Как работает пластинчатый теплообменник: Пластинчатые теплообменники: принцип работы и устройство

Обладают отличной долговечностью и лучше всего подходят для транспортировки горячих жидкостей и агрессивных веществ. Эти теплообменники имеют сварные пластины; следовательно, вы не можете очищать пластину механическим способом, как пластинчатый теплообменник.

Этот теплообменник представляет собой комбинацию разборных пластин и сварных пластин. Он имеет пару двух пластин, сваренных друг с другом, а затем прокладку с другой парой пластин, так что одна жидкость может проходить через сварную часть, а другая жидкость может проходить через уплотненную часть.

Такое расположение пластинчатого теплообменника облегчает его ремонт. Поэтому этот обменник также может перекачивать более мощную жидкость на другой.

Эти теплообменники имеют очень небольшой риск потери жидкости и хорошо подходят для транспортировки дорогостоящих материалов.

Теплообменник, в котором пластины образуют каркас, известен как пластинчатый теплообменник. Этот теплообменник состоит из гофрированных пластин в раме. Эта конструкция создает высокое напряжение сдвига стенки и турбулентность, что приводит к высокой стойкости к пятнам и высокой скорости теплопередачи.

Этот теплообменник имеет прокладки. В дополнение к уплотняющему эффекту прокладка также направляет поток жидкости и устанавливается вдоль канавки на краю пластины.

Пластинчатый теплообменник используется для теплообмена между жидкостью и жидкостью при среднем и низком давлении. Пластинчатый теплообменник без прокладки можно безопасно использовать при высокой температуре и давлении. Этот тип теплообменника обладает высокой гибкостью, так как пластины можно сжимать или добавлять в различных ситуациях.

Характеристики пластинчатого теплообменника приведены ниже:

• Пластинчатый теплообменник легко и быстро собирается и разбирается.
• Он может работать в различных рабочих условиях, удаляя или добавляя нагревательные пластины для изменения скорости потока.
• Прокладки этого теплообменника имеют высокую стоимость.
• Этот теплообменник ограничивает максимальную температуру и давление благодаря работе прокладки.
• Имеет высокую стоимость из-за форм и сложной конструкции.
• Мы не можем использовать материалы, которые не подходят для сварки, такие как титан.

Пластинчатые теплообменники (ПТО) специально разработаны для передачи тепла между жидкостью низкого давления и жидкостью среднего давления. Паяные, полусварные и сварные теплообменники используются для теплообмена между жидкостями под высоким давлением.

Вместо трубы, проходящей рядом с камерой, этот теплообменник имеет две чередующиеся камеры, которые обычно очень тонкие, при этом большая поверхность отделена гофрированной металлической пластиной.

Пластины изготовлены из нержавеющей стали, так как сталь обладает высокой коррозионной стойкостью, прочностью и термостойкостью.

Пластинчатые теплообменники состоят из нескольких пластин, установленных друг на друга, образуя серию каналов, по которым может течь жидкость. Для разделения этих пластин используется резиновая прокладка. Эта прокладка крепится к деталям по краю пластины.

Зазор между двумя соседними пластинами образует канал для потока жидкости.

Выходные и входные отверстия в углах пластин позволяют холодной и горячей среде проходить через чередующиеся каналы теплообменника, так что пластина всегда может соприкасаться с холодной средой на одном конце и горячей средой на другом.

В пластинчатом теплообменнике используется несколько пластин для достижения площади обмена до тысяч квадратных метров.

Коэффициент теплопередачи жидкости, протекающей через пластинчатый теплообменник, можно рассчитать по приведенной ниже формуле:

В приведенном выше уравнении: m  = эффективная средняя разность температур

A = общая площадь пластины

U = общий коэффициент теплопередачи  

Вы можете рассчитать общую площадь пластины по приведенной ниже формуле:

В приведенном выше уравнении:

N _p  = количество пластин

A _p  = площадь каждой пластины

23 Коэффициент общей теплоотдачи можно найти по следующему уравнению:

Где

ч _{горячая} = коэффициент конвективной теплоотдачи горячей жидкости

ч _{холодная}  = коэффициент конвективной теплоотдачи холодной жидкости

T _P = Толщина пластины

K _P = Проводящую пластинку

R _{F, HOT} = коэффициент горячей жидкости

R _{F, холод =} . теплообменника можно рассчитать двумя разными способами:

1. среднелогарифмическая разность температур (LMTD)
2. тепловой КПД

Приведенная ниже формула позволяет рассчитать теплопередачу, применяя первый подход:

ΔT _LM = Разница в средней температуры

F = Коэффициент коррекции

ΔT _LM CAN CAN THERENTED FORMULA:

Приведенная выше формула. теплообменники. Эта температура далее оценивается по следующему уравнению:  

Второй метод определения скорости теплопередачи пластинчато-рамного теплообменника представляет собой отношение фактической теплопередачи к максимальной теоретической теплопередаче:

1. Пластинчатый теплообменник имеет простую конструкцию.
2. Эти типы теплообменников имеют большую скорость теплопередачи, чем кожухотрубные теплообменники.
3. Нет необходимости в дополнительном пространстве для разборки теплообменника.
4. Они просты в уходе и чистке.
5. Пластинчатые теплообменники имеют меньшие размеры, чем кожухотрубные теплообменники.
6. Имеет небольшой коэффициент загрязнения.
7. Легко ремонтируется и моется.
8. Эти теплообменники имеют низкие затраты на установку.

1. Эти теплообменники плохо герметизированы и подвержены утечкам.
2. Пластинчатые теплообменники имеют большее гидравлическое сопротивление, чем трубчатые теплообменники.
3. Имеют высокий перепад давления.
4. Обладает высоким индексом засорения, особенно взвешенными веществами в жидкости.
5. Термостойкость уплотнительного материала ограничивает рабочую температуру.
6. Имеет ограниченное рабочее давление, которое обычно составляет менее 1,5 МПа.
7. Недостаточное уплотнение может привести к утечкам и затруднить замену.

Пластинчатые теплообменники используются в следующих приложениях:

• Изоляция теплового насоса
• Охладители затора
• Охладители гликоля
• Охлаждающая башня Изоляция
• смазочного масла
• Пакетное отопление и охлаждение
• Бесплатное охлаждение
• ОТМЯ пластинчатые теплообменники эффективны?

  Пластинчатые теплообменники являются одними из самых эффективных теплообменников. Коэффициент полезного действия пластинчатого теплообменника составляет около -90%.

  Для чего используются пластинчатые теплообменники?

  Пластинчатый теплообменник хорошо подходит для теплообмена между жидкостями низкого и среднего давления. Они используются в котлах, компрессорах, естественном охлаждении и охладителях затора.

  Какой теплообменник лучше?

  Пластинчатые теплообменники наиболее эффективны из-за турбулентности с обеих сторон. Высокая турбулентность и высокая скорость теплопередачи важны для равномерного распределения потока. Пластинчатые теплообменники предназначены только для жидкостей с низкой вязкостью.

  Кто изобрел пластинчатый теплообменник?

  В 1923 году доктор Ричард Селигман изобрел пластинчатый теплообменник.

  Каков срок службы пластинчатого теплообменника?

  Теплообменник может непрерывно работать до 10 лет .

  Подробнее
  1. Различные типы кожухотрубных теплообменников
  2. Работа двухтрубного теплообменника 
  3. Различные типы насосов
  4. Различные типы котлов

  Описание пластинчатых и рамных теплообменников

  Эта статья была написана Дженнифер Кэлин, экспертом Thermaxx Jackets

  Что такое пластинчатые и рамные теплообменники?

  Концепция теплообменника заключается в использовании труб или других герметичных емкостей для нагрева или охлаждения одной жидкости путем передачи тепла между ней и другой жидкостью. В большинстве случаев теплообменник состоит из спиральной трубы, содержащей одну жидкость, которая проходит через камеру, содержащую другую жидкость. Стенки трубы обычно изготавливаются из металла или другого материала с высокой теплопроводностью для облегчения взаимозаменяемости, в то время как наружный кожух большей камеры изготавливается из пластика или покрывается теплоизоляцией, чтобы препятствовать утечке тепла из обменник.

  Неизолированный пластинчатый теплообменник

  Большинство теплообменников, используемых в промышленности, кожухотрубные, с воздушным охлаждением или пластинчатые и рамные. Как правило, пластинчатые и рамные теплообменники используются для обмена жидкость-жидкость при низком и среднем давлении. Однако пластинчатые и рамные теплообменники без прокладок могут безопасно работать при высоких температурах и давлениях. Пластинчатые и рамные теплообменники обеспечивают гибкость, поскольку пластины могут быть либо добавлены, либо сжаты для каждой конкретной ситуации.

  Пластинчатые и рамочные теплообменники изготавливаются из гофрированных пластин на раме. Эта конструкция создает высокую турбулентность и высокое напряжение сдвига стенки, что приводит к высокому коэффициенту теплопередачи и высокому сопротивлению обрастанию. Жидкости перемещаются внутри теплообменника. Два потока расходятся в настоящее время. Горячая жидкость течет вниз по одной пластине, а холодная жидкость течет вверх по другой пластине.

  Прокладки предотвращают смешивание холодной и горячей жидкости. Альтернативы традиционному прокладочному уплотнению включают пайку и лазерную сварку.

  Пластины уложены попеременно, чтобы вызвать противоток. Несколько пластин зажимаются вместе и запаиваются по краям. Конструкция позволяет двум жидкостям течь в разных направлениях и не смешиваться. Однако тепло может передаваться от одной среды к другой через пластины.

  Поскольку разборные пластинчатые и рамные теплообменники легко очищаются, они особенно полезны для пищевой и фармацевтической промышленности, где требуется высокий уровень санитарии.

  Типы пластинчатых теплообменников

  Существует четыре основных типа пластинчатых теплообменников:

  • В разборных пластинчатых теплообменниках используются высококачественные прокладки и конструкция для уплотнения пластин друг с другом и защиты от утечек. Пластины можно легко снять для очистки, расширения или замены, что значительно снижает затраты на техническое обслуживание.
  Паяные пластинчатые теплообменники
  • используются во многих промышленных и холодильных установках. Благодаря составу пластин из нержавеющей стали с медным припоем они обладают высокой коррозионной стойкостью. Паяные пластинчатые теплообменники эффективны и компактны, что делает их отличным экономичным выбором.
  • Сварные пластинчатые теплообменники аналогичны разборным пластинчатым теплообменникам, но вместо этого пластины сварены вместе. Они чрезвычайно долговечны и идеально подходят для перекачки жидкостей с высокими температурами или коррозионно-активных материалов. Поскольку пластины сварены вместе, механическая очистка пластин невозможна, как в пластинчатых и рамных теплообменниках.
  Полусварные пластинчатые теплообменники
  • представляют собой смесь сварных и разборных пластин. Они содержат пары двух пластин, сваренных вместе, которые затем приварены к другим парам, поэтому один канал для жидкости приварен, а другой канал для жидкости уплотнен. В результате получается пластинчатый теплообменник, который с одной стороны прост в обслуживании, а с другой стороны способен передавать более интенсивные жидкости. Полусварные теплообменники идеально подходят для перемещения дорогостоящих материалов, так как они имеют очень низкий риск потери жидкости.

  API Schmidt-Bretten предлагает все четыре типа. Каждый тип подходит для ряда применений в различных областях промышленности.

  Альтернативы пластинчатым и рамным теплообменникам

  Пластинчатые теплообменники не являются лучшим выбором для всех применений. В ситуациях, когда существует большая разница температур между двумя жидкостями, как правило, более экономичным является использование теплообменника Shell & Tube. В пластинчатом теплообменнике могут быть большие потери давления из-за большой турбулентности, создаваемой узкими проточными каналами. В приложениях, требующих низкой потери давления, также может потребоваться теплообменник Shell & Tube.

  Кожухотрубные теплообменники состоят из нескольких трубок, заключенных в кожух. Теплопередача происходит между одной жидкостью, протекающей по трубкам, и другой жидкостью, протекающей по трубкам в оболочке.

  Пластинчатые теплообменники с прокладками ограничены высокими температурами жидкости из-за температурных ограничений прокладки. Несмотря на эти ограничения, пластинчатые теплообменники являются наиболее эффективным выбором для широкого спектра применений.

  Пластинчатые теплообменники в настоящее время широко распространены, а очень маленькие паяные версии используются в секциях горячей воды миллионов комбинированных котлов. Высокая эффективность теплопередачи при таком небольшом физическом размере увеличила расход горячей воды для бытовых нужд комбинированных котлов. Небольшой пластинчатый теплообменник оказал большое влияние на бытовое отопление и горячее водоснабжение. В более крупных коммерческих версиях между пластинами используются прокладки, тогда как в меньших версиях, как правило, используется пайка.

  Преимущества и недостатки пластинчатых и рамных теплообменников

  Пластинчатый теплообменник имеет следующие преимущества по сравнению с широко используемыми кожухотрубными теплообменниками:

  • Высокое значение общего коэффициента теплопередачи для тех же двух жидкостей, плоский пластинчатый теплообменник обычно имеет значение U намного выше, чем кожухотрубный теплообменник или спиральный теплообменник.
  • Компактная конструкция. Сочетание высокого значения общего коэффициента теплопередачи и общей компактной конфигурации плоского пластинчатого теплообменника обеспечивает его способность иметь такую ​​же тепловую мощность, как у кожухотрубного теплообменника, в пять раз превышающую его размеры.
  • Простота обслуживания и очистки. Тот факт, что пластинчатый теплообменник можно разобрать, как обсуждалось в предыдущем разделе, упрощает его очистку и обслуживание. Пластинчатый теплообменник может быть сконструирован таким образом, чтобы можно было легко добавлять или снимать пластины для увеличения или уменьшения его теплопередающей способности.
  • Контроль температуры. Плоский теплообменник хорошо работает при небольшой разнице температур между горячей и холодной жидкостью.

  Пластинчато-рамочные теплообменники также имеют некоторые недостатки по сравнению с другими типами теплообменников: , вероятность утечек по-прежнему выше, чем в кожухотрубных или спиральных теплообменниках.

• Более высокий перепад давления —
  Узкие каналы для потока жидкости, которые приводят к высокому общему коэффициенту теплопередачи, также приводят к более высокому перепаду давления и, следовательно, к более высоким затратам на перекачку, чем в кожухотрубных теплообменниках.
• Не подходит для больших перепадов температур жидкостей — Плоский пластинчатый теплообменник не работает так же хорошо, как кожухотрубный теплообменник в случаях, когда существует большая разница температур между двумя жидкостями.
• Плохо работает с очень высокими температурами жидкости — Прокладки могут налагать температурные ограничения для пластинчатых и рамных теплообменников.

Теплоизоляционные пластинчатые и рамные теплообменники

Теплообменники должны быть надлежащим образом изолированы для снижения потерь тепла. Поскольку проверка и техническое обслуживание теплообменников являются рутинными, несъемная изоляция нецелесообразна. Как правило, теплообменник подвергается воздействию температуры прикосновения, которая отличается от температуры окружающей среды, и ценное тепло, вероятно, излучается. В случае более крупных теплообменников или установок с несколькими агрегатами потери энергии могут быть значительными.

Изоляционные покрытия являются возможным решением, однако их необходимо повторно наносить каждый раз при проведении технического обслуживания, что является дорогостоящим и трудоемким. Съемная и многократно используемая изоляция, подходящая по индивидуальному заказу, является наиболее экономичным и эффективным способом изоляции теплообменников, позволяющим легко включать и выключать ее при необходимости технического обслуживания.