Пластинчатые теплообменные аппараты: Пластинчатые теплообменники в Омске — принцип работы, конструкция, виды

Пластинчатые теплообменники в Омске — принцип работы, конструкция, виды

1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив) , 5 – рабочая пластина с уплотнением, 6 – нижняя направляющая, 7 – патрубки, 8 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 9 — шильд с названием и техническими данными, 10 — шпильки

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов: двух плит ( одной неподвижной, а другой прижимной), входных и выходных патрубков с различными видами соединений, комплекта жестко и герметично соединенных рабочих пластин, специальных направляющих, резьбовых метизов и подставки для монтажа в системе теплоснабжения.

Главным элементом теплообменника являются пластины, которые предназначены для передачи тепловой энергии одного теплоносителя другому. Они изготавливаются из инертных материалов, стойких к коррозии. В производстве пластин используется операция штамповки. В зависимости от мощности они имеют толщину от 0,4 до 1 миллиметра.

Собранный теплообменный аппарат состоит из плотно прилегающих друг к другу пластин, образующих каналы в виде щелей. Их лицевые стороны имеют углубление по контуру под резиновую прокладку. Благодаря им пластины герметично прилегают друг к другу.

Пластины имеют одинаковую форму и изготавливаются из одного материала, в качестве которого может выступать недорогая нержавеющая сталь (например, марки AISI316), а также дорогостоящие сплавы тугоплавких металлов и титан. Выбор материала для производства пластинчатых теплообменников зависит от характеристик, которыми они должны обладать.

Для изготовления уплотнителей также используются различные материалы. Этот выбор зависит от условий эксплуатации, температуры среды, вида теплоносителя и т. д. В основном прокладки изготавливают из сложных полимеров на основе синтетического каучука. В производстве используются следующие полимерные вещества:

• EPDM — для неагрессивных сред воды и гликоля
• Nitril – для масляных и нефтесодержащих теплоносителей
• Viton – для высокотемпературных сред и пара

Пластинчатые теплообменники в Самаре — принцип работы, конструкция, виды

1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив) , 5 – рабочая пластина с уплотнением, 6 – нижняя направляющая, 7 – патрубки, 8 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 9 — шильд с названием и техническими данными, 10 — шпильки

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов: двух плит ( одной неподвижной, а другой прижимной), входных и выходных патрубков с различными видами соединений, комплекта жестко и герметично соединенных рабочих пластин, специальных направляющих, резьбовых метизов и подставки для монтажа в системе теплоснабжения.

Главным элементом теплообменника являются пластины, которые предназначены для передачи тепловой энергии одного теплоносителя другому. Они изготавливаются из инертных материалов, стойких к коррозии. В производстве пластин используется операция штамповки. В зависимости от мощности они имеют толщину от 0,4 до 1 миллиметра.

Собранный теплообменный аппарат состоит из плотно прилегающих друг к другу пластин, образующих каналы в виде щелей. Их лицевые стороны имеют углубление по контуру под резиновую прокладку. Благодаря им пластины герметично прилегают друг к другу.

Пластины имеют одинаковую форму и изготавливаются из одного материала, в качестве которого может выступать недорогая нержавеющая сталь (например, марки AISI316), а также дорогостоящие сплавы тугоплавких металлов и титан. Выбор материала для производства пластинчатых теплообменников зависит от характеристик, которыми они должны обладать.

Для изготовления уплотнителей также используются различные материалы. Этот выбор зависит от условий эксплуатации, температуры среды, вида теплоносителя и т. д. В основном прокладки изготавливают из сложных полимеров на основе синтетического каучука. В производстве используются следующие полимерные вещества:

• EPDM — для неагрессивных сред воды и гликоля
• Nitril – для масляных и нефтесодержащих теплоносителей
• Viton – для высокотемпературных сред и пара

Пластинчатые теплообменники в Якутске — принцип работы, конструкция, виды

1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив) , 5 – рабочая пластина с уплотнением, 6 – нижняя направляющая, 7 – патрубки, 8

– ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 9 — шильд с названием и техническими данными, 10 — шпильки

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов: двух плит ( одной неподвижной, а другой прижимной), входных и выходных патрубков с различными видами соединений, комплекта жестко и герметично соединенных рабочих пластин, специальных направляющих, резьбовых метизов и подставки для монтажа в системе теплоснабжения.

Главным элементом теплообменника являются пластины, которые предназначены для передачи тепловой энергии одного теплоносителя другому. Они изготавливаются из инертных материалов, стойких к коррозии. В производстве пластин используется операция штамповки. В зависимости от мощности они имеют толщину от 0,4 до 1 миллиметра.

Собранный теплообменный аппарат состоит из плотно прилегающих друг к другу пластин, образующих каналы в виде щелей. Их лицевые стороны имеют углубление по контуру под резиновую прокладку. Благодаря им пластины герметично прилегают друг к другу.

Пластины имеют одинаковую форму и изготавливаются из одного материала, в качестве которого может выступать недорогая нержавеющая сталь (например, марки AISI316), а также дорогостоящие сплавы тугоплавких металлов и титан. Выбор материала для производства пластинчатых теплообменников зависит от характеристик, которыми они должны обладать.

Для изготовления уплотнителей также используются различные материалы. Этот выбор зависит от условий эксплуатации, температуры среды, вида теплоносителя и т. д. В основном прокладки изготавливают из сложных полимеров на основе синтетического каучука. В производстве используются следующие полимерные вещества:

• EPDM — для неагрессивных сред воды и гликоля
• Nitril – для масляных и нефтесодержащих теплоносителей
• Viton – для высокотемпературных сред и пара

Пластинчатый теплообменник — устройство и принцип работы

Пластинчатые теплообменники

относятся к классу рекуперативных теплообменников и представляют собой аппараты, теплообменная поверхность которых образована набором тонких штампованных металлических пластин. Пластины теплообменника, собранные в единый пакет, образуют между собой каналы, по которым протекают теплоносители, обменивающиеся тепловой энергией. Каналы с теплоносителями А и В чередуются между собой.

Основные размеры и параметры наиболее распространенных в промышленности пластинчатых теплообменников определены ГОСТ 15518—83. Их изготовляют с поверхностью теплообмена от 2 до 600 м2 в зависимости от типоразмера пластин; эти теплообменники используют при давлении до 1,6 МПа и температуре рабочих сред от —30 до +180° С для реализации теплообмена между жидкостями и парами (газами) в качестве охладителей, подогревателей и конденсаторов.

Типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники разделяют по степени доступности поверхности теплообмена для механической очистки и осмотра:

Наиболее широко применяют разборные пластинчатые теплообменники, в которых пластины отделены одна от другой резиновыми уплотнениями. Монтаж и демонтаж этих аппаратов осуществляют достаточно быстро, очистка теплообменных поверхностей требует незначительных затрат труда.

Подключение пластинчатых теплообменников

Классическая схема подключения пластинчатых теплообменников имеет патрубки входа и выхода теплоносителей на передней плите. В большинстве случаев входы и выходы расположены таким образом, чтобы обеспечить противоток теплообменных сред. Работа пластинчатого теплообменника с противотоком рабочих сред показана на видео:

Существуют конструкции пластинчатых теплообменников, в которых патрубки входа и выхода теплоносителей расположены как на передней, так и на задней плите:

Присоединение к входам и выходам рабочих сред осуществляется с помощью фланцевых соединений, соединений под сварку (стальная труба) или резьбового соединения. Возможно также отсутствие какого-либо патрубка на входе или выходе теплоносителя. В таком случае вокруг отверстия на плите выполняются отверстия с внутренней резьбой под шпильки, с помощью которых можно подсоединить трубопровод с теплоносителем с применением термостойкого резинового или каучукового уплотнения.

Пластины для пластинчатых теплообменников

Серийно выпускаемые пластинчатые теплообменники комплектуют пластинами, штампованными из листового металла толщиной до 1 мм. В качестве материала применяется коррозионностойкая сталь, титан, специальные сплавы. Пластины пластинчатого теплообменника имеют гофрированную поверхность для турбулизации потоков в каналах, что повышает эффективность теплопередачи и препятствует отложению загрязнений. Гофры пластин обычно имеют в сечении профиль равностороннего треугольника. Чем тупее угол, под которых расположены гофры пластины, тем большее сопротивление создается в каналах, чем острее угол, тем меньше сопротивление и выше скорость потоков.

Пластины для пластинчатых теплообменников разборного типа

Расчет пластинчатых теплообменников

Расчет пластинчатых теплообменников на прочность сводится к расчету нажимных и промежуточных плит, пластин, штанг, стяжных болтов, коллекторов, днищ и крышек.

При проектировании и подборе производятся тепловые и гидравлические расчеты с целью определения всех характеристик пластинчатого теплообменника, а также параметров процесса теплопередачи. Далее приведен упрощенный расчет пластинчатого теплообменника для примера. Итак, пластинчатый теплообменник уже спроектирован. Он состоит из 101 пластины, которые образуют 100 каналов. Половина из них зарезервирована для потока горячей воды, другая половина для потока холодной воды. Два внешних канала, один горячий и один холодный, будут иметь теплопередачу только на одной стороне, т.к. со второй стороны канала с водой нет. Помним об этом, но не учитываем данное в примере:

Количество пластин	100 (101)	[-]
Длина пластины	8.000	[m]
Ширина пластины	0.500	[m]
Толщина пластины	0.002	[m]
Ширина холодного и горячего каналов	0.008	[m]
Температура горячей воды	353.15	[K]
Температура холодной воды	293.15	[K]
Массовый расход горячей и холодной воды	400.0	[kg/s]
Коэффициент загрязнения на горячей и холодной стороне	0.00005	[m2W/K]
Теплопроводность материала пластин	50	[W/m/K]

Свойства воды приняты для средних температур. Так как температуры горячей и холодной воды на входе составляют 80 и 20 градусов по Цельсию, соответственно, средняя температура составляет 50 градусов. Для расчета пластинчатого теплообменника вручную пренебрегаем изменением коэффициента теплопередачи при изменении температуры воды. Значения на каждой из сторон будет меняться противоположно.

Площадь теплообменной поверхности	A_hx = 8.000 * 0.500 * 100 = 400	[m2]
Количество горячих и холодных каналов	N_ch = 50	[-]
Площадь сечения одного канала	A_fch = 0.008 * 0.5 = 0.004	[m2]
Периметр сечения канала	C_fch = 2 * (0.008 + 0.5) = 1.016	[m]
Гидравлический диаметр	D_hyd = 4 * A_fch / C_fch = 0.015748	[m]
Площадь сечения для жидкости	A_flow = N_ch * A_fch = 0.2	[m2]
Массовый расход жидкости	G = M_flow / A_flow = 400.0 / 0.2 = 2000.0	[kg/m2/s]
Плотность воды при 50°C	u_w = 0.0.4 = 10372	[W/m2/K]
Коэффициент теплового сопротивления пластины на м2	R_pl = thickness/cond = 0.002 / 50 = 0.00004	[m2W/K]
Общее сопротивление теплопередаче на м2	R_t = 2/U_w + 2 * R_foul + R_pl R_t = 2/10372 + 2*0.00005 + 0.00004 = 0.0003328	[m2W/K]
Общий коэффициент теплопередачи	U_oa = 1 / R_t = 3004.6	[W/m2/K]

Общий коэффициент теплопередачи посчитан. Мы имеем следующие уравнения:
          

Q_transferred = delta_T_mean * U_oa * A_hx	(ур.1)
Q_fluid = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid	(ур.2)

Поскольку жидкости и их массовые расходы одинаковы с обеих сторон, delta_T_mean равна разности начальной температуры (ITD=T_hot,in-T_cold,in) минус delta_T_fluid, или:

delta_T_mean = ITD – delta_T_fluid

(ур.3)

Вставляем это в (ур.1), вычисляем (ур.1) и (ур.2), получаем:

(ITD – delta_T_fluid) * U_oa * A_hx = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid

(ур.4)

Вычисляем delta_T_fluid :

delta_T_fluid = ITD * U_oa*A_hx / (U_oa*A_hx  +  M_flow*Cp_fluid)

(ур.5)

Изменение температуры воды в каждом контуре:
delta_T_fluid = 60.0 * 3004.6*400.0 / (3004.6*400.0 + 400.0*4035) = 25.61 [K]

Расчетная мощность пластинчатого теплообменника:
Q_fluid = M_flow * Cp * delta_T_fluid = 400.0 * 4035 * 25.61 = 41334540 [W] или 41.33 [MW]

Температура на выходе горячей стороны: 80 – 25.61 = 54.39°С
Температура на выходе холодной стороны: 20 – 25.61 = 45.61°С

Расчет пластинчатого теплообменника вручную дает некоторую погрешность, т.к. не учитывает изменение свойств жидкости и материалов при изменении их температуры. Данный метод расчета значительно упрощен, но в более сложных случаях, когда в процессе теплопередачи происходят фазовые изменения сред, он позволяет быстро провести оценочный расчет основных параметров.

На практике расчет пластинчатого теплообменника производится с помощью специальных расчетных программ. Каждый производитель имеет собственное программное обеспечение, которое позволяет быстро подобрать теплообменник и рассчитать все необходимые характеристики.

Пластинчатые теплообменники. Работа и принцип действия. Технические характеристики и применение

Пластинчатый теплообменник предназначен для переноса тепла между различными средами, причем парами рабочих сред могут служить как пар-жидкость, так и жидкость-жидкость.

Теплопередающей поверхностью служат тонкие штампованные гофрированные пластины.

Теплоносители движутся в теплообменнике между соседними пластинами по щелевым каналам сложной формы. Каналы для теплоносителя, отдающего и принимающего тепло, следуют друг за другом, чередуясь.

Тонкие гофрированные пластины имеют небольшое термическое сопротивление и, кроме того, обеспечивают турбулентность потока теплоносителя, в связи с чем теплообменники такого типа обладают высокой эффективностью теплопередачи.

Герметичность каналов, по которым движутся теплоносители, и их распределение по каналам обеспечивается резиновыми уплотнителями, расположенными по периметру пластины.

Одно из этих уплотнений охватывает два отверстия по углам пластины, через которые теплоноситель входит в канал между пластинами и выходит из него. Поток встречного теплоносителя проходит транзитом через другие два отверстия, которые дополнительно изолированы кольцевыми уплотнениями. Герметичность каналов обеспечивается двойным уплотнением вокруг входных и выходных отверстий. В случае повреждения уплотнения теплоноситель вытекает наружу через специальные канавки (на рисунке показаны стрелками). Это помогает определить нарушение герметичности визуально и быстро заменить уплотнение.

Схема движения и распределения потока теплоносителей по каналу

В теплообменнике после сборки пластины стягиваются болтами до требуемого размера, при этом уплотнительные резиновые прокладки образуют системы изолированных друг от друга герметичных каналов — для греющего и нагреваемого теплоносителя. Каждая последующая пластина развернута относительно предыдущей на 180 градусов, что, создавая условия для турбулентного движения жидкости, повышает эффективность теплообмена, и одновременно служит для обеспечения жесткости пакета пластин.

Системы каналов между пластинами соединены каждая со своим коллектором и имеют каждая свои точки входа и выхода теплоносителя на неподвижной плите.
На раме теплообменника укрепляется пакет пластин.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Конструктивная схема пластинчатого теплообменника. Основные узлы и детали

Устройство рамы теплообменника: неподвижная плита, подвижная плита, штатив, верхняя и нижняя направляющие, и стяжные болты.

При сборке направляющие — верхняя и нижняя — сначала закрепляются на штативе и неподвижной плите. Далее, на направляющие надевается сначала пакет пластин, а затем подвижная плита. Подвижную и неподвижную плиты стягивают болтами.

Одноходовые теплообменники сконструированы таким образом, что присоединительные патрубки расположены на неподвижной плите. Для того, чтобы крепить теплообменник к строительным или технологическим конструкциям, на штативе и неподвижной плите имеются монтажные пятки.

Виды и типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники делятся по конструкции и по размеру теплообменной пластины на нескольких видов.

По конструкции теплообменники делят на:

• одноходовые;
• двухходовые с циркуляционной линией и без нее;
• двухходовые, выпускающиеся в виде моноблока. Используются для систем горячего водоснабжения;
• трехходовые.

Преимущества пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники имеют следующие преимущества по сравнению с другими видами:

Уменьшение площади, которое занимает теплообменное оборудование.

Способность к самоочищению теплообменника.

Высокий коэффициент теплопередачи.

Маленькие потери давления.

Уменьшение расхода электроэнергии.

Простота ремонта оборудования.

Небольшое время, необходимое для ремонта оборудования.

Небольшая величина недогрева.

Компактность

Основной фактор, играющий большую роль при компоновке и размещении оборудования — его компактность. Размеры пластинчатого теплообменника меньше, чем, например, кожухотрубного. Более высокое значение коэффициента теплопередачи позволяет достичь и более компактных размеров. Так, теплопередающая поверхность составляет 99,0 — 99,8% от общей площади пластины.

Далее, все подсоединительные порты находятся на его неподвижной плите, что делает монтаж и подключение теплообменника значительно более простым. Кроме того, для ремонтных работ требуется значительно меньше площади, чем при ремонте теплообменников другого типа.

Небольшая величина недогрева

Движение теплоносителя по каналам тонким слоем, высокая турбулентность его потока обеспечивает высокий коэффициент теплоотдачи. При этом гофрированная поверхность пластины дает возможность получить турбулентный поток уже при относительно небольших скоростях движения потока теплоносителя. Поэтому величина недогрева в этом случае при расчетных режимах работы достигает 1-2 оС, в то время как для кожухотрубных теплообменников в лучшем случае эта величина составляет 5-10 оС.

Низкие потери давления

Конструктивная особенность пластинчатых теплообменников позволяет уменьшать гидравлическое сопротивление, например, за счет плавного изменения общей ширины канала. Кроме этого, максимальная величина допустимых гидравлических потерь может быть уменьшена увеличением количества каналов в теплообменнике. В свою очередь, уменьшение гидравлического сопротивления снижает расход электроэнергии на насосах.

Небольшие трудозатраты при ремонте теплообменника

Периодические ремонты оборудования всегда связаны со сборно- разборочными работами. Демонтаж кожухотрубного теплообменника — это весьма сложное инженерное мероприятие. Для демонтировки и извлечения пучка труб необходимо использование подъемных механизмов и весь процесс разборки занимает достаточно много времени. При ремонте пластинчатого теплообменника применение подъемных механизмов не требуется. С ремонтом свободно и достаточно быстро справится бригада в 2-3 человека.

Кроме того, мощность теплообменника может быть плавно изменена увеличением поверхности теплообмена. Это его особенность важна, когда, например, при расширении производства, возникает необходимость увеличения мощности теплообменного оборудования. В этом случае достаточно, не заменяя всего теплообменника, прибавить нужное количество пластин.

Область применения

• Охлаждение воды на промышленных ТЭС
• В сталелитейном производстве
• Автомобильная промышленность
• В системах отопления, водоснабжения и вентиляции в любых зданиях применяются пластинчатые теплообменники разборного типа;
• Пластинчатые теплообменники используются на производстве в системе душевых сеток;
• Воду в бассейнах подогревают часто именно пластинчатыми теплообменниками;
• Пластинчатые теплообменники служат для охлаждения жидких пищевых продуктов, гидравлического, трансформаторного и моторного масел;
• Для систем напольного отопления используют пластинчатые теплообменники разборные;
• Теплоснабжение небольших районов или высотных зданий обеспечивается зачастую пластинчатыми теплообменниками.

Пластинчатые теплообменники: особенности применения

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.

1. Термически жесткое. Канавки расположены под углом в 30°. Пластины с жестким рифлением имеют максимальную теплопроводность, но не выдерживают высокое давления со стороны циркулирующего теплоносителя.
2. 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.

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

2. Многоходовые агрегаты. Их используют в тех случаях, когда разница между температурами жидкостей не слишком высока. Теплоноситель и нагреваемая среда движутся в разных направлениях.
3. 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.

1. Нефтедобывающая промышленность. Оборудование используют для охлаждения перерабатываемых энергоресурсов.
2. Системы отопления и ГВС. Установки нагревают подаваемые потребителям жидкости.
3. Машиностроение и металлургия. Оборудование применяют для охлаждения станков и техники.
4. Пищевая промышленность. Теплообменники, к примеру, входят в состав пастеризационных установок.
5. 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.

Пластинчатые теплообменные аппараты | ООО «Уралтеплоприбор»

Одним из перспективных направлений в области энергосбережения является применение пластинчатых теплообменников (ПТО). Назначение ПТО – эффективный теплообмен между двумя средами, осуществляющийся через стальные гофрированные пластины, стянутые в пакет через резиновые уплотнения обжимными плитами.

Преимущества разборных пластинчатых теплообменников хорошо известны:

• Высокая эффективность теплообмена и скорость управления его параметрами.
• Компактность и удобство монтажа и эксплуатации.
• Низкая стоимость эксплуатации и большой срок службы
• Большие межсервисные интервалы.
• Возможность изменять мощность и характеристики теплообменника в широком диапазоне без серьезных реконструкций

В теплообменниках нашего производства применяются пластины фирмы «Sondex» (Дания) из нержавеющей стали типа 1.4301 (AISI 304), 1.4401 (AISI 316), 1.4571 (AISI 316Ti) и др. толщиной 0,4-0,6 мм. Ряд пластин насчитывает 50 типов, отличающихся друг от друга эффективной площадью и диаметром отверстий для входа и выхода теплоносителей. Площадь одной пластины варьируется от 0,01м2 до 2,5 м2. Диаметр отверстия изменяется от 32 мм до 500 мм. Кроме того, рельеф рисунка пластины одного типоразмера может быть в двух исполнениях: TL – «термически длинный» тип, и TK – «термически короткий». Толщина обжимной плиты в зависимости от типоразмера, рабочего давления и величины пакета пластин составляет от 12мм до 100мм. Плиты покрыты полимерной краской по специальной технологии. Покрытие обладает высокой адгезией, твёрдостью к истиранию, эластичностью и химической стойкостью. Благодаря этому окраска плиты не имеет сквозных дефектов, возникающих при транспортировке, монтаже и в процессе эксплуатации. Теплообменники сохраняют изначальный вид при длительной эксплуатации в тяжёлых условиях. Материал прокладок – нитрил, витон, EPDM.

Разнообразие формируемых конструкций позволяет оптимально подобрать аппарат с заданным, а не вынужденным запасом поверхности теплообмена, с точным соответствием требуемым условиями технологии расходам, температурам и потерям давления теплоносителей.

Каждый теплообменник проходит всесторонний контроль качества при изготовлении и сборке. Он включает в себя входной контроль комплектующих и гидравлическое испытание готового изделия. Таким образом, еще в процессе производства, исключаются неприятности, связанные с возможными отказами оборудования. Обширный склад пластин и обжимных комплектов позволяет снизить срок изготовления до 8-12 дней. Кроме того, под заказ мы производим теплообменники в специальном исполнении для технологических сред: масла, эмульсии, антифризы, кислоты и т.д.

Максимальное рабочее давление теплообменника – 2,5 МПа, максимальная температура теплоносителя – 180 °С.

Все теплообменники сертифицированы, имеют индивидуальные паспорта с описанием основных характеристик и правил эксплуатации, а также 18-ти месячную гарантию. Комплектуются ответными фланцами и метизами.

Описание пластинчатых и рамных теплообменников

Эта статья написана Дженнифер Келин, экспертом Thermaxx Jackets

Что такое пластинчато-рамный теплообменник?

Концепция теплообменника заключается в использовании труб или других защитных 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 вещества с высокой теплопроводностью для облегчения взаимозаменяемости, тогда как внешний кожух большей камеры изготовлен из пластика или покрыт теплоизоляцией, чтобы предотвратить утечку тепла из обменник.

A Неизолированный пластинчато-рамный теплообменник

Большинство используемых в промышленности теплообменников — кожухотрубные, с воздушным охлаждением или пластинчато-рамные. Обычно 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 можно добавлять или сжимать в зависимости от ситуации.

Пластинчато-рамные теплообменники изготавливаются из гофрированных пластин на каркасе. Такая конструкция создает высокую турбулентность и высокое напряжение сдвига стенки, что приводит к высокому коэффициенту теплопередачи и высокому сопротивлению загрязнению. Жидкости перемещаются внутри теплообменника.В настоящее время счетчик потока двух потоков. Горячая жидкость течет вниз по одной пластине, а холодная — вверх по другой пластине.

Прокладки предотвращают смешивание холодной и горячей жидкости. Альтернативами традиционному уплотнению прокладкой являются пайка и лазерная сварка.

Пластины уложены друг на друга поочередно, чтобы вызвать противоток. Несколько пластин скреплены вместе и запечатаны по краям. Конструкция позволяет двум жидкостям течь в чередующихся направлениях и не смешиваться.Однако тепло может передаваться от одной среды к другой через пластины.

Поскольку разборные пластинчатые и рамные теплообменники легко чистить, они особенно полезны в пищевой и фармацевтической промышленности, где требуется высокая степень санитарии.

Типы пластинчатых теплообменников

Существует четыре основных типа пластинчатых теплообменников:

• Разборные пластинчатые теплообменники используют высококачественные прокладки и конструкцию для герметизации пластин и защиты от утечек.Пластины легко снимаются 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 медной пайкой они обладают высокой устойчивостью к коррозии. Паяные пластинчатые теплообменники эффективны и компактны, что делает их отличным экономичным выбором.
• Сварные пластинчатые теплообменники похожи на разборные пластинчатые теплообменники, но вместо этого пластины сварены вместе.Они чрезвычайно прочны и идеально подходят для перекачки жидкостей с высокими температурами или агрессивных материалов. Поскольку пластины свариваются друг с другом, механическая очистка пластин невозможна, как в случае пластинчатых и рамных теплообменников.
• Полусварные пластинчатые теплообменники представляют собой смесь сварных и разборных пластин. Они содержат пары из двух сваренных вместе пластин, которые затем соединяются с другими парами, поэтому один канал для жидкости сваривается, а другой канал для жидкости герметизируется. В результате получается пластинчатый теплообменник, который прост в обслуживании с одной стороны и способен передавать более интенсивные жидкости с другой.Полусварные теплообменники идеально подходят для перекачки дорогих материалов, поскольку они имеют очень низкий риск потери жидкости.

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

Альтернативы пластинчатым и рамным теплообменникам

Пластинчатые теплообменники не лучший выбор для всех областей применения. В ситуациях, когда между двумя жидкостями существует резкая разница температур, обычно более экономично использовать теплообменник Shell & Tube.В пластинчатом теплообменнике могут быть высокие потери давления из-за большой турбулентности, создаваемой узкими каналами для потока. В случаях, когда требуется низкая потеря давления, можно также рассмотреть теплообменник Shell & Tube.

Трубчатый теплообменник

Кожухотрубный теплообменник состоит из ряда трубок, заключенных в кожух. Теплообмен происходит между одной жидкостью, протекающей по трубкам, в то время как другая жидкость течет по трубкам в кожухе.

Разборные пластинчатые теплообменники могут работать при высоких температурах жидкости из-за температурных ограничений прокладки.Несмотря на эти ограничения, пластинчатые теплообменники являются наиболее эффективным выбором для широкого спектра применений.

Пластинчатые теплообменники сейчас являются обычным явлением, а паяные очень маленькие версии используются в секциях горячего водоснабжения миллионов комбинированных котлов. Высокая эффективность теплопередачи при таком небольшом физическом размере увеличила расход горячей воды в комбинированных котлах. 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 обычно используются пайки.

Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников

Пластинчато-рамные теплообменники имеют 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 позволяет ему иметь такую ​​же теплоемкость, что и кожухотрубный теплообменник, в пять раз больше, чем у теплообменника. размер
• Простота обслуживания и очистки — Тот факт, что пластинчатый и рамный теплообменник можно разбирать, как обсуждалось в предыдущем разделе, упрощает очистку и техническое обслуживание.Пластинчато-рамный теплообменник может быть спроектирован таким образом, чтобы можно было легко добавлять или удалять пластины для увеличения или уменьшения его теплопередающей способности.
• Контроль температуры — Плоский пластинчатый теплообменник хорошо работает при небольшой разнице температур между горячей и холодной жидкостью.

Пластинчатые и рамные теплообменники также имеют некоторые недостатки по сравнению с другими типами теплообменников, а именно:

• Возможность утечки — хотя пластинчатые и рамные теплообменники сконструированы таким образом, чтобы пластины и прокладки между ними были прочно закреплены. При соединении вместе существует большая вероятность утечки, чем при использовании кожухотрубных или спиральных теплообменников.
• Более высокий перепад давления — Узкие проходы для потока жидкости, которые приводят к высокому общему коэффициенту теплопередачи, также приводят к более высокому перепаду давления и, следовательно, к более высокой стоимости перекачки, чем кожухотрубные теплообменники.
• Не подходит для больших перепадов температур жидкости — Плоский пластинчатый теплообменник не работает так же хорошо, как кожухотрубный теплообменник в случаях, когда существует большая разница температур между двумя жидкостями.
• Не работает при очень высоких температурах жидкости — прокладки могут накладывать температурные ограничения для пластинчатых и рамных теплообменников.

Изолирующие пластинчатые и рамные теплообменники

Теплообменники должны быть должным образом изолированы, чтобы снизить тепловые потери. Поскольку осмотр и техническое обслуживание теплообменников являются обычным делом, изоляция на месте нецелесообразна. Обычно теплообменник испытывает температуру прикосновения, которая отличается от температуры окружающей среды, ценное тепло, вероятно, излучается. В случае более крупных теплообменников или установок с несколькими блоками потери энергии могут быть значительными.

Изоляционное покрытие — возможное решение, однако его необходимо повторно наносить каждый раз при проведении технического обслуживания, что является дорогостоящим и трудоемким. Съемная и многоразовая изоляция по индивидуальному заказу является наиболее экономичным и эффективным способом изоляции теплообменников, позволяющим легко включать и выключать теплообменники при необходимости технического обслуживания.

Пластинчатый и каркасный теплообменник с изоляцией ThermaXX Jackets

Узнать больше о изоляционных рубашках Thermaxx для теплообменников

Ознакомиться с примером реализации проекта теплообменника с пластинчатым и рамным теплообменником

Преимущества теплообменника с паяным и разборным теплообменником — Graham

Пластинчатые теплообменники состоят из ряда гофрированных пластин, подвешенных к несущей балке и зажатых между неподвижной и подвижной головками.Пластины теплопередачи обычно изготавливаются из нержавеющей стали, но доступны и из других материалов.

В разборных пластинчатых теплообменниках каждая теплообменная пластина снабжена эластомерной прокладкой, которая изолирует и распределяет технологические жидкости. Головки, обычно называемые крышками каналов, включают в себя соединения, позволяющие поступать технологической жидкости в пакет пластин.

В паяных пластинчатых теплообменниках процесс пайки исключает герметичные соединения, что позволяет использовать более высокое расчетное давление и температуру.

Канал, образованный двумя соседними пластинами, является ключом к высокой эффективности пластинчатого теплообменника. Горячие и холодные жидкости распределяются по чередующимся каналам в противотоке. Этот противоточный поток обеспечивает максимальный тепловой КПД. Структура потока вызывает турбулентность при очень низких числах Рейнольдса, что также способствует высокой скорости теплопередачи. Единицы выбираются индивидуально, чтобы эффективно оптимизировать доступный перепад давления.

Напряжения сдвига жидкости в пластинчатом теплообменнике намного выше, чем в трубчатом теплообменнике.Благодаря этому каналы пластинчатого теплообменника становятся намного чище. Для чистых услуг обычной практикой является предоставление блоков, рассчитанных на 100% требуемой площади. Для загрязненных жидкостей пластинчатые теплообменники могут иметь избыточную площадь 5-10%.

Пластинчатые теплообменники хорошо подходят для приложений, требующих близкого температурного подхода. (Температура приближения определяется как температура горячей жидкости на выходе за вычетом температуры на входе холодной жидкости.) Агрегаты могут достигать температуры, приближающейся к 2 градусам по Фаренгейту.

Преимущества разборных пластинчатых теплообменников Graham UltraHeat

• Экономичные малокапитальные вложения
• Простота установки
• Тяжелый режим
• Низкие затраты на техническое обслуживание
• Компактная модульная конструкция

Преимущества паяных пластинчатых теплообменников Graham MicroHeat

• Высокая производительность
• Более высокое расчетное давление и температура

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Принцип работы пластинчатого теплообменника определяется его конструкцией, функцией и применением.Пластинчатый теплообменник — это класс теплообменников для передачи тепла между двумя жидкостями с помощью металлических пластин. Пластинчатый теплообменник имеет заметное преимущество перед обычными теплообменниками, поскольку жидкости подвергаются воздействию гораздо большей площади поверхности, поскольку жидкости распространяются по пластинам. Это облегчает передачу тепла и значительно увеличивает скорость изменения температуры.

Сегодня пластинчатые теплообменники являются обычным явлением, а очень крошечные паяные теплообменники применяются в частях водонагревателя миллионов комбинированных котлов.Высокий КПД таких малых размеров приводит к увеличению расхода горячей воды (ГВС) комбинированных котлов. Небольшой пластинчатый теплообменник оказывает большое влияние на отопление и горячее водоснабжение. В больших промышленных пластинчатых теплообменниках используются прокладки между пластинами, в то время как меньшие могут быть припаяны.

Пластинчатый теплообменник (ПТО) был впервые изобретен в 1923 году доктором Ричардом Селигманом и произвел революцию в системах косвенного охлаждения и нагрева жидкостей.

Концепция теплообменника заключается в использовании труб или других защитных емкостей для охлаждения или нагрева одной жидкости путем передачи тепла между ней и другой. В большинстве случаев теплообменник состоит из спиральной трубы, содержащей одну жидкость, проходящую через камеру, содержащую другую жидкость. Стенки трубок обычно изготавливаются из металла или другого материала с высокой теплопроводностью, чтобы помочь механизму обмена, в то время как внешний корпус большего корпуса изготовлен из пластика или покрыт теплоизоляцией для предотвращения утечки тепла из теплообменника.

Основы пластинчатого теплообменника

В этом разделе мы подробно описываем принципы работы пластинчатого теплообменника под заголовками, касающимися конструкции, конфигурации, распределения потока и теплопередачи.

Пластинчатый теплообменник

Конструкция пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник состоит из ряда параллельных пластин, расположенных одна над другой, образуя серию каналов для потока жидкости между ними.Пространство между двумя соседними пластинами образует канал, по которому течет жидкость. Впускные и выпускные отверстия в углах пластины позволяют горячим и холодным жидкостям протекать через чередующиеся каналы в теплообменнике

, в результате чего пластина всегда контактирует с горячей жидкостью с одной стороны, а с другой — с холодной.

Размер тарелки может составлять от нескольких квадратных сантиметров (100 мм на 300 мм) до 2 или 3 квадратных метров (1000 мм на 2500 мм). Количество пластин в отдельном теплообменнике колеблется от десяти до нескольких сотен, благодаря чему площадь поверхности обмена достигает тысяч квадратных метров.

На следующем рисунке показан поток через пластинчатый теплообменник. Как видно на рисунке, жидкость делится на несколько параллельных потоков, чтобы создать идеальный противоток.

Поток жидкости через пластинчатый теплообменник (Ссылка: quora.com )

Обычно эти пластины гофрированы для увеличения турбулентности, поверхности теплообмена, скорости теплообменника и повышения механической жесткости теплообменника. Гофру получают холодной ковкой листового металла толщиной от 0.От 3 мм до 1 мм.

Турбулентный поток в пластинчатом теплообменнике (Ссылка: intechopen.com )

Наиболее часто используемые материалы для пластин — нержавеющая сталь (AISI 304, 316), титан и алюминий.

Конфигурация пластинчатого теплообменника

Гофры на пластинах перемещают жидкость по извилистому пути, создавая расстояние от 1 до 5 миллиметров между двумя соседними пластинами.

Жидкости могут проходить через каналы последовательно (менее распространенное решение) или параллельно, создавая противоточные конфигурации.

Последовательная конфигурация используется для случаев с низким расходом, но с большим тепловым скачком; Самая большая проблема — это высокий перепад давления и неполный противоток.

Параллельная конфигурация с противоточными каналами используется для высоких расходов с посредственным перепадом температуры и является наиболее широко используемой конфигурацией.

Когда существует большая разница между расходами (или максимально допустимым падением давления) двух жидкостей, теплообменник может работать дважды с более низким расходом жидкости (или более высокими потерями), чтобы сбалансировать значения падения давления или удельный расход каналов ставки.

Одна из наиболее типичных проблем пластинчатых теплообменников — это нерегулярная подача всех каналов параллельно. Жидкость имеет тенденцию распределяться больше в первых каналах, чем в последних каналах, чтобы уравновесить падение давления.

По мере увеличения количества тарелок даже распределение уменьшается. Таким образом, общая производительность теплообменника снижается.

Пластины пластинчатого теплообменника могут создавать вертикальные или диагональные потоки, в зависимости от расположения прокладок. Для вертикальных потоков вход и выход конкретного потока расположены на одной стороне теплообменника, а для диагональных потоков они расположены на противоположных сторонах.

Сборка пакета пластин включает в себя чередование конфигураций пластин «А» и «В» для соответствующих потоков. Для установки пакета пластин в режиме вертикального потока требуется подходящее расположение прокладок, поскольку конфигурации A и B эквивалентны (они повернуты на 180 °, как показано на следующем рисунке, часть a). Это невозможно для диагональных потоков, для которых требуются оба типа монтажных пластин.

Вертикальные (a) и диагональные (b) проточные пластины (Артикул: intechopen.com )

Распределение потока в пластинчатом теплообменнике

Простейшим типом пластинчатого теплообменника является такой, в котором обе жидкости имеют только один канал, поэтому направление потоков жидкости не изменяется. Этот тип известен как однопроходная конструкция 1-1 и делится на два подмножества: противоток и параллельный поток.

Заметным преимуществом однопроходной конструкции является то, что входы и выходы жидкостей могут быть установлены на неподвижной пластине, что упрощает обслуживание и очистку оборудования, не прерывая работу трубы.Эта конструкция известна как U-образная и является наиболее распространенной однопроходной конструкцией. Другой однопроходной конструкцией является Z-образное расположение, при котором через обе концевые пластины имеются впускные и выпускные отверстия для жидкости.

U- и Z-расположение однопроходного пластинчатого теплообменника показано на следующем рисунке.

U-образное расположение (левый рисунок) и Z-образное расположение (правый рисунок) однопроходного ПТО (Ссылка: intechopen.com )

Противоток, когда токи текут в противоположных направлениях, обычно предпочтительнее параллельного потока, где токи текут в том же направлении из-за более достижимого теплового КПД.

Многопроходные устройства также могут использоваться для увеличения теплопередачи или скорости потока жидкости. Эти устройства обычно требуются в случаях, когда существует значительная разница между расходами токов.

Многопроходная компоновка пластинчатых теплообменников (Ссылка: intechopen.com )

Пластинчатый теплообменник Теплопередача

Общая скорость теплопередачи между жидкостями, проходящими через пластинчатый теплообменник, может быть выражена следующим уравнением:

Q = UA \ Delta T_ {m}

где U, A и ∆T _м — это общий коэффициент теплопередачи, общая площадь пластины и эффективная средняя разница температур соответственно.Общую площадь пластины можно рассчитать следующим образом:

A = N_pA_p

N _p и A _p — количество пластин (кроме концевых пластин) и площадь каждой пластины. Кроме того, общий коэффициент теплопередачи выражается как:

U = \ frac {1} {\ frac {1} {h_ {hot}} + \ frac {1} {h_ {cold}} + \ frac { t_P} {k_p} + R_ {f, hot} + R_ {f, cold}}

где h _hot и h _cold — коэффициенты конвективной теплопередачи горячей и холодной жидкости, соответственно.t _p и k _p — толщина и проводимость пластин соответственно. Наконец, R _{f, горячий} и R _{f, холодный} являются факторами загрязнения горячих и холодных жидкостей.

Существует два основных метода, используемых для расчета теплопередачи в пластинчатом теплообменнике: средняя логарифмическая разница температур (LMTD) и тепловая эффективность. В первом подходе скорость теплопередачи определяется следующим уравнением:

Q = UA (F \ mathit {\ Delta} T_ {lm})

ΔT _лм — это средняя логарифмическая разница температур, выражается следующим уравнением, а F — поправочный коэффициент, зависящий от конфигурации теплообменника.

\ mathit {\ Delta} T_ {lm} = \ frac {\ mathit {\ Delta} T_1- \ mathit {\ Delta} T_2} {{{ln}} ln \ \ frac {\ mathit {\ Delta } T_1} {\ mathit {\ Delta} T_2} \}

Разница температур в приведенном выше уравнении дана для теплообменника с параллельным потоком следующим образом:

\ mathit {\ Delta} T_1 = T_ {hot , \ in} -T_ {cold, \ in}

\ mathit {\ Delta} T_1 = T_ {hot, \ out} -T_ {cold, \ out}

И для противоточного теплообменника:

\ mathit {\ Delta} T_1 = T_ {горячий, \ in} -T_ {холодный, \ out}

\ mathit {\ Delta} T_1 = T_ {горячий, \ out} -T_ {холодный, \ in }

Второй подход основан на определении эффективности теплообменника как отношения фактической теплопередачи к максимальной теоретической теплопередаче:

\ varepsilon = \ frac {Q} {Q_ {max}}

Q_ {max} = {\ left (\ dot {m} c_p \ right)} _ {min} {\ mathit {\ Delta} T} _ {max}

Текущее значение l теплопередача управляется с использованием баланса энергии:

Q = {\ left (\ dot {m} c_p \ right)} _ {hot} (T_ {hot, in} -T_ {hot, out})

Q = {\ left (\ dot {m} c_p \ right)} _ {cold} (T_ {cold, out} -T_ {cold, in})

Чтобы узнать больше об эффективности нагрева обменник, перейдите по этой ссылке.

Типы пластинчатых теплообменников

Существует два основных типа пластинчатых теплообменников, включая паяные пластинчатые теплообменники (ППТО) и пластинчатые и рамные теплообменники.

Пластинчатые и рамные теплообменники

Пластины образуют раму, в которой пластины прижимаются с помощью коллекторов и стяжных стержней в пластинчатом теплообменнике, а прокладки поддерживают уплотнение. В дополнение к их герметизирующему эффекту, прокладка направляет поток жидкостей и размещается вдоль канавок на краях пластин.

Максимальная температура, используемая для герметизации теплообменников, составляет от 80 до 200 ° C, а давление можно повысить до 25 бар. Прокладки существуют из бутилового или силиконового каучука различных типов.

Основные характеристики этого типа теплообменника следующие:

• Быстрая и легкая разборка для очистки деталей и контроля операций.
• Совместимость с изменяющимися условиями работы за счет добавления или удаления нагревательных пластин для изменения установленного теплового потока.
• Предотвращение загрязнения другой жидкости из-за утечки жидкости из-за неполной герметизации шайб и ее отвода.
• Ограничение максимальных значений давления и температуры из-за работы прокладок.
• Возможность использования материалов, плохо приспособленных к пайке, например титана.
• Высокая стоимость из-за конструкции пресс-форм, прессов и всех этапов строительства.
• Дороговизна прокладок.

Пластинчато-рамный теплообменник (Артикул: process-heating.com )

Паяные пластинчатые теплообменники

Паяные пластинчатые теплообменники не имеют коллектора, стяжных стержней или прокладок, поскольку пластины паяны в печах при температуре 1100 ° C. На этапе сборки лист припоя (обычно медь, но также никель) помещается между пластинами, плотно прижимается и затем запекается в течение нескольких часов. Теплообменник ППТО компактнее и легче теплообменника с прокладками.

Путь горячего и холодного потока в паяном пластинчатом теплообменнике (Артикул: autonomboilers.com )

Точки пересечения между двумя гофрами соединенных пластин создают плотную сеть точек контакта, которые обеспечивают герметичность и вызывают завихрения потоков, улучшающих теплообмен. Таким образом, существует высокая турбулентность жидкостей даже при низких входных скоростях, и поток достигает от ламинарного до турбулентного при низких скоростях потока.

Сразу становится понятно, что путь, создаваемый жидкостями, хаотичен. На самом деле сечение постоянно меняется. Главный недостаток этих обменников в том, что они несъемные.Поэтому техническое обслуживание и очистка нецелесообразны или, по крайней мере, сложны, и нет гибкости, потому что количество пластин не может быть изменено вообще. Поверхность пластин гофрирована для увеличения турбулентности жидкости в каналах.

Оценка пластинчатого теплообменника

Снаружи все пластинчатые теплообменники выглядят одинаково. Внутри них есть отличия в деталях конструкции пластин и применяемых технологиях уплотнения.Следовательно, при оценке пластинчатого теплообменника важно изучить детали продуктов и проанализировать этапы исследований и разработок, проводимых производителем, послепродажного обслуживания и наличия запасных частей.

Важной особенностью, которую следует учитывать при оценке теплообменника, является гофрированная форма теплообменника. Гофры бывают двух типов: переходные и шевронные. Как правило, большее улучшение теплопередачи через шевроны достигается за счет увеличения падения давления.Таким образом, они используются чаще, чем переплетающиеся гофры.

Пластинчатый теплообменник типа Chevron, вид сверху и изометрические изображения (Ссылка: sciencedirect.com )

Существует множество методов модификации для повышения эффективности теплообменников, каждый из которых крайне сомнительно поддерживать коммерческим симулятором. Более того, некоторые эксклюзивные данные могут никогда не быть предоставлены производителями устройств улучшения теплопередачи. Но это не означает, что инженеры не проводили никаких предварительных измерений новых технологий.

Основная цель использования рентабельного теплообменника вместо использования традиционного теплообменника должна достигаться за счет улучшения теплообменника. Способность к обрастанию, надежность и безопасность — это другие факторы, на которые необходимо обратить внимание.

Периодическая очистка или очистка на месте — это наиболее эффективный способ смыть отходы и грязь, которые со временем снижают эффективность теплообменника. Этот метод требует опорожнения пластинчатого теплообменника с обеих сторон, а затем его изоляции от жидкости в системе.Воду следует смыть с обеих сторон, чтобы она стала полностью прозрачной. Для достижения наилучшего эффекта промывку следует проводить регулярно в обратном направлении.

Когда все будет готово, пора применить циркулярный насос и резервуар для раствора для переноса чистящего средства, убедившись, что оно совместимо с прокладками и пластинами пластинчатого теплообменника. Наконец, необходимо снова промыть систему водой, чтобы сбросить поток.

Пластинчатый теплообменник Преимущества и недостатки

В этом разделе мы упомянем некоторые сильные и слабые стороны пластинчатых теплообменников по сравнению с кожухотрубными теплообменниками.

Преимущества

• Простая разборка и различные конфигурации пластин обеспечивают гибкость пластинчатых теплообменников для совместимости с новыми технологическими процессами путем простого добавления, удаления или перестановки пластин.
• Узкие каналы между соседними пластинами пропускают небольшой объем жидкости, содержащейся в пластинчатом теплообменнике. Таким образом, устройство быстро реагирует на изменения с коротким временем задержки, поэтому температуру легко контролировать.
• Производство пластинчатых теплообменников практически недорого.
• По сравнению с рекуперацией тепла кожухотрубных теплообменников всего лишь 50%, до 90% тепла рекуперируется в пластинчатых теплообменниках из-за гофрирования пластин и небольшого гидравлического диаметра, вызывающего повышенную турбулентность и высокую скорость теплопередачи.
• При одинаковой площади теплообмена пластинчатые теплообменники часто занимают на 80% меньше места, чем кожухотрубные теплообменники.

Недостатки

• Важным недостатком пластинчатых теплообменников являются стандартные пластинчатые прокладки, которые не выдерживают давления выше 25 атм и температур более 160 ° C, вызывающих утечку.
• Гофрированная конфигурация пластин и небольшие проточные пространства вызывают высокий перепад давления из-за трения, что увеличивает расходы на перекачивание.
• Трение между пластинами может вызвать износ и, как следствие, образование небольших отверстий, которые сложно обнаружить.
• Хотя иногда пластинчатые теплообменники могут использоваться в процессах конденсации или испарения, они не рекомендуются для газов и паров из-за ограниченного пространства внутри каналов и ограничений по давлению.
• Другим ограничением является использование пластинчатых теплообменников при обработке высоковязких жидкостей или жидкостей, содержащих волокнистый материал, из-за связанных с этим высокого перепада давления и проблем с распределением потока.

Пластинчатые теплообменники | Пластинчатые и рамные теплообменники

Теплообменник Альфа Лаваль

Разборные пластинчатые теплообменники (ПТО) удовлетворяют практически всем требованиям к теплопередаче. Они очень гибкие, с широким спектром моделей.Размеры соединений варьируются от 1 ″ до 16 ″. Доступны самые разные материалы пластин, такие как нержавеющая сталь 316, 304 и титан. Также доступны другие сплавы для коррозионных применений, такие как хастеллой, никель и монель.

Плоский пластинчатый теплообменник передает тепло между двумя разными жидкостями с помощью металлических пластин для разделения жидкостей. Жидкости перемещаются между зазорами в пластинах. Пластины гофрированы в виде шеврона, вызывая сильную турбулентность жидкости. Высокая турбулентность и большая площадь поверхности пластин приводят к более высокой эффективности теплопередачи, чем у обычных кожухотрубных теплообменников.

Преимущества пластинчатых теплообменников:

• Поскольку структура потока вызывает высокую турбулентность жидкостей через альтернативные каналы — это приводит к более высокой скорости теплопередачи, что позволяет использовать более компактную конструкцию, что снижает затраты на материалы, поскольку требования к поверхности теплопередачи намного ниже, чем у обычного теплообменника.
• Высокая турбулентность приводит к меньшему засорению, а значит, к сокращению времени простоя на техническое обслуживание.
• Легко увеличивайте мощность при необходимости расширения за счет добавления пластин в теплообменник.
• Может открываться, не затрагивая трубопровод.
• Более близкая температура до 2 ° F максимизирует рекуперацию тепла для широкого спектра применений.
• Минимальное пространство, необходимое для открытия или закрытия теплообменника, упрощает обслуживание.
• Идеально подходит для установки на салазках.

Принцип потока пластинчатых и рамных теплообменников:

Пластинчато-рамочный теплообменник состоит из пакета тонких металлических пластин с отверстиями для прохождения жидкостей.Пластины гофрированы, что означает, что каждая пара соседних пластин в теплообменнике образует канал. Каждый второй канал открыт для той же жидкости. Между каждой парой пластин есть резиновая прокладка, которая предотвращает смешивание жидкостей и утечку в окружающую среду.

Когда среда входит в пластинчатый теплообменник и рамный теплообменник через соединения в раме, она направляется через альтернативные каналы посредством уплотнения. Теплая жидкость протекает через все остальные каналы, а холодная жидкость — через каналы между ними.Таким образом, тепло передается от теплой жидкости к более холодной через разделительную стенку, то есть материал пластины. Гофры поддерживают пластины против перепада давления и создают турбулентный поток в каналах. В свою очередь, турбулентный поток обеспечивает высокую эффективность теплопередачи, что делает пластинчатый теплообменник очень компактным по сравнению с традиционным кожухотрубным теплообменником.

Пластинчатый теплообменник с двойными стенками:

Для жидкостей, которые необходимо хранить отдельно

Пластинчатый теплообменник с двойными стенками * — это технический прорыв в области теплообмена сред, между которыми может произойти враждебная или нежелательная реакция, если две жидкости должны смешаться.Таким образом, пластинчатый теплообменник с двойными стенками является новой альтернативой традиционному теплообменному оборудованию, такому как двухстенный кожухотрубный теплообменник, трехтрубный кожухотрубный теплообменник, двухконтурный промежуточный охладитель и змеевики для косвенного нагрева.

Посмотрите анимацию ниже, чтобы узнать, как работает пластинчатый теплообменник, раскрывая основы и принципы работы разборных пластинчатых теплообменников Альфа Лаваль.

Ознакомьтесь со всеми нашими теплообменниками здесь

Пластинчатый теплообменник

благодаря своей низкой стоимости, гибкости, простоте обслуживания и высокой тепловой эффективности не имеет себе равных среди теплообменников любого типа.

История

Первый коммерчески успешный пластинчатый теплообменник в мире был представлен в 1923 году доктором Ричардом Селигманом, основателем компании Aluminium Plant and Vessel Company Ltd., широко известной сегодня как APV. Самый первый пластинчатый и рамный теплообменник Paraflow был сконструирован из литых пластин из пушечной бронзы и заключен в раму, которая установила стандарт для современных компьютерных тонких металлических пластинчатых теплообменников, известных во всем мире.

Функция пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник — это устройство, которое непрерывно передает тепло от одной среды к другой без добавления энергии в процесс.Основная концепция пластинчато-рамного теплообменника — это две жидкости, текущие по обе стороны тонкой гофрированной металлической пластины, поэтому тепло может легко передаваться между ними.
Пластины сжимаются с помощью стяжных болтов между неподвижной частью рамы (называемой головкой) и подвижной частью рамы (называемой толкателем).
Эффективность пластинчатого теплообменника занимает меньше места на полу по сравнению с другими типами теплообменного оборудования и легче по весу.

Изображение принадлежит WCR

Конструкция пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник спроектирован с однопроходным или многопроходным потоком, в зависимости от условий эксплуатации.Для большинства задач подходит однопроходное решение, которое часто является предпочтительным, поскольку оно сохраняет все соединения на неподвижной части рамы и, следовательно, упрощает разборку. Однако многопроходный режим требуется при низких расходах или при близких температурах приближения. Другие факторы, такие как высота потолка здания или ограничения пространства для работы с большими пластинами, часто приводят к решению использовать многопроходные и, следовательно, больше и меньшие пластины.

Типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники Paraflow
Paraflow — это оригинальный пластинчатый теплообменник, разработанный APV для обеспечения максимальной эффективности и рентабельности при работе с широким спектром приложений теплопередачи.Установки бывают разных конфигураций, а именно:

• Одностенные разборные пластинчатые теплообменники (Paraflow) — традиционный пластинчато-рамный теплообменник
• Пластинчатые теплообменники с двойными стенками (Duo-Safety) — используются для предотвращения перекрестного загрязнения жидкостей
• Полусварные (Paraweld) пластинчатые парные пластинчатые теплообменники — без прокладок на одном канале пластины, прокладки на другой стороне для максимальной гибкости и безопасности

Пластинчатые теплообменники ParaBrazed
Теплообменники ParaBrazed представляют собой компактные и экономичные устройства, разработанные для обеспечения высокого теплового КПД при сохранении более низких перепадов давления.Это идеальный выбор для многих одно- и двухфазных применений теплопередачи в промышленности и холодильном оборудовании.

Гибридный теплообменник — цельносварная конструкция
Цельносварной гибридный теплообменник сочетает в себе преимущества пластинчато-рамного теплообменника с преимуществами трубчатого теплообменника.

Пластинчатый теплообменник
— принцип работы

Преимущества пластинчатых теплообменников

Легко снимается и чистится

• Пластинчатые теплообменники легко чистить, снимая стяжные болты и сдвигая назад подвижную часть рамы.Затем пакет пластин можно проверить, очистить под давлением или, при необходимости, снять для ремонта.

Расширяемый

• Очень важной особенностью пластинчатого теплообменника является его расширяемость. Повышение требований к теплопередаче означает простое добавление пластин вместо покупки нового теплообменника, что экономит время и деньги.

Высокая эффективность

• Из-за спрессованных рисунков в пластинах и относительно узких зазоров достигается очень высокая турбулентность при относительно низкой скорости жидкости.Это в сочетании с противонаправленным потоком приводит к очень высоким коэффициентам теплопередачи.

Компактный размер

• В результате высокой эффективности требуется меньшая площадь теплопередачи, в результате чего теплообменник намного меньше, чем было бы необходимо для того же режима работы с другими типами теплообменников. Обычно пластинчатому теплообменнику требуется от 20 до 40% пространства, необходимого для кожухотрубного теплообменника.

Температура близкого подхода

• Те же особенности, которые придают пластинчатому теплообменнику его высокую эффективность, также позволяют достигать близких температур, что особенно важно при рекуперации и регенерации тепла.Возможна приближение к температуре 0,5 ° C.

Несколько обязанностей в одном подразделении

• Пластинчатый теплообменник может быть собран секциями, разделенными простыми разделительными пластинами или более сложными разделительными рамками с дополнительными соединениями. Это позволяет нагревать, регенерировать и охлаждать текучую среду в одном теплообменнике или нагревать или охлаждать несколько текучих сред с помощью одного и того же источника охлаждения или нагрева.

Меньше обрастания

• Очень высокая турбулентность достигается за счет рисунка пластин, множества точек контакта и узкого зазора между пластинами.Это в сочетании с гладкой поверхностью пластины значительно снижает образование отложений по сравнению с другими типами теплообменников.

Снижение затрат

• Высокие коэффициенты теплопередачи означают меньшую площадь теплопередачи и меньшие размеры теплообменников, а иногда даже меньше теплообменников.

Ссылка (а): APV | WCR GROUP

Описание пластинчатого теплообменника (PHE)

Введение

Пластинчатые теплообменники — один из наиболее распространенных типов теплообменников, используемых сегодня; Другим распространенным типом теплообменников является кожухотрубный теплообменник .Спиральный теплообменник также используется в промышленности, но его использование незначительно по сравнению с двумя другими типами теплообменников.

Пластинчатые теплообменники получили широкое распространение во всем мире машиностроения, потому что они эффективны, , надежны, и относительно просты в обслуживании .

Пластинчатый теплообменник в сборе

Компоненты пластинчатого теплообменника (PHE)

Пластинчатые теплообменники состоят из относительно небольшого количества частей.Поскольку пластинчатые теплообменники используются для передачи тепла, им требуются входы , и выходы , , где текущие среды — или жидкости — могут входить и выходить из теплообменника. Жидкость может быть жидкостью или газом . Поскольку флюиды часто считаются только жидкими, мы будем использовать термин текучая среда , чтобы избежать путаницы.

Пластинчатый теплообменник (изображение в разобранном виде)

Прокладки и пластины используются для разделения текучих сред и предотвращения их смешивания; прокладки приклеиваются только к одной стороне каждой пластины.Пластины навешиваются на несущую штангу и прижимаются друг к другу с помощью зажимных болтов . Когда пластины сжимаются вместе, они называются «пакетом пластин ». Направляющая штанга обеспечивает правильное выравнивание пластин при открытии и закрытии пакета пластин.

Компоненты пластинчатого теплообменника

Последними представляющими интерес компонентами являются две крышки на противоположных концах пакета пластин. Одна крышка подвижна, а другая зафиксирована.Подвижная крышка и неподвижная крышка также иногда упоминаются как пластина рамы и пластина давления . Обратите внимание, что входы и выходы крепятся только к неподвижной крышке.

Как работают пластинчатые теплообменники

Видео ниже представляет собой отрывок из нашего онлайн-курса по теплообменникам .

В этой статье мы будем предполагать, что гипотетический пластинчатый теплообменник имеет две текучие среды: одна холодная, а другая горячая.Горячая среда должна охлаждаться холодной, и это будет происходить в пластинчатом теплообменнике.

Горячая среда поступает в теплообменник через вход горячей среды. Прокладки направляют горячую среду по мере ее прохождения через теплообменник . Каждая пластина имеет чередующегося рисунка прокладки . Горячая среда течет в пространство между парой пластин, но не течет в пространство между следующей парой пластин, потому что прокладки препятствуют этому.Процесс продолжается так, что каждый второй набор пластин заполняется горячей текучей средой.

Прокладки пластинчатого теплообменника

В то же время холодная среда входит в теплообменник через вход для холодной среды, но на этот раз прокладки расположены так, чтобы позволить холодной среде течь в пространство, где нет горячей среды. Теплообменник теперь заполнен как горячей, так и холодной текучей средой. Каждая среда вытекает из соответствующего выпускного отверстия, и процесс является непрерывным.

Обратите внимание, что две текущие среды всегда прилегают друг к другу по всему теплообменнику. Таким образом, текущая среда имеет форму потока горячий, холодный, горячий, холодный поток, когда они протекают через теплообменник. Обе текущие среды полностью отделены друг от друга прокладками и пластинами, они не смешивают .

Чередование холодного / горячего режима

Из-за непосредственной близости протекающих сред между ними происходит обмен теплом.Горячая среда нагревает пластину, и пластина передает часть этого тепла холодной текучей среде; таким образом, температура горячей среды снижается, а температура холодной среды увеличивается.

Конструкция пластинчатого теплообменника

Пластины — основная причина такой эффективности пластинчатых теплообменников.

Пластины пластинчатого теплообменника могут показаться простой конструкцией, но каждая пластина полна интересных конструктивных особенностей.Например:

• Когда пластины сжимаются вместе, образуя пакет пластин, зазор между каждой из пластин очень мал , что обеспечивает хороший тепловой контакт между двумя текущими средами. Зазор между пластинами также известен как « зазор ».
• Пластины имеют толщину , толщину и большую площадь поверхности контакта , что обеспечивает каждой пластине высокую скорость теплопередачи.
• Пластины изготовлены из материала с высокой теплопроводностью , что дополнительно увеличивает скорость теплопередачи.
• Гофры на поверхностях пластин предотвращают ламинарный поток и способствуют турбулентному потоку , который увеличивает скорость теплопередачи, а также снижает вероятность накопления отложений на поверхностях пластин.

• Гофры также служат для придания жесткости пластинчатой ​​конструкции, что позволяет использовать более тонкую пластину. по сравнению с пластиной, которая не имеет гофров.Обратите внимание, что гофры пластины иногда называют рисунком « елочка, ».

Гофрированный узор в елочку

Пластины — не единственная деталь пластинчатого теплообменника с обширными конструктивными особенностями, прокладки также имеют интересные конструктивные особенности:

• Прокладки способны поддерживать уплотнение между пластинами даже при изменении давления и температуры в системе.
• Отверстия в каждой прокладке, известные как индикаторы , используются для определения протекающих прокладок .Эта функция позволяет операторам заменять пораженную пластину до того, как протекающая среда просочится через следующую прокладку и загрязнит другую текущую среду.

Контрольная лампа пластинчатого теплообменника

• Поскольку прокладки направляют поток через теплообменник, важно, чтобы они были установлены в правильном порядке. По этой причине прокладки часто снабжены маркировкой , чтобы операторы могли проверить, что каждая пластина установлена ​​в правильном порядке по всему пакету пластин.Другой способ убедиться в правильности порядка стопки пластин — это нанести распылением краску по диагонали по всей стопке пластин , когда она собрана.

Пакет пластин с диагональной линией

• Хотя до сих пор в этой статье мы показали только две конструкции прокладок, их три! Прокладки чередуются по всему теплообменнику , за исключением первой и последней пластин в пакете пластин, которые прижимаются к неподвижным и подвижным крышкам.Пластины, которые прижимаются к неподвижной и подвижной крышкам, известны как начало и концевые пластины из-за их положения в стопке пластин. Назначение начальной и концевой пластин — предотвратить поток в пространство между неподвижной крышкой и стартовой пластиной, а также предотвратить поток в пространство между подвижной крышкой и концевой пластиной. Таким образом, крышки активно не используются для теплообмена; это имеет смысл, поскольку крышки достаточно толстые, не имеют гофр и плохо подходят для теплообмена.

Прокладки пластин (прокладка концевой пластины показана справа)

Изменение холодопроизводительности

Есть несколько способов изменить холодопроизводительность пластинчатого теплообменника:

• Отрегулируйте выпускные клапаны так, чтобы поток увеличивался или уменьшался; этот метод полезен, потому что не происходит демонтажа теплообменника. Не дросселируйте / регулируйте впускные клапаны , так как это может привести к истощению теплообменника и вызвать локальный перегрев.
• Увеличьте или уменьшите количество пластин в стопке пластин . Увеличение количества пластин в стопке пластин приводит к соответствующему увеличению охлаждающей способности. Уменьшение количества пластин в стопке пластин приводит к соответствующему снижению охлаждающей способности. Короче говоря, больше пластин означает большую охлаждающую способность, а меньшее количество пластин означает меньшую охлаждающую способность.
• Используйте однопроходную или многопроходную конструкцию . Однопроходные теплообменники позволяют двум текущим средам проходить друг мимо друга только один раз.Многопроходные теплообменники позволяют протекающим средам проходить друг мимо друга несколько раз. В большинстве пластинчатых теплообменников используется однопроходная конструкция.

Однопроходная и многопроходная конструкция

Типы потока

Поток через пластинчатый теплообменник может быть параллельным , поперечным или счетчиком . В пластинчатых теплообменниках обычно используется противоток, поскольку это наиболее эффективный тип потока для передачи тепла.Противоток иногда называют противотоком .

Параллельный, встречный и перекрестный поток

Рекомендации по проектированию

Поскольку пластинчатые теплообменники используются в широком диапазоне применений, они должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать условия процесса, в которых они работают, включая коррозионные и эрозионные среды. Пластинчатые теплообменники можно изготавливать из различных материалов, включая металлы, сплавы и пластмассы.Различные материалы делают пластинчатый теплообменник более подходящим для различных применений. Например, если конкретная текучая среда агрессивно реагирует при контакте с определенными металлами, вместо нее можно использовать материалы на основе полимеров, такие как тефлон.

Преимущества пластинчатого теплообменника

Пластинчатые теплообменники обладают многочисленными преимуществами:

• Пластинчатые теплообменники весят меньше , занимают меньше места и на более эффективны по сравнению с другими конструкциями теплообменников того же размера.
• Замена и очистка пластин — простая задача , потому что стопку пластин можно легко открыть.
• И в отличие от кожухотрубных теплообменников, пластинчатые теплообменники не требуют дополнительного места для демонтажа .

Недостатки пластинчатого теплообменника

Но есть и недостатки пластинчатых теплообменников:

• Пластинчатые теплообменники обычно на дороже , чем теплообменники других конструкций.
• Если имеется протекающая прокладка, из-за которой одна текучая среда смешивается с другой, негерметичная пластина часто бывает трудно обнаружить .
• Замена пластинчатых прокладок на месте может быть трудной или невозможной . Некоторые пластинчатые прокладки необходимо вернуть производителю для замены, что требует как времени, так и денег.
• Когда пластины сжимаются вместе, образуя пакет пластин, зазор между каждой из пластин небольшой, это , увеличивает вероятность засорения с соответствующим уменьшением теплопередачи.
• При повторной сборке пакета пластин, чрезмерное затягивание зажимных болтов может привести к раздавливанию пластин , которое повреждает гофры пластин и выдавливает прокладки. Если прокладки выдавлены, пластина больше не будет герметично закрыта.
• Пластинчатые теплообменники не подходят для систем с высоким давлением, так как уплотнения могут сойтись под давлением системы; эта ситуация упоминается как « выдув прокладки ». Однако эту проблему можно обойти, используя конструкцию без прокладки ; в этих конструкциях обычно используются паяные или сварные пластины .Паяные и сварные пластинчатые теплообменники больше подходят для применений с более высокими температурами и более высокими давлениями, но также и для применений, где утечки могут быть опасными / катастрофическими, например токсичные или ядовитые текучие среды.

Дополнительные ресурсы

https://en.wikipedia.org/wiki/Plate_heat_exchanger

Plate Heat Exchangers Working Principle

https: // www.alfalaval.com/microsites/gphe/tools/how-gphes-work

Услуги пластинчатого теплообменника

| SPX FLOW Services

Testex предлагается как часть услуг по тестированию LifeTimeSM и используется для проверки целостности пластин пластинчатого теплообменника. Процесс Testex в основном нацелен на рынок гигиены, где клиенты особенно озабочены перекрестным заражением.Тесты проводятся на объекте заказчика и могут быть выполнены всего за четыре часа. Процесс APV Testex позволяет проводить полное тестирование пластинчатых теплообменников. С использованием современного электронного оборудования для мониторинга каждый пакет пластин может быть проанализирован, и результаты будут получены в бумажном виде вместе с сертификатом испытаний, обеспечивающим полный контрольный журнал.

Как Testex обнаруживает утечки Когда Testex была впервые представлена, было обнаружено, что более 30% теплообменников имеют дефектные пластины.Регулярное тестирование позволяет устранить проблемы до того, как они перерастут в серьезный инцидент. Testex — это признанный метод, указанный в стандарте 3A T-603-07, как общепринятый метод тестирования теплообменников HTST.

Процесс Testex заключается в обнаружении дефектных пластин пластинчатого теплообменника с помощью электролитического дифференциального анализа (EDA). EDA используется для определения наличия перекрестного загрязнения. Последовательный рост проводимости воды свидетельствует о наличии дефектных пластин.

• Одна сторона ПТО заполнена электролитом — обычно сульфатом натрия
• Другая сторона заполнена водой Раствор циркулирует с помощью насосов
• Давление электролита увеличивается для создания перепада давления от 30 до 100 фунтов на квадратный дюйм
• Контролируется проводимость воды
• Любое постоянное повышение проводимости воды при приложении давления указывает на неисправность пластин
• Серия Testex способна уловить даже самые мелкие трещины
• Испытание проводится под давлением
• Использует современное оборудование для мониторинга
• Обозначает возникновение перекрестного загрязнения без демонтажа ПТО
• Адаптируется ко многим моделям и размерам ПТО
• Обеспечивает клиента гарантией безопасности предприятия
• Производственные условия максимально смоделированы во время испытаний
• Снижает количество ложных показаний и человеческий фактор
• Время простоя завода значительно сокращено.

  No related posts.