффективные и высококачественные теплообменные аппараты, но они не
являются панацеей. В ряде случаев их применение оправдано и на сегодня является наиболее
оптимальным. Но в большинстве случаев им есть достойная альтернатива и даже больше: за-
частую современные кожухотрубные аппараты превосходят современные пластинчатые тепло-
обменники по всему комплексу потребительских свойств. Десятилетний опыт эксплуатации в ус-
ловиях СНГ почти двух тысяч теплообменников ТТАИ, выпущенных за это время, позволяет с
уверенностью сказать, что утверждение о безальтернативности пластинчатых аппаратов
(такие пассажи доводилось встречать в научнотехнической периодике) не более чем миф.
Располагая достоверной информацией о состоянии дел в этой области, хочется подчерк-
нуть, что если бы за минувшее десятилетие хотя бы 10% финансовых средств, ушедших в адрес
западноевропейских фирм в оплату за пластинчатые аппараты, были адресованы фирмам, ра-
ботающим в этом направлении и использующим задел еще советских научных исследований обо-
ронного комплекса, то, может быть, и не родился бы тот миф, развенчанию которого посвящена
настоящая статья, и на сегодня применялись бы и высокоэффективные пластинчатые, и массово
применялись бы не менее высокоэффективные кожухотрубные аппараты отечественной разра-
ботки. Впрочем, еще не все потеряно.