Пластинчатый теплообменник: его принцип работы и конструкция устройства. Водонагреватель пластинчатый теплообменник


Пластинчатый теплообменник: устройство, характеристики, принцип работы

Наиболее популярными стали пластинчатые теплообменники. Они передают тепло от горячего носителя к обогреваемой среде через пластины. Существует множество видов теплообменников, но подробно мы рассмотрим наиболее качественный вид – это пластинчатый теплообменник. 

Содержание

  1. Как устроен пластинчатый теплообменник  2. Характеристики пластинчатого теплообменника    2.1 Преимущества    2.2 Виды пластинчатого теплообменника  3. Для чего применяют пластинчатый теплообменник  4. Принцип работы

Как устроен пластинчатый теплообменник

Пластинчатый теплообменник представляет собой конструкцию, которая состоит из нескольких элементов:

  1. Несколько пластин.
  2. Крепежи для стягивания двух плит, которые в итоге образуют раму.
  3. Подвижная и неподвижная плита.
  4. Направляющие верхние и нижние. Они имеют вид прута с сечением в виде круга.

Размер и вес теплообменника зависит от количества пластин. Рама может быть разного размера в зависимости от мощности оборудования. Производительность увеличивается за счет количества пластин в пластинчатом теплообменнике. 

В каждой модели оборудования есть определенный показатель, который определяет количество встраиваемых пластин. Для обеспечения герметизации протоков, по которым будет протекать теплоноситель, в пластины устраивают резиновые прокладки. Чтобы обеспечить плотность при соприкосновении двух прокладок, которые расположены на соседних пластинах, стягивают пластины подвижной плиты к неподвижной. 

Крепежи и рама выполняют функцию создания корпуса и практически не несут никаких нагрузок. Все нагрузки воспринимают на себя пластины и прокладки. 

Характеристики пластинчатого теплообменника

В зависимости от назначения теплообменника, прокладки и пластины выполняют из разных материалов. Область применения пластинчатых теплообменников очень большая. В данном случае мы рассматриваем теплообменник для отопления дома, в котором он выступает как теплосиловое оборудование. Для отопительной системы пластины обычно изготавливают из нержавейки, а прокладки делают резиновые. При пластинах, изготовленных из нержавеющей стали, оборудование может соприкасаться с водой, которая нагревается до 110°.

Для сложных процессов, в которых участвуют кислоты или масло, пластины изготавливают из разных сплавов, например, таких, как никель или титан. Прокладки же выполняют из асбестового материала.

Подобрать теплообменник и произвести расчет можно с помощью специальной программы. Для этого используют некоторые параметры оборудования:

  1. Первоначальная температура теплоносителя.
  2. Расход теплоносителя.
  3. Расход для нагреваемой среды.
  4. Необходимая температура для нагрева жидкости. 
Важно! В качестве обогревающей среды может выступать вода или пар. Вода нагревается от 95 до 115°, а пар до 180°. Такие значения напрямую зависят от типа котла. Для того чтобы температура воды получилась не больше 70°, подбирают специальное количество и размер пластин. 

Преимущества

К преимуществам можно отнести несколько факторов:

Виды пластинчатых теплообменников

Разделяют несколько видов пластинчатых теплообменников:

  1. Сварные или паяные. В теплообменниках такого типа нет резиновых прокладок, а пластины жестко соединяются между собой и помещаются в цельный корпус. Такие теплообменники можно приспособить для нагрева и даже охлаждения воды в частном доме.
  2. Разборные. Такая модель позволяет быстро ремонтировать и обслуживать теплообменник. 

Для чего применяют пластинчатый теплообменник

Применяют пластинчатые теплообменники очень часто. Сфера их применения безгранична. Мы рассмотрим самые популярные варианты установки пластинчатого теплообменника:

Такие теплообменники имеют воздухоохладитель, а также подогреватель для жидкостей. Их изготавливают из качественных материалов, которые тяжело подвергаются коррозии. А следовательно, срок эксплуатации оборудования высок. 

Принцип работы

Принцип работы пластинчатого теплообменника является сложным. Заключается это в том, что пластины расположены друг к другу с поворотом на 180 градусов. Их компонуют в один пакет из четырех пластин, создавая, таким образом, два коллекторных контура для подачи и отвода теплоносителя. Но при этом два крайних элемента не могут участвовать в теплопроцессе. 

Рассмотрим, какие виды компоновки бывают:

Пластинчатые теплообменники при одноходовой компоновке намного выгоднее использовать, нежели с многоходовой. В таком случае обслуживание оборудования будет намного проще. 

Перед выбором теплообменник необходимо внимательно изучить всю информацию о данном приборе. Выбор моделей очень велик, поэтому следует тщательно рассчитать требуемую мощность и область применения теплообменника. Отрегулировать мощность оборудования можно с помощью прибавки или снятия пластин. Если вы купите теплообменник с небольшой мощностью, вы сможете сэкономить свои средства, а в дальнейшем добавить нужное количество пластин.

Для укрепления каналов между пластинами можно купить прокладки и резинки, которые смогут выдержать большие перепады температуры. Каналы теплообменника герметичны, поэтому такое оборудование является безопасным.

Читайте также:

baltgazservice.ru

Теплообменник или бойлер для горячего водоснабжения

Каждый знает, чтобы дом был уютным и комфортным нужно приложить к этому немало усилий. Как физических, так и материальных. Но это со временем все окупается, благодаря труду и настойчивости.

Самое главное в доме – это тепло

Отопление дома — очень важная деталь для комфортного проживания в нем. А также горячая и холодная вода должна поступать непрерывно для удобства. Во многих домах горячее центральное водоснабжение не подключено в летнее время и поэтому приходится пользоваться только холодной водой.

Это крайне неудобно. Поэтому стоит задуматься над тем, чтобы горячая вода присутствовала в жилище постоянно. Однако стоит определиться, что лучше всего установить теплообменник или бойлер. Об этом поговорим более подробно о преимуществах теплообменника, о недостатках бойлера и о профессиональном водоснабжении дома.

Так же для выхода из ситуации, если у вас нет горячей воды в доме – это установка бойлера. Но даже в таком простом решении есть свои нюансы, которые могут поставить под вопрос устанавливать бойлер или нет. Потому, что существуют и недостатки бойлера. Бойлер, несомненно, тоже является удобным оборудованием при установке. Подобная система компактная потому, что имеет плоский корпус и объем от 30 – 100 литров. Но, несмотря на преимущества, есть и недостатки.

Недостатки бойлера:

Уже зная некоторую информацию, которая может сыграть роль можно определиться с выбором теплообменника. Любая установка должна быть не только удобной, но и также практичной в своей работе. Но также еще не должна требовать дополнительных денежных затрат. Поэтому всегда стоит подходить к вопросу ремонта дома и установки подобного оборудования профессионально.

Наша компания предлагает все эти услуги по монтажу, установке теплообменников и всего водоснабжения в доме. Наши цены доступны практически каждой семье, поэтому воспользоваться услугами нашей компании – возможно и доступно. Качество, гарантию и на порядочность наших сотрудников вызывает только положительные отзывы. Любая услуга нашей компании будет осуществлена за короткие сроки и с минимальными затратами вашего финансового положения. Рады помочь и подарить чистоту и тепло Вашему дому!

resant.ru

4 ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

89

4 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

4.1 Конструкция и принцип действия пластинчатого теплообменника

Повысить эффективность процессов нагрева и охлаждения сред можно, оптимизировав использование уже имеющейся в распоряжении энергии. При теплопередаче два вещества с различной температурой вступают в контакт, и одно нагревает или охлаждает другое. Это означает, что уже находящаяся в системе энергия просто переносится на другой этап процесса, т.е. туда, где ее можно использовать с большей отдачей.

Сегодня задачи теплопередачи во всем мире решаются обычно на основе трех базовых технологий:

Технологически пластинчатые теплообменники идеально подходят для оптимизации процессов теплопередачи. Использование гофрированных пластин, являющихся основой пластинчатого теплообменника, помимо интенсификации процессов теплообмена и уменьшения возможности возникновения отложений, обеспечивает большую площадь поверхности теплообмена, посредством которой тепло передается от одной среды к другой, несмотря на небольшие габаритные размеры аппаратов.

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов:

Пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких металлических пластин c гофрированной поверхностью, которые скрепляются между собой посредством уплотнительных прокладок или соединяются сваркой (иногда эти способы сборки сочетаются) в зависимости от используемого теплоносителя, а также в зависимости от ряда конструктивных причин, например, необходимости удалять или добавлять пластины в процессе эксплуатации. Пластины теплообменника сжимаются в пакет на жесткой раме с направляющими при помощи мощных прижимных плит и стяжных болтов, чтобы создать технологическую систему для заполнения параллельных каналов. Одна жидкая или газообразная среда движется по чётным каналам, другая – по нечётным. Все пластинчатые теплообменники вне зависимости от их производителя снаружи выглядят одинаково. Основные отличия заключаются в используемых материалах, особенностях конструкции пластин, а также применяемой технологии уплотнения. В пластинчатом теплообменнике «Alfa Laval» применяется одношаговая выпрессовка пластин, позволяющая повысить однородность материала пластин, снизить внутренние напряжения, использовать более тонкие пластины, а в результате увеличить эффективность теплопередачи. Полностью сварной пакет пластин позволяет повысить предел температуры и давления соответственно до 350°C и 40 атм.

Рисунок 4.1 – Схема пластинчатого подогревателя «Alfa Laval»

Конструкция пластины теплообменника «Alfa Laval» состоит из нескольких зон:

1. Зона распределения расположена в верхней и нижней частях пластины, она обеспечивает равномерное распределение теплоносителя по всей ее ширине, исключая появления «мертвых зон» внутри аппарата. Эффективное распределение потоков теплоносителей – сложная задача для современных аппаратов, где вход и выход совмещены по вертикали для упрощения трубной обвязки, что повышает равномерность распределения теплоносителя и увеличивает расчетное давление.

2. Основная зона теплопередачи имеет первостепенное значение для создания максимальной турбулентности, соответствующей необходимому перепаду давлений.

Входной патрубок теплообменника обеспечивает снижение перепада давлений и скорости теплоносителей, что надежно предотвращает эрозию.

Рисунок 4.2 – Схема сильфонного компенсатора

Основной рельеф пластины составляет узор "елочкой". Угол наклона должен быть тщательно просчитан, чтобы обеспечить требуемую турбулентность, перепады температур и падение давления.

Тупоугольные стрелы соответствуют высокому гидродинамическому сопротивлению и высокому коэффициенту теплопередачи. Остроугольные стрелы соответствуют низкой потере давления, но и более низкому коэффициенту теплопередачи. Это позволяет подобрать теплообменник, оптимально соответствующий каждому конкретному случаю.

Рисунок 4.3 – Типы пластин теплообменников

Частью конструкции являются наклеивающиеся уплотнения. В случае если режим эксплуатации может стать причиной набухания уплотнений, их надежность можно увеличить путем склеивания. Это особенно актуально при необходимости многократной разборки аппарата. Нет нужды заменять наклеивающиеся уплотнения при проведении техобслуживания. Используемый «Alfa Laval» эпоксидный клей, пройдя тепловую обработку, надежно фиксирует уплотнение и не растворяется.

4.2 Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников

Функцией любого теплообменника является передача тепла от одной среды к другой. Наиболее эффективным считается такой теплообменник, который при минимальном расходе рабочих сред через аппарат максимально передает тепловую энергию от одной среды к другой. Поскольку в аппарате происходит только теплообмен от среды к среде, нельзя говорить о прямой экономии тепла, получаемой в результате замены аппарата: как в случае с кожухотрубным аппаратом, так и в случае с пластинчатым тепло просто передается от одной среды к другой. Однако от эффективности передачи тепла в аппарате косвенно зависит эффективность работы периферийного по отношению к аппарату теплового оборудования, а, следовательно – и его экономичность. Именно такая экономия, поскольку она вызывается заменой аппарата, может называться экономическим эффектом теплообменника.

В каждом конкретном случае экономичность работы аппарата определяется правильностью его расчета и соответствием режима его работы расчетному. Однако существует ряд факторов, которые определяют пластинчатые теплообменники как более экономичный по отношению к кожухотрубному теплообменнику в любом случае. Рассмотрим такие факторы более подробно.

1.Компактность пластинчатых теплообменников.

Первое и одно из основополагающих преимуществ пластинчатого аппарата заключается в его компактности. Кожухотрубный теплообменник занимает приблизительно в 6-8 раз больше места, чем аналогичный ему по мощности пластинчатый. Компактность пластинчатых аппаратов определяет следующее:

- значительную экономию пространства для установки пластинчатого теплообменника, что бывает очень важным при отсутствии места для установки аппарата;

- очень малые тепловые потери в окружающую среду с поверхности пластинчатого теплообменника без дополнительной теплоизоляции;

- сравнительно низкую стоимость пластинчатых аппаратов при очень высоком качестве используемых материалов;

- значительное снижение затрат на установку (основание) и обвязку пластинчатых аппаратов.

2. Снижение расхода теплоносителя в пластинчатых теплообмен-никах.

Основным преимуществом, обеспечивающим экономичность пластинчатого теплообменника перед кожухотрубным, является то, что пластинчатые аппараты требуют на 80% меньше теплоносителя, чем аналогичные кожухотрубные. Это обусловлено тем, что скорость протекания теплоносителя в пластинчатом теплообменнике примерно в два раза ниже, чем в кожухотрубном, внутренний объем аппарата – в 6 раз меньше, а коэффициент передачи тепла в 1,5-3 раза больше. Кроме того, теплоноситель проходит по пластинчатому аппарату однократно и по короткому пути. Благодаря этому достигается следующее:

- меньшее количество теплоносителя обеспечивает значительное снижение мощности насосов, размера арматуры и периферийного оборудования систем с теплообменником. Мощность насосов отражается на расходе электроэнергии, размер арматуры обуславливает снижение капитальных затрат на строительство системы с пластинчатым теплообменником;

- снижение необходимости циркуляции теплоносителя по контуру котельная-теплообменник обеспечит снижение потерь тепловой энергии при ее транспортировке как минимум в 2 раза;

- низкая скорость протекания теплоносителя по теплообменнику обеспечивает высокое качество теплообмена. Холодный теплоноситель в пластинчатом теплообменнике можно нагреть практически до температуры горячего (до разности в 1-3°С), а горячий – соответственно остудить до температуры холодного. Этот факт обеспечивает следующий источник экономии тепловой энергии: при понижении температуры обратного теплоносителя автоматически снижаются потери тепла в обратных трубопроводах, а также возрастает КПД котлов. Последнее обусловлено тем, что при горении топлива тепло передается от сжигаемого топлива холодному теплоносителю гораздо эффективней;

- короткий путь теплоносителя по аппарату при использовании приборов автоматического регулирования температуры дает значительные преимущества. Постоянная времени в пластинчатых теплообменниках в десятки раз меньше чем в кожухотрубных, что обеспечивает качественную работу автоматики, точное поддержание задания по температуре и, следовательно, – экономичность работы пластинчатого аппарата;

- конструкция пластинчатого теплообменника практически обеспе-чивает невозможность появления внутри аппарата внутренних протечек, ведущих к смешиванию сред: любая появляющаяся протечка (кроме физического разрушения внутренней части пластины) определяется визуально. Этот факт снижает утечки теплоносителя неявно, но практически всегда существует в старых кожухотрубных аппаратах.

3. Снижение затрат на эксплуатацию пластинчатого теплообменника.

Ряд преимуществ конструкции пластинчатых теплообменников перед кожухотрубными обеспечивает дополнительное снижение затрат при эксплуатации аппаратов, связанное с его конструкцией и качеством исполнения. Это:

- высокая турбулентность потоков теплоносителя, проходящего через пластинчатый аппарат, обеспечивает высокую сопротивляемость теплообменных поверхностей пластинчатого аппарата к образованию различного рода отложений, снижающих КПД теплообмена. Такой факт позволяет проводить процедуру очистки поверхностей аппарата гораздо реже, чем у кожухотрубных теплообменников. Частота очистки, разумеется, зависит от условий эксплуатации аппарата. В среднем очистка пластинчатых теплообменников, работающих в системах отопления или горячего водоснабжения, производится не чаще чем примерно раз в 5-6 лет;

- при появлении необходимости в очистке затраты на разборку и полную очистку пластинчатого теплообменника в сотни раз ниже, чем при ремонте (очистке) кожухотрубного аппарата;

- отсутствие коррозии поверхностей и высокое качество материала аппарата увеличивает срок службы пластинчатого аппарата в несколько раз. Возможный ремонт пластинчатого теплообменника сводится всего лишь к замене пластины/прокладки;

- высокая надежность пластинчатых аппаратов «Alfa Laval» снижает вероятность появления потерь в результате аварийных ситуаций. По статистическим данным «Alfa Laval» при наблюдении за работой пластинчатого теплообменника в 18 странах в общей сложности в течение 20 млн. рабочих часов или 2300 лет было зарегистрировано 35 случаев отказов. Это означает один отказ аппарата в 65 лет.

В качестве примера рассмотрим сравнительные технические характеристики одинаковых по мощности кожухотрубного и пластинчатого аппаратов.

Таблица 4.1 – Сравнительные технические характеристики теплообменников

Наименование качественных (количественных) характеристик теплообменников

Трубчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники

1

2

3

Материал трубок (пластин)

Латунь или медь

Нержавеющая сталь или титан

Подверженность коррозии при температуре более 60°С

Да

Нет

Окончание таблицы 4.1

1

2

3

Возможность механической очистки поверхностей

Трубы – да, межтрубное – нет

Да

Возможность химпромывки

Да

Да

Оптимальная скорость воды в каналах (трубках), м/с

1-1,5 м/сек

0,3-0,7 м/сек

Возможность плавного изменения производительности аппарата

Нет

Да

Возможность наличия неявных внутренних протечек в аппарате

Да

Нет

Возможность замены вышедшей из строя трубки/пластины

Нет

Да

Возможность разборки/сборки аппа-рата

Нет

Да

Относительные размеры, %

100

20-35

Коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К

1500

2500-4500

Тепловая эффективность, %

70-80

85-95

Разборный пластинчатый теплообменник имеет межпластинчатые уплотнения, применение которых накладывает некоторые ограничения на применение данных аппаратов:

- ограничение температур и давлений рабочих сред;

- невозможность применения некоторых рабочих сред, активных относительно материалов уплотнений;

- серийно выпускаемые разборные пластинчатые теплообменники мо-гут работать с загрязненными рабочими средами при размере твердых включений не более 4 мм.

4.3 Тепловой расчёт теплообменника

Исходные данные:

1. Регулирование отпуска теплоты в системе централизованного теплоснабжения принято центральное, качественное по совмещенной на­грузке отопления и горячего водоснабжения.

2. Температура теплоносителя (греющей воды) в тепловой сети в соответствии с приня­тым для данной системы теплоснабжения гра­фиком изменения температуры воды в зависи­мости от температуры наружного воздуха при­нята:

при расчетной температуре наружного воз­духа для проектирования отопления t0 = -26 °С;

в подающем трубопроводе 1 = 150 °С;

в обратном трубопроводе 2 = 70 °С;

в точке излома графика температуры = 23 °С;

в подающем трубопроводе = 80 °С;

в обратном трубопроводе = 42 °С.

3. Температура холодной водопроводной (на­греваемой) воды в отопительный период, посту­пающей в водоподогреватель І ступени, tc = 2 °С (по данным эксплуатации).

4. Максимальный тепловой поток на отоп­ление потребителей, присоединенных к ЦТП, Qomax=5,82106 Вт.

5. Расчетная тепловая производительность водоподогревателей

= 4,57106 Вт.

Поверхность теплообмена fпл=0,6 м2.

Площадь поперечного сечения канала fк=0,00245 м2.

Коэффициенты: А=0,492, Б=3.

Рассчитаем водоподогреватель для первой ступени:

  1. Максимальный расход сетевой воды на отопление:

где Q0max – максимальный тепловой поток на отопление при t0, Вт.

  1. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение:

3. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем I ступени:

(4.3)

  1. Расчетная производительность водоподо­гревателя I ступени:

где Ghmax– максимальный за отопительный период расход воды в системе горячего водоснабжения, кг/ч,

tc – температура холодной (водопро­водной) воды в отопительный пе­риод (при отсутствии данных при­нимается 5 °С).

  1. Расчетная производительность водоподо­гревателя II ступени:

  1. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени и на входе в водоподогреватель I ступени :

где Gd – расчетный расход воды из тепло­вой сети на тепловой пункт, кг/ч.

  1. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя I ступени:

8. Расчет водоподогревателя I ступени:

а) средняя температура греющей воды:

где – средняя температура греющей воды между температурой на вхо­деи на выходеиз водопо­догревателя, °С.

б) средняя температура нагреваемой воды:

где – средняя температура нагреваемой воды между температурой на входеи на вы­ходеиз водоподогревателя, °С.

9. Соотношение числа ходов для греющей Х1 и нагреваемой Х2 воды:

Проверяем соотношение ходов в тепло­обменнике I ступени, принимая Рнагр=100 кПа и Ргр = 40 кПа:

Соотношение ходов не превышает 2, следо­вательно, принимается симметричная компонов­ка теплообменника.

Рисунок 4.4 – Симметричная компоновка пластинчатого водоподогревателя

10. При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость принимается, исхо­дя из получения таких же потерь давления в уста­новке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубного водоподогревателя – 100-150 кПа, что соответствует скорости воды в ка­налах WОПТ= 0,4 м/с.

Поэтому, выбрав тип пластины рассчитыва­емого водоподогревателя горячего водоснабже­ния по оптимальной скорости, находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде mH:

где  – плотность воды при средней тем­пературе tср, кг/м3 (ориентировоч­но принимается равной 1000 кг/м3),

fk – площадь поперечного сечения канала, м2.

11. Компоновка водоподогревателя симметричная, т. е. mГР=mH. mH принимаем рав­ным 20. Общее живое сечение каналов в пакете:

fгр=fH=mH·fk, (4.12)

fгр= fH=20·0,00245=0,049 м2.

12. Находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды:

13. Расчет водоподогревателя I ступени:

а) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины принимаем А = 0,492:

б) коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде:

14. Коэффициент теплопередачи:

где СТ – теплопроводность стенки трубки, Вт/ (м·°С), принимается равной для стали 58 Вт/(м·°С), для латуни – 105 Вт/(м·°С),

СТ – толщина стенки трубок, м,

β – коэффициент, учитывающий уменьше­ние коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления наки­пи и загрязнений на пластине, в зави­симости от качества воды принимается равным 0,7-0,85. Толщина пластины и коэффициент теплопроводности пластины для пластинчатых теплообменников равны соответственно:

СТ=1 мм=0,001 м и СТ=16 Вт/м·°С.

15. Среднелогарифмическая разность темпе­ратур между греющей и нагреваемой водой для I ступени водоподогревателя:

где tб,; tм – соответственно большая и меньшая разности температур между грею­щей и нагреваемой водой на входе или на выходе из водоподогрева­теля, °С.

16. Расчет требуемой поверхности нагрева водоподогревателя:

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/м2·°С.

17. Количество ходов (или пакетов при разде­лении на одноходовые теплообменники):

Принимаем 3 хода.

18. Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя

.

19. Потери давления I ступени водоподогре­вателя по греющей воде, прини­мая  = 1 Б = 3:

где  – коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сете­вой воды равен единице.

В результате расчета в качестве водоподогревателя горячего водоснабжения принимаем теплообменник разборной конструкции (Р) с пластинами типа 0,6р, толщи­ной 0,8 мм, из стали 12Х18Н1ОТ (исполнение 01), на двухопорной раме (исполнение 2К), с уплотнительными прокладками из резины марки 359 (условное обозначение – 10). Поверхность на­грева I ступени –71,4 м2. Схема компоновки:

Условное обозначение теплообменника:

Р0,6р-0,8-71,4-2К-01-10.

В таблице 4.2 приведены технические характеристики выбранного теплообменника.

Таблица 4.2 – Технические характеристики пластинчатого теплообменника фирмы «Alfa Laval»

Показатель

М15-ВFG8

1

2

Поверхность нагрева пластины, м2

0,62

Габариты пластины, мм

650х1885

Минимальная толщина пластины, мм

0,5

Масса пластины, кг

29,5

Объем воды в канале, л

1,55

Максимальное число пластин в установ­ке, шт,

700

Рабочее давление, МПа

1,6

Максимальная температура, °С

150

Габариты установки, мм:

 

ширина

650

высота

1885

длина, не более

3270

studfiles.net

принцип работы и схема, виды и устройство, как работает конструкция для отопления

Популярными на сегодняшний день являются теплообменники, которые используются достаточно часто во многих отрасляхТеплообменники – простые по устройству приборы, которые часто включают в схемы всевозможного промышленного оборудования. Очень часто они используются и в бытовых охладительных системах. Как видно даже по названию, предназначены данные приборы для отбора тепла из наличия одной среды и транспортировке его в другую.

Рассмотрим устройство теплообменника

В специализированном оборудовании всегда используются разные виды теплообменников: витые, кожухотрубные, графитовые и спиральные. Однако наиболее экономичным, популярным и эффективным видом считается пластинчатый теплообменник. Обычно его принцип действия основан на непосредственной передаче тепла сквозь металл. Габариты его при этом невелики, а стоимость не особенно высока. Используют их в оборудовании различного назначения.

Пластинчатый теплообменник, состоит из таких основных элементов:

Патрубки в таких теплообменниках иногда устанавливаются не лишь на передней панели, но и на задней. В каждом имеющемся случае все зависит от назначения прибора и варианта его включения в общую систему. При сборке теплообменников имеют значение также разного рода материалы, которые играют важную роль для правильной работы устройства.

Пластинчатый теплообменник: принцип работы и схема устройства

Современный пластинчатый прибор – теплообменник функционирует по перекрестной схеме. В нем секции поочередно заполняются то охлаждаемой, то нагреваемой, средой. Теплообмен между при этом происходит через пластины. В процессе работы заполнение секций устройства обеспечивают разной формы прокладки-уплотнители, способные задерживать или пропускать среду. Теплообменники устроены так, что массы в них перемещаются друг другу навстречу, и при этом, нагревающая среда подается сверху, после чего выходит в патрубок внизу, а уже охлаждаемая. По такому принципу функционируют все пластинчатые устройства.

При выборе теплообменника следует обращать внимание на принцип его работы, мощность и материал, из которого изготовлены пластины

Принцип работы пластинчатого прибора, предназначенного для ГВС такой же, как у видов, предназначенных для охлаждения и кондиционирования. Модели для ГВС будут содержать воду, другие устройства такого вида будут проводить обмен маслами, либо же газами.

При выборе для себя пластинчатых теплообменников покупатели обычно обращают внимание на следующие показатели:

Все эти параметры очень важны, так, как обеспечивают правильную и бесперебойную работу устройства.

Схема теплообменника: как работает подогреватель

Основу разборного теплообменника обеспечивает рама, состоящая из прижимной и неподвижной плит, направляющих планок и задней стойки. Верхняя направляющая скрепляет заднюю стойку с плитой. Внутри рамы установлен комплекс пластин с различным во всех устройствах количеством пластин.

Разборные теплообменники позволяют устанавливать в своей схеме различное количество пластин, и ввиду этого их рамы выпускают разных размеров.

Особенности подогревателя:

Благодаря этому повышается сопротивляемость давлению, которое создается между пластинами, и обеспечивает оптимальное КПД теплообмена.

Конструкция пластинчатого теплообменника:

Теплообменная пластина имеет очень высокоэффективную теплопередачу благодаря своей оптимальной конструкции. Принцип «Off-Set» дает возможность создания как ассиметричных, так и симметричных каналов. Теплоносители оптимально распределяет специальный рельеф распределительной области. Двойное уплотнение с кантом полностью предотвращает вероятность смешения сред на участках проходных отверстий. Специальный окантовочный рельеф пластинок обеспечивает нужную жесткость пакета пластинок и стабильную фиксацию уплотнения при давлении на них в процессе пользования теплообменниками.

Рифление пластин бывает разным. Как правило, это термически жесткое, с углом 30 градусов, или же термически мягкое, с углом 60 градусов, которое характеризуется пониженным коэффициентом теплопередачи, и меньшей потерей давления.

Рассчитываемая программа устройства подбирает комбинацию пластинок, которая позволит обеспечить нужную теплопередачу, и, одновременно уложиться в заданные показатели давления.

У нас теплообменники изготавливают, согласно ГОСТ 55118-83. Данные устройства могут выдерживать до 1,6 Мпа давление. В рабочей среде у отечественных устройств температура может колебаться в размерах -30 – +180 С°.

Ознакомиться с подробной схемой конструкции пластинчатого теплообменника можно самостоятельно в интернете

Область применения пластинчатого теплообменника:

Кроме того, пластинчатые теплообменники применяют во всех сферах деятельности, где пользуются системами отопления и кондиционирования. Теплообменник может быть и воздушный, называется он рекуператор.

Какие бывают теплообменники

Теплообменные пластины всегда имеют идентичную конструкцию, как и материал, из которого они сделаны. Сложные сплавы выбирают для того, чтобы иметь возможность противостоять вредному действию от теплообменной среды. В основном, титановые сплавы используются для пластин теплообменников на судах, где в качестве вредоносной среды идет морская вода.

От вида теплообменной среды и условий работы будет зависеть и материал уплотнителей. Его чаще всего делают из полимера, основанного на каучуке.

Пластинчатые теплообменники могут отличаться методом сборки.

Методы сборки пластинчатых теплообменников бывают:

Пластинки в них выполняют основную функцию, которая лежит на теплообменнике. Они так же имеют контакт со средами, в которых должна постоянно изменяться температура. Пластинки внутри самого теплообменника имеют рельефную форму. Площадь теплообменника увеличивается в зависимости от формы самого рельефа. Стандартные пластины должны иметь симметричный рельеф. Если платины рифленые под углом в 30 градусов, то они называют жестким. Такое рифление обеспечивает высокий КПД теплообменника, однако в результате этого теряется давление. Применяемое рифление в 120 градусов обеспечивает потери давления меньшие, однако, при этом, и сам теплообмен происходит слабее. Пластины со средне выполненным каналом имеют рифление равное 60градусам. Кроме этого, существуют пластины, которые имеют комбинированный рельеф, называемый елочкой. Он дает дающий различные конфигурации каналов. Для работы, в один теплообменник иногда вставляют пластины с несколькими видами рифления каналов. Это что обеспечивает повышенную эффективность работы агрегата.

Устройство теплообменника (видео)

Большинство жителей городов пользуются горячей водой и централизованным отоплением, однако никто даже не думает о том, откуда они берутся. А тепло в каждый многоквартирный дом подходит от котельной или же одного центрального теплового оборудования, в котором холодная вода, при прохождении через испаритель-теплообменник превращается в горячую.

Добавить комментарий

teploclass.ru

Пластинчатый теплообменник - принцип работы

Пластинчатый теплообменник – это аппарат, который производит теплообмен в одном помещении или месте, создавая из горячей среды холодную и наоборот. Различными жидкостями, газом или даже водяным паром может «питаться» пластинчатый теплообменник, принцип работы которого – это охлаждать либо наоборот нужную среду.

Рис. 1 Пластинчатые конструкции

Теплообменник состоит из так званых пластин, которые сделаны из гофрированного металла. Это может быть и нержавеющая сталь в качестве материла для пластин и любой другой металл – смотря для каких потребностей нужно данное устройство. Пластины соединяются между собой и устанавливаются в специальную раму.

Высокая турбулентность теплоносителей увеличивает коэффициент теплопередачи. Между пластинами теплообменника устанавливаются прокладки, которые являются герметическим материалом. С одной стороны оборудования проходит горячая среда, а с другой – холодная. Пластины в раме плотно прилегают друг к другу – таким образом, теплообменник занимает меньше места.

Для чего еще нужны прокладки в пластинчатом теплообменнике? А для того, чтобы теплоносители проходили по трубам бесперебойно. Благодаря такому принципу работы теплоносители удачно смешиваются друг с другом.

Для чего используется и как работает пластинчатый теплообменник

Данное оборудование нагревает или, наоборот, охлаждает различные технологические процессы на разных промышленных отраслях:

Составляющие теплообменного устройства:

Такое устройство оборудования дает возможность сэкономить место, где должен стоять теплообменник.

Работа теплообменника начинается с патрубка (находится на неподвижной плите). Через него в пластинчатую конструкцию входит нагреваемая жидкость. Из углового отверстия жидкость попадает в продольный коллектор. Далее по коллектору доходит до последней пластины, а уже из нее попадает в межпластинные каналы. Они, в свою очередь, соединены с коллектором.

Рис. 2 Принцип работы аппарата

Проходя свой путь, жидкость также проходит по пластинам (их неровной поверхности). Потом нагреваемая жидкость попадает в нижний коллектор и через отверстие улетучивается с теплообменника. Греющая жидкость попадает в теплообменную систему через еще один патрубок, далее течет в сторону нагреваемой жидкости. Благодаря нижнему коллектору греющая жидкость начинает равномерно наполнять каналы и проходить по ним. Так же, как и в первом случае, выходит эта жидкость через специальное отверстие.

В самом простом и доступном пластинчатом устройстве должно быть хотя бы 3 пластины. Меньшее количество не сможет образовать между собой два нужных канала.

Какие есть виды теплообменников

В общем, с принципами работы пластинчатой конструкции все ясно.

Теперь нужно рассмотреть типы данной системы:

Пластины пластинчатой конструкции сделаны из высококачественных материалов – нержавеющей стали или других металлов. Аппарат может содержать как 5 пластин, так и 50 – все зависит от того, какая мощность для промышленных помещений нужна. Хорошо еще и то, что мощность в теплообменнике можно регулировать, снимая, или, наоборот, прикрепляя к раме пластины.

Данный агрегат может выдерживать температуру от -25 до +200, жидкости за час использовать от 5 м³ до 2000 м³. Площадь аппарата может быть разной – все зависит от того, для каких целей нужен этот теплообменник.

Для каких целей применяется пластинчатый теплообменник

Область применения аппаратов необычайно широка. Они применяются практически везде, где только можно.

Итак, где чаще всего устанавливают, а также используют такие аппараты:

Это далеко еще не весь список мест, где может использоваться данный аппарат.

Данные теплообменники имеют в своем составе только штампованные пластины. Они являются очень качественным продуктом, а также не ржавеют. Это означает, что срок службы такого аппарата очень длинный. Он вмещает в себе два агрегата – и воздухоохладитель, и подогреватель для различных жидкостей.

Рис. 3 Теплообменник

Для того чтобы выбрать правильный и подходящий аппарат, необходимо сначала овладеть всей информацией по этому вопросу. Ведь вариантов для покупки есть очень много. Нужно не забывать, что мощность теплообменника регулируется при помощи снятия или крепления пластин. Поэтому изначально можно купить аппарат с меньшей мощность, тем самым сэкономив немного денежных средств.

Для того чтобы укрепить межпластинные каналы, компания изготовляет также дополнительные средства (прокладки, резины), которые будут работать хорошо при любых температурных перепадах. Прокладки из резины вставляются так, чтобы в аппарате появлялось 2 канала. Они становятся полностью герметичными, поэтому теплообменник – это безопасное оборудование.

Статьи по теме:

Пластинчатый теплообменник: технические характеристикиРазборный пластинчатый теплообменникКожухотрубчатый теплообменник

kotlomaniya.ru


Смотрите также