Андрей Смирнов
Время чтения: ~20 мин.
Просмотров: 1

Кожухотрубный теплообменник: принцип действия аппарата

Введение

Что такое теплообменник? Отвечая на данный вопрос, можно определить его как устройство или технологию, внутри которой происходит явление теплообмена между 2 средами, обладающими разным показателем температурного состояния.

В соответствие с принципом работы, теплообменники можно разделить на 2 вида:

  • рекуператор;
  • регенератор.

В рекуператоре движущиеся носители тепла разделяются стеной. Сюда причисляют преобладающее количество теплообменников с самыми различными типами конструкции. В группу регенеративных устройств входят теплообменники, у которых теплоносители в горячем и холодном состоянии находятся поочередно в непосредственном контакте с одной общей поверхностью. Тепло начинает накапливаться в стене, если она контактирует с горячим носителем тепла и может отдаваться в ходе контакта с холодным. Примером может послужить кауперная доменная печь.

Отвечая на вопрос о том, что такое теплообменник, стоит упомянуть и область его применения. В первую очередь они важны в технологическом процессе переработки нефти, а также в нефтехимических, химических, атомных, холодильных, газовых и т. д. отраслях человеческой промышленной деятельности. Энергетика и коммунальное хозяйство также не обходятся без них.

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

Такой способ хорош тем, что происходит полезное использование тепла обратной воды, а также тем, что схема компактна.
В новом теплообменнике это достигается путем увеличения количества пластин одинаковой площади.


Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. Схема сборки пластинчатого теплообменника не сложная, верхняя и нижняя направляющие закрепляются на штативе и неподвижной плите. Схемы подключения ПТО Схемы подключения пластинчатых теплообменников Здесь вы сможете узнать, какие бывают схемы подключения пластинчатых теплообменников к сетям коммуникаций. Ввиду небольших габаритов и веса монтаж теплообменника производится достаточно просто, хотя мощные агрегаты и требуют устройства фундамента.

Поговорим подробнее о наиболее доступных, надежных и эффективных. Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин. При такой схеме подготовка воды происходит за два шага. Обвязка второй ступени идентичная параллельному подключению за исключением того, что вместо холодной воды подключается уже подогретая вода с первой ступени.

Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. В соответствии с правилами помимо рабочего насоса параллельно ставится резервный такой же мощности. Опыт и умения специалистов позволяют как выполнить простейшие расчеты, так и сложный монтаж с пуско-накладкой. Тогда пластины производятся из титана, никеля и различных сплавов, а прокладки — из фторкаучука, асбеста и других материалов. Следует отметить, что кожухотрубные системы почти исчезли с рынков из-за низких показателей КПД и больших размеров.
Теплообменник пластинчатый принцип работы

Широкие возможности кожухотрубного теплообменника

  1. Давление в трубках может достигать разных значений, от вакуума до наивысших;
  2. Можно достичь необходимого условия по термическим напряжениям, при этом цена устройства существенно не поменяется;
  3. Размеры системы тоже могут быть различными: от бытового теплообменника в ванную комнату до промышленного площадью 5000 кв. м.;
  4. Нет необходимости предварительно очищать рабочую среду;
  5. Для создания сердцевины используют разные материалы, в зависимости от затрат на производство. Однако все они соответствуют требованиям температуры, давления и устойчивости к коррозии;
  6. Отдельный участок труб можно извлечь для чистки или ремонта.

Есть ли у конструкции недостатки? Не без них: кожухотрубчатый теплообменник весьма громоздкий. Из-за своих габаритов он нередко требует отдельного технического помещения. Ввиду большой металлоемкости стоимость изготовления такого устройства тоже велика.

Виды

Разборный

Наиболее популярный вариант, годится для работы с теплоносителями разных основ (в жидком, парообразном или газовом состоянии, с различной средой, давлением и температурой). Они разборные пластинчатые теплоообменники крайне гибкие в конструктивных настройках. Для повышения или понижения площади теплообменного процесса устанавливаются новые пластины либо устраняются старые.

Его просто демонтировать и разбирать для проведения очистительных или ремонтных работ. Пользователям не потребуется обращаться к третьим лицам (сервис), что позволяет существенно сэкономить денежные средства.

Разновидность разборного теплообменника — полусварный. Одна его часть представлена сварной, вторая — разборной. На практике он используется нечасто, большее предпочтение всегда отдают разборному варианту, он более удобный.

Паянный

Преимущество паянного теплообменника: повышенная выдержка давления и температуры. Недостаток: при изменениях в рабочем режиме и смене показателей тепловой мощности, придется полностью заменить устройство, гибкой настройкой оно не обладает.

Ремонтировать поломки также довольно сложно: конструкцию нужно снимать полностью и отвозить в сервис, так как попытка самостоятельно выполнить ремонт вряд ли увенчается успехом. Отсутствие теплообменника в период ремонта приведет к длительному простою в производстве, финансовым издержкам для организации.

Достоинства и недостатки

Широкое распространение пластинчатых теплообменников обусловлено следующими достоинствами:

  • компактными габаритами. За счет использования пластин существенно увеличивается площадь теплообмена, что снижает общие габаритные размеры конструкции;
  • простотой монтажа, эксплуатации и технического обслуживания. Модульная конструкция агрегата позволяет легко разобрать и промыть требующие очистки элементы;
  • высоким КПД. Производительность ПТО составляет от 85 до 90%;
  • доступной стоимостью. Кожухотрубные, спиральные и блочные установки, при сходных технических характеристиках, стоят значительно дороже.

Недостатками пластинчатой конструкции можно считать:

  • необходимость заземления. Под действием блуждающих токов в тонких штампованных пластинах могут образовываться свищи и другие дефекты;
  • необходимость использования качественных рабочих сред. Поскольку поперечное сечение рабочих каналов небольшое, применение жесткой воды или некачественного теплоносителя может привести к засору, что снижает интенсивность теплопередачи.

Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника

Доступные программы скачиваются, в расчете теплообменника использовать можно несколько версий, для большей уверенности в результативности.

К недостаткам — отсутствие функции подогрева воды.

В случае, когда выбирается схема подключения в одну ступень. Однако более популярными сегодня являются пластинчатые паяные системы обеспечения теплом, и популярность их основана на отсутствии зажимных элементов. Рассмотрим несколько примеров схем.

То есть при монтаже после чистки все станет на свои места без особого усилия

Перед монтажом пластинчатого теплообменника важно учитывать, что расчет, проводимый своими руками для пластинчатого теплообменника для котла, входящая температура не должна превышать 55 градусов. Выдавая большой расход, скоростные агрегаты немного недогревают выходящую жидкость, этот недостаток обнаружен специалистами во время эксплуатации

Один из вариантов двухступенчатого подключения теплообменников В данном случае первичный нагрев идет от обратного трубопровода отопления.

Тут она доводится до нужной температуры и уходит потребителю. Кондиционеры, подогреватели, пластичные теплообменники, соответственно, нуждаются в более сложном обслуживании при помощи компьютерного и сервисного обеспечения. Управление температурой происходит при помощи датчика и регулирующего клапана, установленного на обратке можно и на подачу поставить.

Так же за помощью можно обратиться к специалисту, который проведет своими руками расчет, не озадачивая клиента. Имея такую же мощность, он по размерам втрое меньше кожухотрубного, при этом способен обеспечить большой расход нагреваемой среды, например, воды для нужд ГВС. Эти выходы могут быть в виде фланца, трубы под сварку, резьбового соединения.

Принцип работы пластинчатого теплообменника.

Кожухотрубные Кожухотрубные теплообменник для горячей воды от отопления проще по конструкции, но менее эффективны, из-за чего, для обеспечения необходимой температуры, должны иметь солидные размеры. Толщина пластины зависит от максимального рабочего давления. Опыт и умения специалистов позволяют как выполнить простейшие расчеты, так и сложный монтаж с пуско-накладкой. Недостатком этой схемы является сильно завышенная нагрузка на систему отопления и неэффективный нагрев воды во втором контуре при большем перепаде температур. Для этого понадобиться помощь специализированных кадров той или иной компании.

Важным является и температурная разница минимум в 10 градусов. Значение для раковины умножается на количество устройств в доме, которые могут использоваться параллельно, и складывается со значением для ванны или душевой в зависимости от того, что именно используется. Недостаток: дороговизна, обусловленная подключением двух теплообменников для приготовления горячей воды. Доводится температура до нормы при помощи повторного нагрева, но уже от теплоносителя, который идет на подачу. SYSTHERM Теплообменники в горячем водоснабжении На сегодняшний день организация процессов по обеспечению водой — это одно из главных условий для создания уютной жизни граждан.
Теплообменник (регистр) для бани — какой выбрать и как подключить, чтобы греть воду?

Виды теплообменников. Кожухотрубные теплообменники

В нескольких пунктах рассмотрим краткую характеристику различных видов теплообменников.

Теплообменники кожухотрубного типа характеризуются наличием труб, которые привариваются к торцу. В них находятся закрепленные пучки других труб. Чаще всего их крепление производится посредством уплотнения развальцовки, однако способы чаще всего зависят от материала. Трубная решетка наделена закрывающимися крышками с прокладкой, болтами и/или шпильками. Корпус оснащен штуцерами, посредством которых один из теплоносителей прокладывает себе путь через пространство между трубками. 2-й теплоноситель при помощи патрубка движется по трубам. Многоходовые теплообменники оснащены крышкой в корпусе и рядом перегородок, которые повышают скорость движения носителя теплоты. Увеличение показателя теплоотдачи улучшают при помощи оребрения трубок, предназначенных для теплообмена.

Элементный теплообменник включает в себя ряд компонентов, которые представлены в виде простейших кожухотрубных теплообменников, но с отсутствующими перегородками. Сама конструкция довольно тяжелая и громоздкая.

Погруженный змеевиковый теплообменник характеризуется движением теплоносителей по змеевику, который погрузили в пространство бака с другим носителем тепла в жидкой форме. Чаще всего их используют в небольших установках, а сам аппарат довольно дешевый и простой в использовании.

Виды пластинчатых теплообменных аппаратов и их применение

По способу соединения теплообменных пластин теплообменник может быть:

  • разборной;
  • паяный;
  • полусварной;
  • сварной.

Конструкция и принцип работы разборных пластинчатых ТО были описаны выше. Рассмотрим более подробно особенности конструкции и область применения паяных, полусварных и сварных теплообменников.

Паяный пластинчатый теплообменник

Агрегат широко используется для:

  • нагрева и охлаждения рабочих сред;
  • испарения;
  • конденсации;
  • утилизации и рекуперации тепловой энергии.

Теплообменные пластины ППТО изготавливаются из нержавеющей стали. Сборка пакета осуществляется аналогично с разборными теплообменниками, после чего производится пайка медным или никелевым припоем, в зависимости от агрессивности рабочей среды: для более агрессивных сред используется никель.

К наиболее существенным преимуществам паяных ПТО можно отнести:

  • высокую надежность;
  • возможность работы в широком температурном диапазоне;
  • легкость и небольшие габариты;
  • надежность конструкции;
  • простоту монтажа и технического обслуживания;
  • доступную стоимость.

Особенно хорошо паяные ПТО зарекомендовали себя в холодильных и замкнутых отопительных системах.

Полусварные пластинчатые теплообменники

Главной конструктивной особенностью полусварных теплообменников является попарное сваривание штампованных пластин, в результате чего формируется отдельный герметичный модуль. Сборка ПСПТО осуществляется также, как и разборного теплообменника, различие состоит в том, что вместо отдельных пластин используются готовые сварные модули.

Между первичными и вторичными модулями устанавливаются прокладки из термостойкой резины. Отсутствие внутренних прокладок позволяет существенно увеличить рабочее давление в системе и температуру рабочей среды.

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам ПСПТО получили широкое распространение следующих областях:

  • в системах вентиляции и кондиционирования;
  • в химическом и фармацевтическом производстве;
  • в пищевой промышленности;
  • в системах рекуперации;
  • в отопительных системах;
  • в системах централизованной подачи горячей воды.

Среди наиболее значимых преимуществ данной конструкции можно выделить:

  • широкий диапазон рабочих температур;
  • отсутствие герметизирующих прокладок;
  • инертность к агрессивным рабочим средам;
  • простоту монтажа и технического обслуживания.

В отличии от сборных ПТО, полусварные агрегаты практически полностью исключают возможность неправильной сборки.

Сварные пластинчатые теплообменники

Отсутствие уплотнений является главной особенностью конструкции сварных теплообменных аппаратов. Гофрированные пластины сварены в один блок, в котором рабочая среда протекает по внутренним каналам, а нагреваемая – по внешним.

Применяются СПТО при работе с агрессивными средами при повышенных температурах и высоком давлении рабочих сред.

Конструктивные особенности сварных теплообменников обеспечивают следующие преимущества:

  • компактность;
  • высокий коэффициент теплопередачи;
  • незначительные теплопотери;
  • простоту технического обслуживания.

Отсутствие уплотнений в сварных ПТО обеспечивает полную герметичность рабочих каналов, что позволяет работать в экстремальных условиях.

Особенности строения и эксплуатации кожухотрубных теплообменников

Эволюция конструкции аппаратов модернизировалась в течение долгого времени, благодаря чему оборудование отвечает высоким требованиям эксплуатации. Сейчас кожухотрубные теплообменники используются как подогреватели, испарители, конденсаторы. Развитие нефтяной промышленности привело к потребности в применении нагревателей и охладителей, испарителей и конденсаторов, способных выполнять свои функции в тяжелых условиях нефтеперерабатывающего производства. Агрегаты должны вмещать различные фракции нефти и иные органические жидкости, которые могут быть с примесями. Конструкция устройств позволяет им работать при больших показателях давления и температуры. Многообразие областей применения привело к выпуску различных модификаций оборудования.

Кожухотрубные теплообменники включают в себя следующие составные элементы:

  1. Пучки труб.
  2. Камеры.
  3. Патрубки.
  4. Крышки.
  5. Опоры.
  6. Кожухи.

Трубные и межтрубные участки в аппаратах разделяются перегородками, благодаря которым повышаются скорость и эффективность теплообмена. Основу оборудования составляют трубы из стали без швов. Сечение межтрубного участка в 2-3 раза больше диаметра труб.

Технические характеристики

Наименование параметров Назначение параметров для теплообменников
ТН ТК
Температура теплообменивающих сред, ºС±5ºС в кожухе от минус 70ºC до плюс 350ºC
в трубах
Диаметр кожуха, мм наружный (при изготовлении из трубы) 159; 273; 325; 426; 630
внутренний (при изготовлении из листа) 400; 600; 800; 1000; 1200
Поверхность теплообмена, м² 1,0-973
Условное давление, МПа в кожухе для аппаратов диаметром, мм 159, 273, 325, 400 (426), 600 (630) 1,6; 2,5; 4,0 1,6
800 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 1,0; 1,6
1000 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 0,6; 1,0; 1,6
1200 0,6; 1,0; 1,6; 2,5
Условное давление МПа в трубах для аппаратов диаметром, мм 159, 273, 325, 400 (426), 600 (630) 1,6; 2,5; 4,0 1,6
800 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 1,0; 1,6
1000 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 0,6; 1,0; 1,6
1200 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 0,6; 1,0; 1,6
Длина теплообменных труб, мм для аппаратов диаметром, мм 159, 273 1000; 1500; 2000; 3000 1500; 2000; 3000
325 1500; 2000; 3000; 4000
400 (426), 600 (630), 800 2000; 3000; 4000; 6000
1000 3000; 4000; 6000; 9000
1200 4000; 6000; 9000
Наружный диаметр и толщина стенки теплообменных труб, мм 20х2; 25х2
Число ходов по трубам для аппаратов диаметром, мм 159, 273 1
325, 400 (426) 1; 2
600 (630), 800, 1000, 1200 1; 2; 4
Масса аппаратов, кг 135 ÷ 21890

Чертеж кожухотрубного теплообменники

Классификация рекуперативных теплообменников

Наибольшее распространение получили в промышленности рекуперативные теплообменные устройства. По конструктивному исполнению выделим несколько типов:

  • Кожухотрубные теплообменники представляют собой приваренные к кожуху пучки труб, прикреплённых к трубным решеткам, закрывающихся крышками на прокладках или болтах. Через имеющиеся на корпусе штуцера первый теплоноситель течет по межтрубному пространству, а другой по трубам. В таких многоходовых теплообменниках на корпусе или крышке вмонтированы перегородки. Чтобы повысить теплоотдачу, трубы подвергаются оребрению путем накатки или навивки ленты. Элементные теплообменники представляют собой совокупность элементов типа простейшего кожухотрубного устройства без перегородок. Они могут допускать высокое давление, однако, конструкция их более громоздка и тяжела.
  • Погруженные теплообменники сконструированы таким образом, что один теплоноситель погружен в емкость с другим. Такие агрегаты дешевы и просты, но из-за того, что жидкость в межтрубном пространстве не обладает большой скоростью — теплоотдача невысока.
  • Теплообменники типа «труба в трубе» находят применение при высоких давлениях и малых расходах теплоносителя в системе.
  • Оросительные теплообменники находят применение в холодильных установках в качестве конденсаторов.
  • Графитовые теплообменники предназначены для химически агрессивных жидкостей. Графит — очень хороший проводник тепла, его пропитывают специальными смолами, чтобы убрать пористость. Само устройство состоит из графитовых блоков, уплотнённых между собой резиновыми или тефлоновыми прокладками, зафиксированных крышками.
  • Пластинчатые теплообменники состоят из пластин, поверхность их отштампована специальным способом для образования каналов, по которым проходит теплоноситель (например, незамерзающая жидкость системы отопления). Пластины между собой уплотняются. Такое устройство несложно в изготовлении, легко меняется количество пластин, чистится, имеет высокий показатель теплоотдачи, но не выдерживает высокого давления.
  • Пластинчато-ребристый теплообменник имеет маленький вес и небольшие габариты;
  • Оребрённо-пластинчатые теплообменники состоят из тонких оребрённых панелей, изготавливающихся с помощью высокочастотной сварки. Конструкция и используемые материалы позволяют добиваться высоких температур теплоносителей, малого гидравлического сопротивления, высокого КПД, большого срока службы, небольшой стоимости и прочего. Зачастую его применяют для утилизации тепловой энергии газов.
  • Спиральные теплообменники имеют два канала, навитые в виде спирали вокруг главной разделительной перегородки, они предназначены в основном для нагревания и охлаждения жидкостей, имеющих высокий показатель вязкости.

Способы обвязки

Теплообменные 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.

Монтаж и обслуживание теплообменника лучше доверить специалистам

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.

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.

Чем больше пластин в теплообменнике, тем выше мощность

В 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

Характеристика пластинчатых теплообменников:

Конструкция и принцип работы

Конструкция кожухотрубного теплообменника отличается простотой и надежностью, а также обеспечивает простой доступ к основным элементам для технического обслуживания и ремонта. Что касается принципа действия рассматриваемой установки, он также не отличается особой сложностью. Рассмотрим подробно конструкцию и принцип действия кожухотрубных преобразователей тепловой энергии.

Конструкция теплообменника

В общем случае конструкция теплообменного аппарата состоит из следующих элементов:

  • распределительной камеры с входным и выходным патрубками;
  • оболочки, имеющей впускной и выпускной патрубки;
  • теплообменных труб;
  • трубных решеток;
  • задней (разворотной) камеры.

Главным преимуществом кожухотрубного преобразователя тепловой энергии и основной причиной популярности этих устройств является простота и надежность конструкции. Кожухотрубчатый теплообменник включает в себя распределительную камеру, оснащенную теплообменными трубами, корпус, чаще всего цилиндрической формы, и специальные решетки.

На торцах корпуса располагаются крышки, полностью герметизирующие корпус агрегата. Благодаря находящимся в комплекте поставки опорам, теплообменник легко устанавливается в горизонтальное положение. Помимо этого, конструкцией предусмотрены специальные крепления, обеспечивающие возможность произвольной установки изделия.

Увеличить интенсивность теплообмена может использование труб, имеющих специальные рёбра. В том случае, когда необходимо уменьшить интенсивность теплопередачи, на трубы наносят специальное теплоизоляционное покрытие. Таким образом можно существенно повысить аккумулирующие возможности установки. В некоторых случаях применяются особые конструктивные решения, в которых предусмотрено использование двух труб: труба меньшего диаметра располагается внутри трубы большего диаметра.

Площадь теплопередающей поверхности кожухотрубных теплообменников может колебаться в пределах от 300 см2 до нескольких тысяч квадратных метров. В конденсаторе современных паровых турбин, мощность которых составляет 300 МВт имеется более 20 000 трубок, а общая поверхность поверхность теплообмена составляет приблизительно 15000 м2.

Кожух теплообменного аппарата изготавливается из толстолистовой стали толщиной не менее 4 мм. Для изготовления решеток используется материал той же марки, однако толщина его должна быть не менее 20 мм. Главным элементом конструкции является комплект труб. Для эффективной работы устройства необходимо, чтобы материал из которого изготавливаются трубы, обладал высокой теплопроводностью. Положение пучка труб внутри корпуса фиксируется с помощью одной или нескольких решеток.

Принцип действия

Принцип действия кожухотрубного теплообменника довольно прост. Внутри аппарата происходит разделение рабочих сред таким образом, что они лишены возможности смешиваться между собой. В роли теплопередающих элементов выступают трубы, расположенные между двумя рабочими субстанциями.

Один из теплоносителей перемещается внутри труб, другой подается под давлением в межтрубное пространство. Кожухотрубчатые теплообменники могут работать с любыми агрегатными состояниями теплоносителей, это могут быть пар, газ, жидкость или их сочетание.

Устройство и принцип работы

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника включает в себя:

  • стационарную переднюю плиту на которой монтируются входные и выходные патрубки;
  • неподвижную прижимную плиту;
  • подвижную прижимную плиту;
  • пакет теплообменных пластин;
  • уплотнения из термостойкого и устойчивого к воздействию агрессивных сред материала;
  • верхнюю несущую базу;
  • нижнюю направляющую базу;
  • станину;
  • комплект стяжных болтов;
  • Набор опорных лап.

Такая компоновка агрегата обеспечивает максимальную интенсивность теплообмена между рабочими средами и компактные габариты устройства.

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника

Чаще всего, теплообменные пластины изготавливаются методом холодной штамповки из нержавеющей стали толщиной от 0,5 до 1 мм, однако, при использовании в качестве рабочей среды химически активных соединений, могут использоваться титановые или никелевые пластины.

Все пластины, входящие в состав рабочего комплекта, имеют одинаковую форму и устанавливаются последовательно, в зеркальном отражении. Такая методика установки теплообменных пластин обеспечивает не только формирование щелевых каналов, но и чередование первичного и вторичного контуров.

Каждая пластина имеет 4 отверстия, два из которых обеспечивают циркуляцию первичной рабочей среды, а два других изолируются дополнительными контурными прокладками, исключающими возможность смешивания рабочих сред. Герметичность соединения пластин обеспечивается специальными контурными уплотнительными прокладками, изготовленными из термостойкого и устойчивого к воздействию активных химических соединений материала. Устанавливаются прокладки в профильные канавки и фиксируются с помощью клипсового замка.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Оценка эффективности любого пластинчатого ТО осуществляется по следующим критериям:

  • мощности;
  • максимальной температуре рабочей среды;
  • пропускной способности;
  • гидравлическому сопротивлению.

Исходя из этих параметров подбирается необходимая модель теплообменника. В разборных пластинчатых теплообменниках регулировать пропускную способность и гидравлическое сопротивление можно, изменяя количество и тип пластинчатых элементов.

Интенсивность теплообмена обусловлена режимом течения рабочей среды:

  • при ламинарном течении теплоносителя интенсивность теплообмена минимальна;
  • для переходного режима характерно увеличение интенсивности теплообмена за счет появления завихрений в рабочей среде;
  • максимальная интенсивность теплообмена достигается при турбулентном движении теплоносителя.

Рабочие характеристики пластинчатого ТО рассчитываются для турбулентного течения рабочей среды.

В зависимости от расположения канавок, различают три типа теплообменных пластин:

  1. с «мягкими» каналами (канавки расположены под углом 60). Для таких пластин характерна незначительная турбулентность и небольшая интенсивность теплообмена, однако «мягкие» пластины обладают минимальным гидравлическим сопротивлением;
  2. со «средними» каналами (угол рифления от 60 до 30). Пластины являются переходным вариантом и отличаются средними показателями турбулентности и интенсивности теплопередачи;
  3. с «жесткими» каналами (угол рифления 30). Для таких пластин характерна максимальная турбулентность, интенсивный теплообмен и значительное увеличение гидравлического сопротивления.

Для увеличения эффективности теплообмена движение первичной и вторичной рабочей среды осуществляется в противоположном направлении. Процесс теплообмена между первичной и вторичной рабочими средами происходит следующим образом:

  1. Теплоноситель подается на входные патрубки теплообменника;
  2. При перемещении рабочих сред по соответствующим контурам, сформированным из теплообменных пластинчатых элементов, происходит интенсивная теплопередача от нагретой среды нагреваемой;
  3. Через выходные патрубки теплообменника нагретый теплоноситель направляется по назначению (в отопительные, вентиляционные, водопроводные системы), а остывший теплоноситель снова попадает в рабочую зону теплогенератора.

Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата

Для обеспечения эффективной работы системы необходима полная герметичность теплообменных каналов, которая обеспечивается уплотнительными прокладками.

Пара слов о прокладке

Замена теплообменника на личном авто иногда может и не производиться. Зависит это от того, в чем конкретно проблема.

Если в машине появляется неприятный запах после езды по дорогам, а особенно по мокрому или укрытому реагентами асфальту, то стоить обратить внимание на возможное протекание внутренней прокладки, расположенной со стороны катколлектора. Там можно обнаружить большой слой грязи и масел

Если при этом, под крышкой клапана эмульсия отсутствует, то это указывает на протекание масла в антифриз, причем лишь в одном направлении. Это равносильное явление для большинства марок авто, начиная с Daewoo и заканчивая опелем. Прокладки теплообменника также подлежат замене. Не всегда следует прибегать к крайним мерам по его удалению и установке нового, ведь иногда достаточно будет просто сменить саму прокладку.

Основные виды теплообменных аппаратов

Согласно формам строения теплообменники разделяют на две большие группы – пластинчатые и трубчатые. Первые получили наибольшее распространение в пищевой промышленности, горячем водоснабжении и отоплении частных домов. Они представляют собой набор пластин с рифленой поверхностью и каналами, соединенные в единый аппарат с помощью прокладок и стяжек. Патрубки, по которым теплоноситель и теплоприемник поступают в устройство и выходят из него чаще всего располагаются на передней и задней поверхностях плит, что обеспечивает легкость эксплуатации.

Согласно методу соединения виды теплообменников пластинчатого типа разделяются на группы:

  • Разборные – герметизацию которых обеспечивают резиновые уплотнители. Их главными преимуществами являются легкость установки и эксплуатационного обслуживания, благодаря чему их активно используют на заводах и в домах. Недостатком же следует считать необходимость регулярной замены прокладок, а также отсутствие возможности работы с агрессивными средами.
  • Паянные теплообменники имеют более прочную конструкцию. Их изготавливают сугубо из высококачественной нержавеющей стали, а процесс пайки производится при создании условий вакуума. Они редко требуют эксплуатационного ремонта и способны эффективно работать с кислотами и щелочами, что сделало их неотъемлемой частью химической промышленности.
  • Сварные теплообменники, изготовленные из стали, титана или никелевых сплавов, используются в самых экстремальных условиях высокого давления и температур.

Трубчатые теплообменники применяются преимущественно в производстве, а также в качестве конструктивного элемента бытовой техники – холодильников и кондиционеров. Их общим преимуществом является устойчивость к суровым условиям работы: высоким и низким температурам, агрессивным средам и создающемуся внутри давлению.

Наиболее простой моделью трубчатого теплообменника является конструкция «труба в трубе», при которой по внутреннему контуру проходит теплоноситель, а по внешнему – теплоприемник. Возможность вариации диаметра труб с целью обеспечения оптимальной скорости движения сред и легкость обслуживания послужили главным фактором применения этой модели. Но ее внушительные габариты при малой эффективности нагрева заставили конструкторов искать иные варианты конструкций.

Ныне виды теплообменных аппаратов трубчатого типа включают достаточно большой ассортимент конструкций, используемых во всех отраслях промышленности:

  • Кожухотрубные теплообменники представляют собой множество труб малого сечения, объединенных одним кожухом. Соединенные в решетку, они представляют собой компактное устройство с высокой эффективностью работы. При необходимости увеличения объема жидкостей и скорости кожухотрубные теплообменники объединяют между собой в секционные конструкции.
  • Витые устройства – система труб, предназначенных для теплоносителя и теплоприемника, плотно закрученные вокруг сердечника. Компактные и высокопродуктивные аппараты.
  • Спиральные теплообменники имеют аналогичную конструкцию, с той лишь разницей, что оба смежных канала обвивают центральную перегородку устройства. Их главная функция – нагрев и охлаждение вязких, тягучих жидкостей.
  • Оросительные устройства представляют собой спираль с желобом, на который стекает жидкость. Такая конструкция теплообменника актуальна для создания систем вентиляции и кондиционирования, обеспечения работы морозильных и охладительных камер.

Наибольшую распространенность во всех сферах промышленности и жизни людей ныне занимают пластинчатые теплообменники, которые за счет рифленой поверхности контуров обеспечивают максимальное прилегание и циркуляцию сред. Такая конструкция обеспечивает наивысшую эффективность при компактных размерах и простоту технического обслуживания.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации