Виды теплообменников. Принцип работы теплообменных аппаратов

Как подобрать теплообменник

Для правильного выбора пластинчатого теплообменного аппарата, необходимо определить и рассчитать его технические характеристики, исходя из следующих данных:

1 — схема присоединения ГВС;

2 — тепловая нагрузка, в Гкал/час;

3 — информация о греющей среде:

  • температура на входе (для зимы/ лета), в °С;
  • температура на выходе (для зимы/ лета), в °С;
  • расход среды (в случае отсутствия данных по нагрузке), в м3/час;
  • потери давления, в атм (допустимые);

4 — информация о нагреваемой среде:

  • температура на входе (для зимы/ лета, в °С);
  • температура на выходе (для зимы/ лета, в °С);
  • расход среды (в случае отсутствия данных по нагрузке), в м3/час;
  • потери давления, в атм (допустимые);
  • запас мощности (поверхности), в % отношении;

Виды пластинчатых теплообменников

Существуют следующие конструкции теплообменных аппаратов:

  • разборный (состоят из множества элементов и о нем мы уже поговорили выше)
  • паяный (цельные устройства, пластины в нем скрепленные с помощью пайки, и в нем не используются резиновые прокладки)
  • сварные или полусварные (соединены с помощью сварных швов)

Преимущества разборных теплообменников

0c634d2d80c2ed10093ca5f21972a008.png

  • Для очистки не нужно полностью разбирать теплообменник.
  • Разборные теплообменники просты в эксплуатации. Это снижает требования к уровню квалификации работников.
  • Разборные ПТО весят в несколько раз меньше, чем кожухотрубные теплообменники такой же производительности. Благодаря этому их можно монтировать в местах с ограниченным пространством. Также малый вес и размеры упрощают транспортировку и установку оборудования.
  • Разборной теплообменный аппарат может оставаться исправным в течении 25 лет при качественной сборке и комплектующих. Срок службы уплотнителей не превышает 10 лет. Производитель гарантирует безотказность аппарата на срок от 0,5 до 3 лет.
  • Разборной теплообменник гораздо дешевле обслуживать. Затраты на капитальный ремонт будут в пределах четверти его начальной стоимости, что значительно меньше, чем ПТО других видов.
  • Благодаря тому, что количество пластин в теплообменнике можно изменять, есть возможность настраивать подачу тепла в разные пункты по отдельности. Таким образом, можно оптимально организовать теплосеть предприятий или жилых домов.

Преимущества паяных теплообменников

2a21350812a3526aacefa4850f6bd749.png

  • В паяных теплообменниках нет уплотнителей и зажимов, что значительно уменьшает вес и габариты аппарата. Это упрощает его монтаж.
  • Цена паяного теплообменника примерно на 40% меньше, чем ПТО других видов такой же мощности.
  • Высокий КПД (эффективность аппарата достигается высокой теплоотдачей с минимальными потерями).
  • Конструкция позволяет использовать аппарат при высоких нагрузках. Они выдерживают длительную эксплуатацию при температурах около 120°С.
  • Не нуждаются в частой очистке за счет завихрений потоков жидкости.
  • Паяные пластинчатые теплообменники легко и быстро обслуживаются. Очистка выполняется за несколько часов с помощью специальных жидкостей, которые не вредят целостности аппарата и не уменьшают его срок службы. Благодаря этому за короткое время аппарат снова будет работоспособен. При потере целостности какой-либо секции устройство приходит в негодность.
  • Паяный теплообменник может быть изготовлен за один день. Простота сборки позволяет делать аппараты больших габаритов.

Преимущества сварных и полусварных теплообменников

  • В цельных ПТО нет уплотнителей. Благодаря этому устройства компактные и мало весят (сравнительно с другими видами конструкций).
  • Сварное и полусварное теплообменное оборудование позволяет регулировать передачу тепла. Это достигается с помощью чередования параллельных потоков среды.
  • На сварные конструкции меньше влияет агрессивная среда, чем на спаянные элементы. Сварной шов более прочный, что позволят при очистке использовать едкие вещества (щелочи и кислоты), которые бы разрушили аналогичный аппарат, сделанный с помощью пайки.
  • Справляются с большими температурными нагрузками и высокой разницей входящих и выходящих сред (температура до 300°С).
  • Как сварные, так и полусварные аппараты справляются с высоким давлением в (пределах 4 Мпа).
  • Простые в эксплуатации и ремонте.

Устройство и особенности работы

13b32124f8474118a0223a55b5153f9b.jpg

В устройстве имеется выходной и входной патрубки нагреваемой среды. Можно заметить в конструкции неподвижную плиту, которая располагается спереди. Для поступления воды в аппарате есть отверстия. Не станет работать теплообменник и без уплотнительной прокладки, которая представлена кольцом, а также теплообменной рабочей пластиной. Имеется в конструкции задняя подвижная плита и верхние направляющие. Прибор снабжен задней опорой, шпилькой и прокладкой, которая располагается по контуру пластины.

Описываемые используются для отопления простой конструкции с патрубками, которые располагаются по противоположным сторонам прибора. Между плитами, которые находятся на двух направляющих, зажато некоторое количество пластин с уплотнением между ними. На пластинах для увеличения поверхности обмена есть рельефное гофрирование. В некоторых моделях присоединительные патрубки располагаются с одной стороны аппарата, они находятся на передней плите, что, впрочем, не оказывает влияния на функционирование пластинчатого устройства. Теплообменники пластинчатые работают по принципу, который предполагает заполнение пространства между пластинами нагреваемой средой.

Установка теплообменника

Используя инструкцию по монтажу, необходимо правильно закрепить теплообменник. Он прямо прижимается к стене за счет специальной консоли или крепежной ленты. Также можно установить теплообменник за счет уголка, который крепится к низу теплообменника. Плюс он завяжется трубами.

Дополнительно нужно смонтировать фильтры. Должен быть хотя бы фильтр грубой очистки на контур теплоэлектростанции. Если подключается к старой отопительной системе, то необходимо два фильтра. Один внизу, другой вверху.

И, безусловно, нужны краны и американки. Последние представляют собой быстроразъемные резьбовые соединения. Как правило, обычная простая американка состоит из четырех частей: двух резьбовых фитингов, накидной гайки и прокладки.

Очень важный момент при монтаже — это диаметр подключения, потому что прибор довольно компактный. В нем небольшой объем теплоносителя. Зазор между пластинами минимальный. Желательно брать такого же диаметра, который нам нужен, или больше. Например, 1 дюйм подключения. И, конечно, лучше брать с запасом уровень мощности теплообменника. Даже на пятьдесят или сто процентов больше. Потому что на габариты это не влияет. Буквально больше на один или два сантиметра. Но зато скорость теплосъема  значительно увеличивается

Особенно это важно в системах, где теплоэлектростанция дает небольшую температуру. Например, при максимальной подаче температуры воды равной 65-70 °C, надо учесть данный факт, чтобы снять с теплоносителя максимально возможное количество теплоэнергии

Принцип работы пластинчатого теплообменника.

08ca632edb647516e5b99a442168eec9.jpg

Пластинчатый теплообменник принцип работы — схема

Пластины теплообменника, собранные в единый пакет, образуют каналы, по которым двигаются теплоносители, во время обмена тепловой энергией друг с другом. Каналы распределения теплоносителя устроены особым способом, при котором входящий и выходящий теплоноситель постоянно чередуются между собой.

Комбинируя пластины внутри теплообменника, производители добиваются оптимального варианта теплоотдачи для каждого типа прибора. Главное условие при этом поток теплоносителя в теплообменнике должен быть турбулентным (возмущенным). Только так можно добиться высокого КПД и самоочищения пластин. Для общего развития напомним, что поток теплоносителя в теплообменных аппаратах типа труба в трубе – ламинарный, спокойный, отсюда и низкий коэффициент теплопередачи и большие размеры классических кожухотрубных теплообменников.

Пластинчатый теплообменник схема компоновки.

Сегодня основные производители пластинчатых теплообменников предлагают следующий принцип компоновки:

Одноходовая компоновка теплообменника это когда теплоноситель сразу делится на параллельные потоки, проходит по всем каналам пластин и, сливаясь в один канал, поступает в порт для вывода теплоносителя.

d4c3904101dec1b44e4aea51a594f5d6.jpg

Схемы компоновки пластинчатого теплообменника

Многоходовая компоновка теплообменника. В данном случае используется более сложная схема, теплоноситель циркулирует по одинаковому количеству каналов, совершая разворот в пластине. Это достигается установкой разделительных пластин, в которые входят глухие перегородки. Обслуживать, чистить разбирать и собирать такой теплообменник намного сложнее.

Пластины пластинчатого теплообменника располагаются одна за другой с поворотом на 180 градусов. Такая принципиальная схема компоновки теплообменника создает пакет с четырьмя коллекторами для отвода и подвода жидкостей. Первая и последняя пластины соответственно не участвуют в процессе обмена теплом, задняя пластина глухая, без портов.

Резиновые прокладки крепятся между пластинами с помощью клипсового соединения. Это просто и надежно, при этом прокладки являются самоцентрирующимися, что позволяет вести сборку в автоматическом режиме. То есть при монтаже после чистки все станет на свои места без особого усилия. Прокладки имеют окантовку в виде манжеты, которая создает дополнительный барьер, и предотвращает утечку теплоносителя.

5b3bcf33164a44f4039a744b2f8503f9.jpg

Схема устройства пластинчатого теплообменника

Схема устройства рамы теплообменника тоже простейшая: неподвижная передняя и подвижная задняя плита, штатив, нижняя и верхняя направляющие, стяжные болты.

Схема сборки пластинчатого теплообменника не сложная, верхняя и нижняя направляющие закрепляются на штативе и неподвижной плите. На направляющие будущего теплообменника надевается пакет пластин, а затем подвижная плита. Подвижную и неподвижную плиту стягивают между собою болтами.

Пластинчатый теплообменник – материалы, используемые для изготовления.

Для прокладок используется материал этиленпропилен, сокращенно «ЕРDМ». Он выдерживает температуры от минус 30С до плюс 160С и не разрушается под действием не только воды, но и пара жиров и масел.

Остается только упомянуть о материале, используемом для производства пластин пластинчатого теплообменника. Чаще всего это нержавеющая сталь AISI 316, после штамповки в обязательном порядке производится электрохимическое полирование пластины.

Толщина пластины зависит от максимального рабочего давления. На давление до 1 МПа используются пластины толщиной 0,4 мм, на давление до 1,6 МПа — пластины толщиной 0,5 мм, на давление 2,5 МПа — пластины толщиной 0,6 мм. Естественно от толщины пластин, схемы компоновки и давления зависит стоимость теплообменника. Если вам принципиально важна низкая цена теплообменника, и Вы знаете, что у вас не агрессивная среда можно заказать пластинчатый теплообменник из стали AISI 304, она дешевле.

5806d19a352e165024861fa0e8593206.png

Описание принципа работы

ae207ea17c26730345e05eea26339968.jpg

Перед приобретением теплообменника принцип работы данного устройства обязательно следует рассмотреть. Он может быть основан на одном из трех процессов:

  • теплопроводность;
  • тепловое излучение;
  • конвекция.

Подразделить приборы можно по способу поставки тепла к холодному объекту. Таким образом, способы могут быть смесительными и теплообменными. В принципе их работы, виде и устройстве заключается основная разница. Наиболее удачный вариант принципа функционирования свойственен поверхностным агрегатам. Они являются одними из распространенных. Внутри таких приборов имеются чувствительные элементы, нагревающиеся и передающие тепло холодному объекту.

Если рассмотреть ближе смесительный агрегат, то о нем можно сказать, что он совмещает взаимодействие жидкости и воздуха, обеспечивая высокий коэффициент полезного действия. Эти устройства легки в изготовлении и позволяют добиться нужного результата за короткое время. Это обусловлено тем, что лишь при смешивании двух сред можно добиться таких результатов.

Рассматривая принцип работы теплообменников, можно отметить, что эти устройства обладают узлами, которые работают по определенному принципу. Их можно подразделить на регенеративные и рекуперативные. В последнем случае используются разные жидкости, которые взаимодействуют с помощью разделительной стенки. При обмене температурами поток остается прежним и не изменяется в обоих вариантах.

В рекуперативных теплообменниках имеется рабочий элемент, который выступает ещё и источником поставляемого тепла, а также зарядным устройством. Элемент нагревается при контакте с жидкостями и отдает в пространство необходимое тепло. При этом тепловой поток может изменять свое направление.

Технические характеристики

Прокладки и пластины, как основные элементы теплообменных устройств, изготавливаются из различных по своим свойствам и характеристикам материалов. При выборе в пользу той или иной модели решающую роль играет назначение теплообменника и область его использования.

Если остановиться сугубо на системах ГВС и теплоснабжения, то в этой области больше распространены пластины, изготовленные из нержавеющей стали, а пластичные прокладки — из особой резины EPDM либо NBR. Установка пластин из нержавейки позволяет работать с теплоносителем, прогретым до 110°С, в другом же случае устройство пластинчатого теплообменника позволяет нагревать жидкость до 170°С.

f578bac7127667ef3cdf3c032b15c6cb.jpgФрагмент пластины теплообменника

При использовании теплообменников в промышленном производстве и задействовании их в технологических процессах с воздействием щелочей, кислот, масел и иных агрессивных веществ, применяются пластины из никеля, титана и других сплавов. В таких случаях устанавливаются фторкаучуковые или асбестовые прокладки.

Подбор теплообменника производится согласно расчетам, выполняемым при помощи специализированных программ. При расчетах учитываются:

  • первоначальная температура теплоносителя;
  • относительный расход прогреваемой жидкости;
  • требуемая температура нагревания;
  • расход теплоносителя.

В роли нагревающей среды, протекающей через пластинчатый испаритель, может использоваться подогретая до температуры 95 или 115°С вода, а также пар температурой до 180°С. Вид теплоносителя подбирается в зависимости от вида применяемого котла и оборудования. Размеры и количество пластин подбираются с таким расчетом, чтобы в результате получить воду с температурой, соответствующей установленным стандартам — не более 70°С.

Стоит отметить, что основной технической характеристикой, являющейся также и главным преимуществом, считаются небольшие размеры устройства и способность обеспечить достаточно большой расход.

Вариативность возможных расходов и площадей обмена у пластинчатых приборов достаточно высока. Самые компактные из них, например, от бренда Alfa Laval, обладают площадью поверхности до 1 м2, обеспечивая протекание объема жидкости до 0,2 м3/час. Самые же крупные теплообменники имеют площадь порядка 2000 м2 и расход, превышающий 3600 м3/час.

Буржуйка с теплообменником. Видео

Про особенности изготовления буржуйки из газовых баллонов с теплообменником можно узнать из видео ниже.

Несмотря на широту сфер применения теплообменников, наиболее популярным является их использование в качестве дополнительной системы отопления. Оптимальные технические характеристики обеспечивают качественный прогрев помещений любой площади. Установка полов с теплообменниками не занимает много времени, они просты в эксплуатации и долговечны. Необходимо своевременно проводить профилактические осмотры системы, чтобы своевременно устранять возможные проблемы.

РРёРС СРРРРРРРРРРРёРРР РР РСРёРСРёРС РРСРРРСРё СРРРР

В зависимости от способа теплового обмена между рабочими средами, теплообменники подразделяют на оборудование поверхностного и смесительного типа.

Принцип работы теплообменника смесительного типа заключается РІ передаче теплоты между теплоносителями РїСЂРё непосредственном контакте (смешении). Область применения данногрѕ с‚рёрїр° с‚еплообменников намного уже, чем теплообменных установок поверхностного типа, широко эксплуатируемых РІ промышленности, Р–РљРҐ, РЅР° коммерческих объектах.

Поверхностные агрегаты относятся Рє двухконтурным теплообменникам, состоящим РёР· пары герметичных контуров, РїРѕ которым перемещаются нагреваемая Рё греющая среда. Теплообмен между рабочими средами РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ через поверхность труб, пластин, листов или стенок – конструктивных элементов теплообменника, изготовленных РёР· теплопроводных материалов: углеродистых Рё нержавеющих сталей, сплавов цветных металлов Рё РїСЂРѕС‡.

Автоматика и подключение теплообменников

ПодключениеНезависимая одноступенчатая параллельная схемаДвухступенчатая
смешанная схема
Двухступенчатая
последовательная схема
Преимущества1 — экономия полезного пространства в месте установки
2 — проста  в конструкции
1 — обратный поток подогревает входящий теплоноситель, что повышает эффективность на 40%1 — стабилизирует сетевую нагрузку и увеличивает эффективность использования теплоносителя
2 — расходы на теплоносителе сокращаются до 60% (по отношению к параллельной схеме) и до 25% (к смешанной)
Недостатки1 — нет подогрева холодного теплоносителя1 — для системы ГВС необходимо подключить два теплообменника, что увеличивает стоимость оборудования1 — тепловой пункт невозможно автоматизировать в полном объеме

Теплообменник – это элемент системы, который не предназначен для самостоятельного использования. Устройство должно быть окружено следующим оборудованием:  обратные клапаны, ручная запорная арматура (задвижки, заслонки), КИП (контрольно измерительные приборы — манометры, термометры), циркуляционные насосы и т.п.

На нижеприведенной схеме показана стандартная комплектация пункта распределения тепла.

5251035c884b30f0bb9c7fd2abf815d1.jpg

Конструкция пластинчатого теплообменника

Назначение теплообменников всех видов — преобразовывать непрогретую жидкостную среду в нагретую (и наоборот).

Пластинчатые теплообменники обладают разборной конструкцией, состоящей из таких частей:

  • недвижимой плиты;
  • подвижной плиты;
  • комплекта пластин;
  • деталей крепежа, объединяющих две плиты в единую раму;
  • нижнего и верхнего направляющего элемента круглой формы.

f50cd3a2becca149ddda8a8486ff6663.jpgКонструкция пластинчатого теплообменника

Размеры рам различных моделей могут существенно отличаться. Они зависят от мощности и тепловой отдачи подогревателя — с большим числом пластин увеличивается продуктивность прибора и, соответственно, возрастают его габариты и масса.

Пластины теплообменника

Конструкция пластинчатого теплообменника зависит от модификации устройства и может содержать различное количество пластин с закрепленными на них прокладками, герметизирующими каналы с протекающим по ним теплоносителем. Для достижения требуемой по условию герметичности плотности прилегания пар соседних прокладок одной к другой достаточно скрепления этих двух пластин с неподвижной плитой.

Нагрузки, действующие на аппарат, прилагаются главным образом на прокладки и пластины. Крепежные детали и рама, по сути, представляют собой корпуса прибора.

Рельефная окантовка пластин при сжатии гарантирует надежное крепление и дает конструкции теплообменника требуемую жесткость и прочность.

7f70e5d0b98fba0c7fe1e412639ce3df.jpgКонструкция пластин теплообменника

Прокладки закрепляются на пластинах посредством клипсового замка. Следует отметить, что прокладки при их зажатии самоцентрируются по направляющей. Утечка теплоносителя предотвращается окантовкой обшлага, создающей дополнительный барьер.

Для теплообменников производятся два типа пластин:

  • с термически мягким рифлением;
  • с термически жестким рифлением.

В деталях с мягким рифлением каналы устроены под углом 30°. Такой вид пластин отличается повышенной теплопроводимостью, но меньшей устойчивостью к давлению теплоносителя.

В частях с термически жестким рифлением при устройстве канавок соблюден угол в 60°. Этим пластинам не свойственна высокая теплопроводность, их преимущество — способность переносить высокое давление в системе.

Достижение оптимального режима теплоотдачи возможно при комбинировании пластин в теплообменнике. При этом необходимо учесть, что для эффективной работы прибора нужно, чтобы он функционировал в режиме турбулентности — теплоноситель должен перемещаться по каналам без каких-либо помех. К слову, кожухотрубный теплообменник, в котором реализована конструктивная схема «труба в трубе» — с ламинарным режимом течения жидкости.

Какая от этого выгода? При идентичных теплотехнических параметрах пластинчатый прибор обладает меньшими в несколько раз размерами.

Прокладки

К устройствам с пластинами предъявляются очень жесткие требования относительно герметичности, в связи с чем в последнее время прокладки стали выпускать из полимеров. Этиленпропилен, например, способен без проблем работать в условиях высоких температур — и воды, и пара. Но очень быстро разрушается в среде с содержанием масел и жиров.

Прикрепление прокладок к пластинам выполняется преимущественно клипсовым соединением, реже — посредством клея.

Определение и классификация

Теплообменные аппараты – это технологические устройства, которые выполняют передачу тепла межу двумя средами. Установки различаются по принципу действия на два типа:

  • Рекуператоры. В этих устройствах теплоносители отделены друг от друга стенкой. К ним относится большинство современных, в том числе .
  • Регенераторы. В этих аппаратах среды, между которыми происходит теплообмен, поочередно касаются одной и той же поверхности. По регенеративному принципу тепло накапливается в твердом веществе во время контакта с горячим носителем и отдается холодному.

Теплообменник работает и на нагрев, и на охлаждение. Этот фактор расширяет сферы применения установок. Теплообменные устройства применяются:

  • в коммунальном хозяйстве;
  • на нефтеперерабатывающих, нефтяных, химических предприятиях;
  • в энергетической отрасли;
  • на пищевых и фармацевтических комбинатах;
  • в газовой промышленности.

Конкретная модель выбирается в зависимости от условий предстоящей эксплуатации. Разработаны такие аппараты, которые помимо теплообмена выполняют смежные функции. Теплообменные установки, действующие на рекуперативном принципе, подразделяются на виды по направлению движения среды:

  1. прямоточные;
  2. параллельное движение по одну маршруту;
  3. противоточные (наиболее часто встречаются в пластинчатых теплообменниках);
  4. противоточные, при встречном параллельном движении.

5776fd976729913be01b8db6473dd8d1.jpg

Сфера применения

Существует несколько видов теплообменников, каждый из которых имеет свой принцип работы и специфику конструкции:

  • разборный;
  • паяный;
  • сварной;
  • полусварной.

Прибор разборной конструкции часто используется в теплосетях, подведенных к жилым домам и сооружениям различного назначения, в бассейнах, климатических установках и холодильниках, системах ГВС, теплопунктах.

5a69d7aec96dce5a0dfb0091ca3a60dd.jpgВид сварного пластинчатого агрегата

Теплообменники паяного вида нашли свое применение в:

  • сетях вентиляции и системах кондиционирования;
  • холодильных установках;
  • турбинных приборах и компрессорах;
  • промышленных агрегатах различного назначения.

Приборы сварные и полусварные используются в:

  • химической и фармацевтической отраслях;
  • сетях вентиляции и климат-системах;
  • пищевой промышленности;
  • тепловых насосах;
  • в системах ГВС и отопления;
  • агрегатах для охлаждения оборудования различного назначения;
  • системах рекуперации.

Самым распространенным типом теплообменников, применяющихся в индивидуальных домовладениях, считается паяный, обеспечивающий нагрев или охлаждение воды.

Способы обвязки

50c9f38b84bc91adaf32e89d2a8a23a7.jpgТеплообменные приборы чаще всего устанавливаются в отдельных помещениях, обслуживающих частные постройки, многоэтажные здания, теплопункты центральных магистралей, промышленные предприятия.

Небольшой вес и габариты оборудования дают возможность производить установку довольно быстро, хотя определенные изделия, которые обладают большой мощностью, нуждаются в сооружении фундамента.

Во время монтирования аппарата нужно соблюдать основное правило: заливка болтов в фундаменте, с помощью которых теплообменник прочно крепится, производится в любом случае. Схема обвязки должна обязательно предусматривать подводку теплоносителя к находящемуся наверху патрубку, а к установленному внизу штуцеру производится подсоединение обратного контура. Подача разогретой жидкости подключается наоборот.

В подающем контуре требуется наличие циркуляционного насоса. Помимо основного, непременно устанавливается и одинаковый с ним по мощности запасной насос.

26f18f6eafb6f21a81b92f6adfe599b4.jpg

Если в ГВС находится магистраль обратного передвижения воды, то механизм работы и схема несколько меняется. Горячая вода, которая подается по контуру, перемешивается с холодной из водопровода, и только после этого смесь подается в теплообменник. Регулировка температуры на выходе производится с помощью электронного блока, который управляет клапаном входящего теплового носителя.

9cc56cc16676fd3ba003e692870f0a9d.jpgВ двухступенчатой системе можно использовать тепловую энергию обратной магистрали. Это дает возможность рациональней применять имеющееся тепло и снизить чрезмерную нагрузку на котельное оборудование.

В любой из вышеописанных схем обвязки на входе в теплообменник обязан находиться фильтр. С его помощью можно не допустить засорения системы и продлить срок ее эксплуатации.

При всех иных достоинствах пластинчатые теплообменники не опережают старые кожухотрубчатые модели только по одному важному показателю: во время обеспечения значительного расхода пластинчатые устройства недостаточно нагревают теплоноситель. Этот недостаток устраняется расчетом незначительного запаса при выборе количества пластин

Проведение расчётов

Прежде чем выбрать водоводяной теплообменник, расчет мощности этого устройства необходимо осуществить однозначно

Вообще, при выборе нужно обращать внимание на вид конструкции и качество устройства. Расчет мощности осуществляется по следующей формуле: Р = 1,16 х ∆Т / (t x v)

В ней необходимая мощность обозначается буквой Р. Специально подобранная константа, здесь равна 1,16. Разница температур — ∆Т. Объём – V, тогда как время – t. Таким образом, при расчете мощности теплообменника следует понять, что эффективность устройства будет зависеть от потока рабочей среды по обоим контурам.

Конструктивное исполнение влияет на количество подогреваемой среды. Чем больше ее объем, тем больше будет пластин и патрубков. Довольно часто осуществляется ещё и определение поверхностей нагрева. Они обозначаются буквой F. Это значение можно найти, воспользовавшись формулой: Q/(K*?Тср), в которой Q – это тепловая мощность, а коэффициент теплопередачи – К.

Осуществляя расчеты теплообменника, вы должны помнить, что формула предусматривает наличие усредненной температуры напора между теплоносителями, это значение выражено в ?Тср. Задачей выступает нахождение всех трёх переменных. Воспользовавшись уравнением теплового баланса, вы сможете найти тепловую мощность: Q=G*c*(T2-T1).

при определенной температуре – это с. Расход обозначается буквой G. Проводя расчеты теплообменника, вы должны знать, что температура на входе и выходе обозначается в градусах и выглядит в формуле как T1и и T2. Для того чтобы расчёт получился более точным, к этой формуле необходимо добавить коэффициент полезного действия. Для определения значения ?Тср необходимо воспользоваться следующей формулой: ?Тср= (?Тб ? ?Тм) / (?Тб/ ?Тм). В ней наименьшая и наибольшая разницы температур обозначаются ?Тб и ?Тм.

Деление по принципу.

Собственно, принцип работы и устройство у каждого вида теплообменников неразрывно связаны, причём – двусторонне:

  • принцип, по которому работает тот или иной теплообменник, определяет конфигурацию как минимум некоторых деталей его конструкции; как следствие
  • в большинстве случаев даже по внешнему виду теплообменника можно определить базовый принцип его работы.

Рассмотрим связь между тем, как работает теплообменник и тем, как теплообменник выглядит, на конкретных примерах.

Несмотря на то, что конструкция теплообменников, материалы изготовления могут в значительной мере различаться, по принципу работы все теплообменные аппараты делятся всего на три категории:

  • рекуперативные;
  • регенеративные;
  • контактные.

Основное отличие между ними заключается в способе передачи тепловой энергии от одной рабочей среды (теплоносителя) другой среде.

1. Рекуперацией называется процесс, при котором энергия, в данном случае – тепловая, постоянно присутствует в системе. В случае с рекуперативными теплообменными аппаратами это означает следующее: два теплоносителя в одно и то же время двигаются сквозь теплообменник, и тепло передаётся от теплоносителя к теплоносителю через стенки труб, омываемых теплонесущими средами одновременно с двух сторон. Таким образом, несмотря на то, что в процессе один теплоноситель теряет тепло, а другой нагревается, температура стенки труб остаётся в целом неизменной (имеет место рекуперация).

Наличие труб, внутри которых проходит ток одного из теплоносителей, в то время как другой омывает их снаружи, является определяющим признаком для рекуперативного теплообменника. В качестве наиболее простого примера можно привести теплообменник типа «труба в трубе», более сложным по устройству теплообменным аппаратом является кожухотрубный.

87fff6ec917d50d0623f4437d36f05be.jpg


Схема 1. Теплообменник типа «труба в трубе».

 b2906b327abf74262e90d70ce7b8d695.jpg


Схема 2. Кожухотрубный теплообменник.

2.

В конструкции регенеративного теплообменника также, как и у рекуперативного, могут присутствовать трубы – для подвода и отвода теплоносителей. Но определяющим признаком регенеративного теплообменного аппарата является наличие механизма, ответственного за повторение цикла контакта «первый теплоноситель >> насадка», «насадка >> второй теплоноситель». В качестве примера можно привести регенеративный теплообменник роторного типа, у которого насадка в виде нескольких секторов гофрированной металлической ленты закреплена во вращающемся барабане.

5ceec09f60bedd691275d995ff47c14f.jpg


Схема 3. Регенеративный теплообменник роторного типа.

3.

Определяющим признаком устройства таких теплообменных аппаратов является наличие отсека, в котором происходит контакт теплонесущих сред. При этом, размер отсека должен быть достаточно ощутимым, чтобы площадь контакта обеспечивала необходимую эффективность теплопередачи. Наиболее простым примером можно назвать контактный теплообменник типа жидкость – газ или вода – воздух, в котором теплообмен (охлаждение или подогрев) происходит без смешивания этих теплоносителей.

508c5529232d68bc1dfd4779e395a724.jpg


Схема 4. Простейший контактный теплообменник.

Крупные градирни широко используются в составе оборудования тепловых электростанций и ТЭЦ.

5ef1c640219ec3299e296412509e09d3.jpg


Схема 5. Принцип работы градирни на тепловой электростанции.

охладителяконденсатора

Область использования

aa905fbfc464fb463e879c652d447887.jpg

Процесс теплообмена важен во многих отраслях промышленности, а именно в химической, пищевой, металлургической и энергетической областях. Теплообменное оборудование способствует передаче энергии между носителями посредством разделительной стенки между ними. Процесс можно назвать очень сложным, он разделяется по общепринятым канонам на теплопроводность, и конвекцию. На практике данные процессы одновременно протекают в заданных пропорциях

Для теплообмена наибольшую важность играет конвективный процесс, который представляет собой совместное действие теплопроводности и конвекции.

Сравнение пластинчатых теплообменников с кожухотрубными аналогами

ХарактеристикаКожухотрубные
теплообменники
Разборные пластинчатые
теплообменники
Коэффициент теплопередачи (условно)13 — 5
Разность (возможная) температур теплоносителя и нагреваемой среды на выходеНе менее 5-10 °С1 — 2 °С
Изменение площади поверхности теплообменаНевозможноДопустимо в широких пределах, кратно количеству пластин
Внутренний объем (условно)1001
Соединение при сборкеСварка, вальцовкаРазъемные
Доступность для внутреннего осмотра и чисткиНеразборный, труднодоступен, простая замена частей невозможна; возможна только промывкаРазборный. Легко доступный осмотр, обслуживание и замена любой части, а так же механической промывки пластин.
Время разборки90 — 120 мин.15 мин.
Материал трубок (пластин)Латунь или медьНержавеющая сталь
УплотненияНеразборный. Простая замена невозможнаУплотнения бесклеевые легко меняются на новые. Жестко зафиксированы в каналах пластины. Отсутствие протечек после механической чистки и сборки
Обнаружение течиНевозможно обнаружить без разборкиНемедленно после возникновения, без разборки
Подверженность коррозии при температуре более 60 °СДаНет
Чувствительность к вибрацииЧувствителенНечувствителен
Вес в сборе (условно)10 — 151
ТеплоизоляцияНеобходимаНе требуется
Ресурс работы до кап. ремонта5 — 10 лет15 — 20 лет
Габариты (условно)5-61
Специальный фундаментТребуетсяНе требуется
Стоимость (условно)в зависимости от назначения и схемы присоединения 0,75 – 1,01,0

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

  • типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
  • типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
  • типа конструкции;
  • направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

a4c52e6dc7bfc1c3d4abc04157ba0cfb.jpg

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

c0c734cb7bbac5a56531d22e8bd0e079.jpg

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

  • паровые барботеры;
  • сопловые подогреватели;
  • градирни;
  • барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является .

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

00678aa33deda469457afb62ff4f082d.jpg

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток.

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

  • мощность теплообменника;
  • давление в системе;
  • тип сред (агрессивные или нет);
  • рабочие температуры;
  • прочие требования.

Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

По направлению движения сред

Одноходовые теплообменники

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

Многоходовые теплообменники

Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.

Пример работы двухходового пластинчатого теплообменника представлен в данном видео:

Конструкция теплообменных пластин

Главная деталь в пластинчатом теплообменном оборудовании – пластины для передачи тепла. Их изготавливают холодной штамповкой из стойких к окислению материалов. Толщина теплопередающей пластины составляет от 0,4 до 1 мм. 

a6dc908e4347eafd991346c5ed8093c8.jpg

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

В каждой пластине имеется четыре отверстия для жидкости:

  • два отверстия для горячей жидкости (подведение и отвод);
  • два отверстия для улучшения точного прилегания пластин. В них установлены уплотнители меньшего размера, чтобы изолировать среды с разными температурами.

Протекание жидкости в пластинчатом теплообменники выполнено так, чтобы происходило завихрение течений. Все это способствует более интенсивному теплообмену с относительно малым сопротивлением протекания жидкости. А при небольшом сопротивлении потоку менее интенсивно накипают отложения на стенки аппарата. 

Петлевидные потоки жидкости вдоль пластин могут неоднократно производить обмен тепла. Благодаря этому даже при большой разнице нагреваемой среды и источника тепла достигается качественный теплообмен. В итоге разница в температуре двух сред минимальна. Для многократного теплообмена выводят патрубки в прижимной плите, а не только в неподвижной.

Некоторые сравнительные данные

При выборе использования пластинчатого или кожухотрубного теплообменника чаще люди выбирают первые, так как их коэффициент передачи тепла гораздо выше, чем у традиционного кожухотрубного аппарата. К тому же пластинчатые приборы обладают меньшей площадью.

Теплообменники пластинчатого типа, изготавливаемые за рубежом, оснащаются рядом средств, позволяющих им работать в автоматическом режиме посредством изначальной настройки и регуляции, а также они оснащаются прочной арматурой. В подобных аппаратах снижается величина теплоносителя, который расходуется для нагрева воды. Следовательно, это позволяет снизить нагрузку на сетевой набор насосов, а также уменьшить количество энергии, которое ими потребляется.

В настоящее время с нарастающей популярностью начинают изготавливать и использовать геликоидные теплообменные устройства. Их особенностью является профилирование трубок. Оно делается для того, чтобы прирост сопротивления гидравлической природы мог превысить возрастание отдачи тепла в случае применения турбулизации потоков. Данное устройство является довольно дешевым в сравнении с иностранными моделями, а его качество очень высоко. Чтобы защитить механизм от коррозии, для каждой трубной доски применяют напыление газотермического типа.

Три упомянутых в этом пункте теплообменника изготавливаются, как правило, посредством использования стали с высоким показателем коррозийной стойкости и жаропрочностью. Однако, несмотря на эксплуатацию подобных материалов, структурные компоненты теплообменников все равно могут подвергаться коррозии питтингового типа.

Устройство прямоточных теплообменников

Прямоточные теплообменники характеризуются хорошей пропускной способностью. Выходные патрубки у них устанавливаются диаметром от 2 см. В некоторых случаях используются широкие компенсаторы. Также стоит отметить, что в магазинах есть модификации на обкладках.

Пропускная способность у них равняется 130 литров жидкости за час. Если рассматривать трубчатый теплообменник вода-вода, то у него предельное давление равняется 4 Па. Системы защиты в устройствах используются разных классов. Если верить экспертам, то проводимость зависит не только от диаметра труб, но и длины цилиндра. Кожухи в устройствах применяются высокой плотности.

Устройство теплообменника

Как отмечалось выше, конструкции теплообменных аппаратов очень сильно отличаются между собой, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в следующих статьях.

В качестве примера можно рассмотреть пластинчатый разборный теплообменник, как наиболее современный и вытесняющий старые поколения теплообменных аппаратов: кожухотрубные (кожухотрубчатые), «труба в трубе» и другие виды.

Данный вид ТО состоит из двух главных пластин: подвижной и неподвижной прижимных плит. Обе плиты имеют несколько отверстий.

Отверстия, имеющие входящее и выходящее назначение потоков, надежно укрепляют специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

863f25a3c2424c6f53c160373907b9a8.jpg

Рис. 4. Устройство РПТО

При монтаже к входным и выходным отверстиям через патрубки подключаются элементы трубопровода. Для соединения могут быть использованы трубы различного диаметра и с разным типом резьбы (современные требования предлагают использовать резьбу ГОСТа №12815 и ГОСТа №6357). Оба вида имеют прямую зависимость от устройства и его вида.

Посередине между прижимными плитами размещается множество пластин. Толщина пластин находится в пределах всего 0,5 мм, изготавливаются они, только из нержавеющей стали или титана с помощью метода холодной штамповки.

Все слои пластин перемежаются тонкой специальной уплотнительной резиной, которая устанавливается между всеми слоями пластин. Материал резины обладает заметной повышенной устойчивостью к высоким температурам, благодаря которой рабочие каналы становятся полностью герметичными.

Прямые направляющие снизу и сверху обеспечивают фиксацию пакета пластин, а также являются направляющими при сборке агрегата. Пластины сжимаются до необходимого размера при помощи затяжных гаек.

Внутреннее расположение пластин выбрано не случайно, каждая пластина через одну повернута на 180° относительно, рядом расположенных, соседних пластин. Благодаря данному устройству теплообменного аппарата входящее канальное отверстие имеет двойное уплотнение.

Наглядно устройство пластинчатого теплообменника, его сборку и принцип действия можно посмотреть в данном видео:

Технические характеристики

Пластины и прокладки могут изготавливаться из различных материалов, их выбор зависит от назначения агрегата, ведь сфера применения подобных теплообменников весьма широка. Мы же рассматриваем системы отопления и ГВС, где они выступают в качестве теплосилового оборудования. Для этой сферы пластины делаются из нержавеющей стали, а прокладки – из резины NBR или EPDM. В первом случае теплообменник из нержавеющей стали может работать с водой, нагретой до максимальной температуры 110 ºС, во втором – до 170 ºС.

49106d8e90fed85263718765a35ada46.jpg

Для справки. Данные теплообменники используются и для разных технологических процессов, когда сквозь них протекают кислоты, щелочи, масла и другие среды. Тогда пластины производятся из титана, никеля и различных сплавов, а прокладки – из фторкаучука, асбеста и других материалов.

9e675283fe1c8fff16fc4b5aa34ac7ce.jpg

Расчет и подбор теплообменника осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения по таким параметрам:

  • требуемая температура нагрева жидкости;
  • исходная температура теплоносителя;
  • необходимый расход нагреваемой среды;
  • расход теплоносителя.

Примечание. В качестве греющей среды, протекающей сквозь пластинчатый теплообменник для гвс, может выступать вода температурой 95 или 115 ºС, либо пар, нагретый до 180 ºС. Это зависит от типа котельного оборудования. Количество и размер пластин подбирается таким образом, чтобы на выходе получить воду с максимальной температурой не более 70 ºС.

Надо сказать, что преимущества пластинчатых теплообменников заключаются не только в скромных размерах и способности обеспечить большой расход. Дело в том, что диапазон подбираемых площадей обмена и расходов у рассматриваемых агрегатов чрезвычайно широк. Самые малые из них имеют площадь поверхности менее 1 м2 и рассчитаны на протекание 0.2 м3 жидкости за 1 час, а наибольшие – 2000 м2 при расходе свыше 3600 м3/ч. Ниже в таблице представлены технические характеристики, которые показывает эксплуатация пластинчатых теплообменников известного бренда ALFA LAVAL:

565e1dd39cac5a45dca6195123a3fb30.jpg

По исполнению теплообменные агрегаты бывают следующих видов:

  • разборные: наиболее распространенный вариант, позволяющий быстро и качественно осуществлять ремонт и обслуживание скоростного теплообменника;
  • паяные или сварные: такие аппараты не имеют резиновых прокладок, там пластины жестко соединены между собой и помещены в цельный корпус.

397bb943e29eabf1b48e6862454feece.jpg

Примечание. Именно паяные теплообменники многие мастера-умельцы используют для частного дома, приспосабливая их под нагрев или охлаждение воды.

Схема

По схеме работы теплообменники делят на две разновидности:

  • одноходовые;
  • многоходовые.

Одноходовый теплообменник устроен так, что каждая среда протекает через щелевые каналы один раз. После этого жидкость поступает в сборный коллектор и оттуда — в трубопровод. При таком исполнении все присоединительные патрубки находятся с одной стороны устройства — на неподвижной плите. Подвижную плиту можно двигать как угодно, так что разбирать теплообменник для обслуживания и ремонта ничто не мешает.

d9ea1a579baac95d0a3feb7c18ecc41a.gif

Чертеж пластинчатого теплообменника

Многоходовая схема применяется в тех случаях, когда в греющей среде после одного прохода остается еще много тепла. Такое наблюдается, если:

  • пластины имеют маленькую площадь либо в кассете их установлено малое количество;
  • расходы двух сред очень сильно отличаются;
  • разность температур греющей и нагреваемой среды невелика, поэтому теплообмен протекает с низкой интенсивностью.

В кассету многоходового пластинчатого теплообменника добавляются пластины только с двумя портами, расположенными с одной стороны. Благодаря этому, каждая среда протекает по каналам два раза или более, так что нагреваемая среда усваивает от греющей намного больше тепла, чем при одноходовой схеме.

  • теплообменник получается более дорогим;
  • увеличивается гидравлическое сопротивление;
  • патрубки имеются не только на неподвижной, но и на подвижной плите, что сильно усложняет разборку кассеты.

Из-за этого по возможности стараются применять одноходовую схему, добиваясь высокого теплосъема за счет увеличения площади пластин и их количества.

Теплообменники для бани характеристики

Теплообменник для бани может классифицироваться в зависимости от местонахождения по отношению к отопительному прибору. Таким образом, располагаться прибор может непосредственно в теле печи, возле трубы дымохода или около корпуса отопительного прибора. Подобные агрегаты призваны выполнять одни и те же функции. Методом контакта с раскаленной поверхностью дымохода или топки они греют жидкость в емкости внушительного размера, используя при этом принцип конвекции. Их применение позволяет хозяевам расположить водяной бак не в самой парной, а в соседнем помещении. Изготовить такое устройство можно и самостоятельно, применив стальные листы, а также трубы. Только провести работы не удастся, если вы не имеете а также не владеете навыками работы с ним.

Устройство и принцип работы

  1. Неподвижная плита с присоединительными патрубками.
  2. Задняя прижимная плита.
  3. Теплообменные пластины с уплотнительными прокладками.
  4. Верхняя направляющая.
  5. Нижняя направляющая.
  6. Задняя стойка.
  7. Комплект резьбовых шпилек.

Такая конструкция теплообменника обеспечивает эффективную компоновку теплообменной поверхности и, соответственно, малые габариты самого аппарата.

Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.

Теплообменные пластины с уплотнительными прокладками

Основным элементом теплообменника являются теплопередающие пластины, изготовленные из коррозионно-стойких сплавов толщиной 0,4 — 1,0 мм, методом холодной штамповки.

В рабочем положении пластины плотно прижаты друг к другу и образуют щелевые каналы. На лицевой стороне каждой пластины в специальные канавки установлена резиновая контурная прокладка, обеспечивающая герметичность каналов. Два из четырех отверстий в пластине обеспечивают подвод и отвод греющей или нагреваемой среды к каналу. Два других отверстия, дополнительно изолированы малыми контурами прокладки предотвращающими смешение (переток) греющей и нагреваемой сред. Для предупреждения смешивания сред в случае прорыва одного из малых контуров прокладки предусмотрены дренажные пазы.

Пространственное извилистое течение жидкости в каналах способствует турбулизации потоков, а противоток между нагреваемой и греющей средой способствует увеличению температурного напора и, как следствие, интенсификации теплообмена при сравнительно малых гидравлических сопротивлениях. При этом резко уменьшается отложение накипи на поверхности пластин.

При большой разнице в расходе сред, а также при малой разнице в конечных температурах сред существует возможность многократного теплообмена сред путём петлеобразного направления их потоков. В таких теплообменниках патрубки для подвода сред расположены не только на неподвижной плите, но и на прижимной, а вдоль пластин-перегородок среды движутся в одном направлении.

Схема теплообмена

В процессе теплообмена жидкости движутся навстречу друг другу (в противотоке). В местах их возможного перетекания находится либо стальная пластина, либо двойное резиновое уплотнение, что практически исключает смешение жидкостей.

Вид гофрирования пластин и их количество, устанавливаемое в раму, зависят от эксплуатационных требований к пластинчатому теплообменнику. Материал, из которого изготавливаются пластины, может быть различным: от недорогой нержавеющей стали до различных экзотических сплавов, способных работать с агрессивными жидкостями.

Материалы для изготовления уплотнительных прокладок также различаются в зависимости от условий применения пластинчатых теплообменников. Обычно используются различные полимеры на основе натуральных или .

Основные параметры

Для разборных пластинчатых теплообменников характерны следующие параметры:

  • материал пластин: тонколистовые стали (AISI304, AISI316), Титан, Hastelloy, 254SMO и др.;
  • температура в пластинах носителя не превышает 200°;
  • давление в пластинах носителя не превышает 25кгс/см2;
  • поверхность теплообмена одного аппарата может значительно колебаться(0,1 и 2100 м2) в зависимости от назначения;
  • число пластин также колеблется от самых малых значений(практикуют от 7-10 пластин) и до самых больших.

Виды пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов:

  • разборные пластинчатые теплообменники;
  • паяные пластинчатые теплообменники;
  • сварные и полусварные пластинчатые теплообменники.

Принцип работы теплообменника

Давайте разберемся, как работает теплообменник для отопления. Рассмотрим пластинчатый паяный теплообменник, который собран на заводе. У него есть четыре выхода, следовательно, два контура. Теплообменник служит разделителем потоков по температуре, по давлению. Таким образом, можно разделить различные теплоносители,  жидкости и кислоты.

Теперь разберём принцип работы теплообменника для отопления в доме. На один контур теплообменника подключаются теплые полы, а на другой контур — теплоцентраль (подача и обратка). Напрямую подключать центральный теплоноситель к теплым полам нельзя, так как это может привести к их порче за короткий промежуток времени. На это есть ряд весомых причин. Во-первых, в центральных теплосетях большое давление. Во-вторых, большая температура. И, в третьих, в теплоносителе содержится много химических реактивов и растворенного железа.

Для этого нам на помощь приходит теплообменник, который позволяет разделить потоки и сделать в квартире автономную систему теплого пола с маленьким рабочим давлением 1,5 бар и чистой водой.

Теплообменник состоит из трех групп пластин:

  1. Набранная пластина из центральной системы отопления с большой температурой и высоким давлением,
  2. Набранная пластина автономной системы отопления с небольшим давлением,
  3. Разделительная пластина, которая имеет небольшую толщину и осуществляет процесс передачи тепла от центральной системы отопления к автономной системе.

Мощность теплообменника зависит от количества пластин и их размеров. На любой теплообменник необходимо поставить очистительный фильтр, который будет удерживать различные грубые частицы (стружки, окалины, мелкие частицы). Периодически его необходимо промывать специальными средствами. В настоящее время на рынке представлен большой выбор подобных средств.

Преимущества заказа теплообменников в ТеплоПрофи

Наша компания — лидер на рынке теплообменного оборудования в России для коммунального теплоснабжения и технологических нужд. Развитая сеть точек выдачи оборудования делает «ТеплоПрофи» практически идеальным партнером для вашего бизнеса.

Бесплатная доставка
Заказанный теплообменный аппарат будет бесплатно доставлен до терминала выдачи . Вы получите груз в указанное время. Все грузы застрахованы. За все время нами осуществлено более 4000 отправок по России.

Официальный дилер
Вы получаете технику, которая адаптирована к российским условиям и имеет все нужные сертификаты. Гарантия производителя, максимально низкие цены, возможность сервисного обслуживания у партнеров.

Изготовим за 3 дня
Пластинчатый теплообменник производится в России в заводских условиях с соблюдением всех технологических процессов, на современном оборудовании. Качественные материалы подвергаются многочисленным испытаниям.

Профессиональный
подбор оборудования
Все наши инженеры прошли подготовку по программам обучения Ридан. Имеют высшее техническое образование. Все ваши потребности будут учтены при подборе пластинчатого теплообменника.

Какие бывают теплообменники

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

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

Пластинчатые теплообменники могут отличаться методом сборки.

Методы сборки пластинчатых теплообменников бывают:

  • Паяные;
  • Разборные;
  • Полусварные и сварные.

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

Схема теплообменника как работает подогреватель

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

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

Особенности подогревателя:

  • В разборных теплообменниках пакет с пластинами находится между прижимной и неподвижной плитами, и крепко прижат с помощью резьбовых шпилек к неподвижной плите;
  • Пластины разделены между собой с помощью пластичных, обеспечивающих герметичность, резиновых или полимерных уплотнителей;
  • Уплотнительные прокладки во всех моделях теплообменников или же приклеиваются в предназначенных для этого пазах, или же прикрепляются к пластине зажимами;
  • Если же теплообменник паяный, то пластины между собой соединены прочным припоем, который скрепляет пластины друг с другом и обеспечивает прибору герметизацию.

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

О принципе действия

Пластинчатый теплообменник принцип действия имеет достаточно сложный. Пластины в конструкции располагаются под углом в 180 градусов относительно друг друга. Зачастую производители делают это попакетно, следовательно, компонуются сразу четыре изделия и создается пара коллекторных контуров – подача жидкости и «обратка». Хотя стоит знать, что крайние пластины не принимают никакого участия в процессе теплообмена.

5703970e47084406595a5c1884bf6857.jpg

ed564179de884b9983921060ceee0968.jpg

Собственно, с принципом действия устройства все более-менее понятно. Сейчас же рассмотрим классификацию данной конструкции – в соответствии с ней теплообменники могут быть трех типов.

  • Одноходовые приборы, в которых теплоноситель циркулирует перманентно, в одном и том же направлении по всей площади системы. Помимо того, здесь имеет место и противоток жидкостей.
  • Многоходовые приборы, которые можно использовать исключительно в тех случаях, когда разница в температуре носителей тепла не слишком высокая. Потоки жидкости здесь будут двигаться в различных направлениях.

3bd30c5d5860282745c9fa70acf65578.jpg

Двухконтурные приборы. Они отличаются тем, что состоят из двух автономных контуров, находящихся на какой-либо из сторон. И если постоянно регулировать термальную мощность, то данной оборудование будет идеальным вариантом для покупки.

17d5a2bc0467adf6be5587ae25b92681.jpg

Что же касается технических характеристик таких теплообменников, то они следующие:

  • рабочая температура колеблется в пределах между -25 и +200 градусами;
  • потребление рабочей жидкости составляет от 5 до 2 000 кубометров в час;
  • площадь системы – разная, в зависимости от того, с какой целью ее будут использовать.
Adblock
detector