Видео принцип работы пластинчатого теплообменника: Принцип работы пластинчатого теплообменника, видео

Пластинчатый теплообменник — устройство и принцип работы

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

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

Типы пластинчатых теплообменников

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

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

Подключение пластинчатых теплообменников

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

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

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

Пластины для пластинчатых теплообменников

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

Пластины для пластинчатых теплообменников разборного типа

Расчет пластинчатых теплообменников

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

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

Количество пластин	100 (101)	[-]
Длина пластины	8. 000	[m]
Ширина пластины	0.500	[m]
Толщина пластины	0.002	[m]
Ширина холодного и горячего каналов	0.008	[m]
Температура горячей воды	353.15	[K]
Температура холодной воды	293.15	[K]
Массовый расход горячей и холодной воды	400.0	[kg/s]
Коэффициент загрязнения на горячей и холодной стороне	0.00005	[m2W/K]
Теплопроводность материала пластин	50	[W/m/K]

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

Площадь теплообменной поверхности	A_hx = 8.000 * 0.500 * 100 = 400	[m2]
Количество горячих и холодных каналов	N_ch = 50	[-]
Площадь сечения одного канала	A_fch = 0.008 * 0.5 = 0.004	[m2]
Периметр сечения канала	C_fch = 2 * (0.008 + 0.5) = 1.016	[m]
Гидравлический диаметр	D_hyd = 4 * A_fch / C_fch = 0.015748	[m]
Площадь сечения для жидкости	A_flow = N_ch * A_fch = 0. 0.4 = 10372	[W/m2/K]
Коэффициент теплового сопротивления пластины на м2	R_pl = thickness/cond = 0.002 / 50 = 0.00004	[m2W/K]
Общее сопротивление теплопередаче на м2	R_t = 2/U_w + 2 * R_foul + R_pl R_t = 2/10372 + 2*0.00005 + 0.00004 = 0.0003328	[m2W/K]
Общий коэффициент теплопередачи	U_oa = 1 / R_t = 3004.6	[W/m2/K]

Общий коэффициент теплопередачи посчитан. Мы имеем следующие уравнения:
          

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

delta_T_mean = ITD – delta_T_fluid

(ур. 3)

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

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

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

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

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

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

Видео о Ридан — «ООО «Ламелар»»

• В данном обзоре Вы узнаете, что разборный пластинчатый теплообменник «Ридан» успешно прошел испытания на устойчивость к вибрации и сопротивление коррозии в камере соляного тумана в соответствии с требованиями «Правил технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов» Российского морского регистра судоходства.

Организация «Ламелар» поздравляет компанию «Ридан» с успешно пройденными испытаниями на устойчивость к длительной вибрации и сопротивление коррозии в условиях морской среды в лаборатории концерна «Термаль» при использовании пластин титанового исполнения. Статья доступна по данной ссылке.

https://lamelar.ru/n178675-plastinchatyj-razbornyj-teploobmenniki.html

• В данном обзоре рассказано про сварной теплообменник типа SB

• В данном обзоре показан принцип работы кожухопластинчатых теплообменников

• В данном обзоре рассказано, что компания Ридан впервые приняла участие в 17-й международной выставке по оборудованию и технологиям для нефтегазового комплекса Нефтегаз 2017, которая прошла в Москве с 17 по 20 апреля.

• В данном обзоре представители Южноуральской ГРЭС рекомендует Ридан как надежного производителя теплообменного оборудования

• Обзор показывает, как проводится обработка плит (Полировальная машина Lissmag SBM-XL 1000)

• В данном обзоре главный технолог ЗАО «Нефтеконсорциум» о работе разборных пластинчатых теплообменников компании «Ридан»

• Представляем Вашему внимание отзыв Тосол-Синтез об оборудовании «Ридан» (Объект химической промышленности в г.Дзержинск, Нижегородская область).

• В данном видео-обзоре Вы увидите церемонию, посвященную открытию линии по производству пластин для разборных пластинчатых теплообменников. На открытие линии присутствовали различные представители — государственной власти Нижегородской области, администрации города Дзержинска и партнеры завода «Ридан». Производительность новой линии позволяет в полной мере закрыть потребность Российского рынка в стандартных пластинах для теплообменников производства «Ридан». В ближайшей перспективе, завод «Ридан» планирует полностью перейти на отечественное сырье, а так же нарастить производство до объемов, позволяющих выпускать пластины не только для нужд собственного производства, но и отправлять на экспорт в страны Таможенного и Европейского союза. Рама теплообменного аппарата целиком производится на заводе — включая прижимные плиты и другие комплектующие для разборных теплообменников. Открытие новой линии знаковое событие для Российской промышленности, энергетики и ЖКХ. Оно несет следующие преимущества для Заказчиков:
• Практически полный цикл производства теплообменного оборудования позволяет снизить итоговую стоимость аппаратов;
• Снижение времени производства теплообменных аппаратов;
• Увеличение гибкости изготовления теплообменников;
• Четыре этапа контроля производства пластин и комплексный контроль за производством теплообменников.  

• Троицкая ГРЭС рекомендует теплообменники «Ридан»

Объект: Троицкая ГРЭС

Регион: Челябинская область, город Троицк

Тип оборудования: Маслоохладитель НН№ 113 с титановыми пластинами

Период реализации проекта: 2018 год.

Троицкая ГРЭС – один из крупнейших поставщиков электроэнергии в Уральском регионе России. Мощность объекта – 1 400 МВт. Сегодня Троицкая ГРЭС входит в состав ОГК-2.

Представляем Вашему вниманию отзыв инженера КТУ-3  Троицкой ГРЭС Ганина Олега Владимировича: «В 2015 году в рамках строительства нового энергоблока на систему маслоснабжения было установлено два теплообменника, которые выполняют функцию маслоохладителя. Но как выяснилось позднее, в процессе проектирования не было учтено высокое содержание хлоридов в отдельные периоды года. Это привело к постепенной коррозии пластин и выходу оборудования из строя. Возникла необходимость срочной замены одного из теплообменников на аппарата с пластинами из титана.

         На основании сравнения технических решений, сроков и цен был выбран теплообменник НН№113 с титановыми пластинами производства завода «Ридан». Компания «Ридан» в  кратчайшие сроки выполнили теплообменник с установленными переходами под существующую обвязку трубопроводов. Весной 2018 года теплообменник был смонтирован и запущен в эксплуатацию – в период работы замечаний к ним не возникало».

Надеемся, что оборудование компании Ридан решит Ваши задачи, а его эксплуатация будет простой и доступной. 

Пластинчатый теплообменник для отопления — схема устройства. Жми!

Само понятие «теплообменник» говорит о том, что устройство осуществляет теплообмен, передавая тепловую энергию от теплоносителя.

В соответствии с областью применения пластинчатый теплообменник может иметь размер от нескольких десятков сантиметров, до нескольких метров.

Какие бывают

Пластинчатые теплообменники отличаются методом сборки:

• разборные;
• паяные;
• сварные и полусварные.

Пластины выполняют главную функцию, возложенную на теплообменник. Они имеют контакт со средами, где должна изменяться температура.

Пластины внутри теплообменника имеют не плоскую, а рельефную форму. В зависимости от формы рельефа увеличивается площадь теплообмена.

Стандартные пластины имеют симметричный рельеф:

1. Рифление под углом в 30^о называют жестким. Оно обеспечивает высокий коэффициент теплообмена, но при этом теряется давление.
2. Рифление в 120^о обеспечивает меньшие потери давления, но при этом и теплообмен происходит медленнее.
3. Пластины со средним каналом имеют рифление под углом в 60^о.
4. Существуют пластины, имеющие комбинированный рельеф, с так называемым узором елочкой, дающий разные конфигурации каналов.

В один теплообменник вставляются пластины с несколькими типами рифления каналов, что обеспечивает более высокую эффективность всего агрегата.

Подробнее о классификации и предназначении теплообменников можно узнать отсюда: https://teplo.guru/elementy/ustroistva/teploobmenniki-dlya-otopleniya.html

Внутренняя организация

Внутреннее устройство (нажмите для увеличения)

Основу разборного теплообменника составляет рама, состоящая из неподвижной и прижимной плит, задней стойки и двух направляющих планок. Верхняя направляющая соединяет заднюю стойку с неподвижной плитой.

Внутри рамной конструкции установлен пакет пластин, количество которых может варьироваться. Разборные теплообменные агрегаты позволяют устанавливать в них различное количество пластин, поэтому их рамы выпускаются разных размеров. На схеме показано, как устроен пластинчатый теплообменник, и как происходит движение теплоносителей.

В разборных пластинчатых теплообменниках пакет с пластинами располагается между неподвижной и прижимной плитами, и прижат к неподвижной плите при помощи резьбовых шпилек. Пластины отделены друг от друга пластичными, обеспечивающими герметизацию, резиновыми или полимерными уплотнителями. Уплотнительные прокладки в разных моделях теплообменников либо приклеиваются в специальных пазах, либо крепятся к пластине клипсовыми зажимами.

В паяных пластинчатых теплообменниках пластины соединяются между собой твердым припоем, благодаря чему отпадает необходимость в прижимных плитах и прокладках-уплотнителях. Припой скрепляет пластины между собой и обеспечивает герметизацию, благодаря чему повышается сопротивляемость высокому давлению, создаваемому между пластинами, и обеспечивается оптимальное КПД теплообмена. В сравнении с аналогичными разборными устройствами, паяные пластинчатые теплообменники имеют меньший вес и габариты.

В сварных пластинчатых теплообменниках между пластинами имеется большое количество точек сварки, обеспечивающих повышенную герметизацию. Такие теплообменники применяются для теплоносителей, которые химически агрессивны, или работают под давлением от 100 барелей и выше. В теплообменниках, взаимодействующих с разными по химическому составу средами, могут применяться пластины из различающихся металлов и марок сталей.

В полусварном пластинчатом теплообменнике пластины сварены попарно, а между парами пластин проложены резиновые или полимерные прокладки. Такое устройство пластин обеспечивает эффективность теплообменников, применяемых для охлаждения химически агрессивных теплоносителей.

Пластины штампуются из нержавеющих сталей, сходных с российской маркой 08Х18Н10Т. Затем полируются. Толщина стального листа в пластине зависит от рабочего давления в теплообменнике и может составлять 0,4-1 мм.

Принцип работы

К корпусу теплообменника подведены трубы (или трубки) – в зависимости от объема теплоносителя и размеров теплообменника.

Принцип работы теплообменника основывается на движении теплоносителя по каналам, образованным рельефной конструкцией пластин. При этом они не смешиваются друг с другом.

Таким образом, соприкасаясь с металлом пластины, одна среда отдает тепловую энергию, а другая, напротив, ее забирает. Благодаря этому перемещению теплоносителей происходит нагревание одного и охлаждение другого носителя тепловой энергии.

Где применяются

Пластинчатые теплообменники применяются не только как нагревательные устройства, но и для охлаждения. В качестве нагревающих приспособлений пластинчатые теплообменники применяются:

Охлаждающее свойство теплообменников применяется в самых различных областях экономики:

• в энергетике;
• пищевой отрасли;
• в машино- и автомобилестроении;
• в сталелитейной индустрии и т.д.

Теплообменники нашли широкое применение и в бытовых приборах, которыми мы пользуемся повседневно.

Испарители

Испаритель — устройство, действие которого основано на принципе теплообменника.

В нем осуществляется переход жидкости в газообразное или парообразное состояние вследствие повышения температуры. Пластинчатая конструкция испарителя, как показывает практика, более эффективна и компактна, чем кожухотрубная.

Основная сфера применения пластинчатых испарителей – холодильные установки и машины, в которых осуществляется охлаждение:

• технологических жидкостей;
• воздуха и газообразных смесей;
• пара с целью конденсации воды.

[warning]Важно знать: для того чтобы кондиционер работал стабильно на протяжении многих лет, необходимо следить за чистотой испарителя. В противном случае на нем образуется «шуба» из пыли и грязи, и он перестает выполнять свою охлаждающую функцию. А это может привести к перегреву механизмов кондиционера и его выходу из строя.[/warning]

Другими словами, испарители применяются в промышленных и бытовых холодильниках, кондиционерах и сплит-системах.

Рекуператор воздуха

Рекуператор воздуха устроен по принципу теплообменника. В нем встречаются два воздушных потока — приточный и вытяжной.

Они обмениваются тепловой энергией, в результате в помещение поступает прогретый и подсушенный воздух, а уходит воздух несколько охлажденный. В летнее время все происходит наоборот.

Слово рекуператор образовалось от латинского «recuperatio», и в переводе означает «возвращать». Рекуператоры воздуха бывают трубчатые, ребристые, пластинчатые.

Таким образом, рекуператор нужен там, где наблюдается большой контраст между температурами на улице и в помещении. Он позволяет снизить затраты на обогрев воздуха зимой во время отопительного сезона и на кондиционирование — летом.

Самостоятельно изготовить рекуператор воздуха поможет данная статья: https://teplo.guru/eko/rekuperator-vozduha-svoimi-rukami.html

Горячее водоснабжение

В котлах отопления и горячего водоснабжения теплообменник работает по принципу подогревателя.

Пластинчатый теплообменник значительно компактнее других видов теплообменников, и поэтому в бытовых двухконтурных котлах все чаще устанавливается именно эта конструкция.

Это небольшое устройство, не более 20 см высотой, занимает в котле немного места, но:

• обеспечивает более высокий КПД;
• создает меньшие потери тепла;
• позволяет иметь возможность для промывания и реконструкции.

[advice]Следует помнить: вода, которую мы применяем в котлах ГВС и отопления жесткая, то есть содержит повышенную концентрацию извести и других соединений, откладывающихся на стенках в виде накипи.[/advice]

Поэтому необходимо при монтаже оборудования устанавливать фильтры, которые уменьшат образование накипи в проточном и отопительном теплообменниках.

Особенностям банных теплообменников посвящена следующая статья: https://teplo.guru/pechi/bannye/teploobmennik-dlya-bannoi-pechi.html

Как устроен и работает пластинчатый теплообменник, смотрите в следующем видео:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Пластинчатый теплообменник | Конструкция | Принцип работы

Пластинчатый теплообменник— это аппарат, предназначенный для передачи тепла от одной среды к другой. Среды, участвующие в теплообмене, могут быть как жидкими (вода, молоко, масло, раствор, кислота и др. ), так и газообразными (пар, фреон, воздух и др.).

Пластинчатый теплообменник по способу передачи тепла является скоростным рекуперативным теплообменником. В нем рабочие среды разделены теплопроводной стенкой (пластиной).

По конструктивному исполнению пластинчатые теплообменники делятся на: разборные, паяные, сварные и полуразборные.

Области применения пластинчатого теплообменника

Пластинчатые теплообменники применяются в различных отраслях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Их используют в качестве нагревателей, охладителей, конденсаторов, испарителей различных сред.

Конструкция пластинчатого теплообменника

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

На данном чертеже изображен разборный пластинчатый теплообменник.

Пластинчатый теплообменник состоит из подвижной и неподвижной плиты, расположенного между ними пакета теплопередающих пластин, верхней и нижней направляющих и задней стойки. Основным элементом теплообменника являются пластины, которые стягиваются в пакет при помощи стяжных шпилек. На лицевой стороне каждой пластины в специальном углублении располагается резиновое уплотнение, обеспечивающее герметичное прилегание пластин друг к другу.

Пакет пластин образует каналы теплообменника, по которым, чередуясь, движутся среды. Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна относительно другой на 180 градусов. Резиновые уплотнения исключают перетоки между средами, участвующими в процессе теплообмена.

На плитах теплообменника расположены патрубки, через которые входят и выходят среды. В одноходовом теплообменнике все патрубки располагаются на неподвижной плите. В многоходовом теплообменнике патрубки находятся с разных сторон, что дает лучшую температурную срезку, но не удобно с при эксплуатации теплообменника.

Паяный теплообменник обладает несколько иной конструкцией. В нем все пластины спаяны друг с другом при помощи медного припоя. Он обладает неразборной конструкцией и применяется для чистых сред.

Принципы работы и устройства пластинчатого теплообменника

Не всем посчастливилось жить в тёплом климате. В нашей огромной стране достаточно регионов, где зима продолжается дольше трёх месяцев, а отопление работает с сентября по май. При этом очень важно, чтобы тепловое оборудование не подводило. Одним из устройств, обеспечивающих дом теплом, является теплообменник. А пластинчатый теплообменник — один из его видов.

Что это такое?

Пластинчатый теплообменник — это специальный прибор небольшого размера. Его задача — подогревать или охлаждать воздух в конкретном помещении. Пластина из гофрированной стали — основная деталь устройства. Изготавливают её чаще всего из нержавейки, но иногда, исходя из параметров и области применения, используют и другие металлы, например, графит, титан, медь. Область применения такого теплообменника, кстати, очень обширна. Уже понятно, что мы можем встретить его в централизованной системе отопления. Помимо этого пластинчатые теплообменники применяются в машиностроении, металлургии, нефтепереработке, промышленности. И это еще не полный список сфер применения. Всё дело в том, что качество этого агрегата довольно высокое. А благодаря тому, что основные детали изготовлены из нержавеющей стали, такой теплообменник не боится коррозии и прочих химических процессов, воздействующих на него.

Подробнее о конструкции

Если рассматривать более детально, то в состав пластинчатого теплообменника входят:

• набор пластин из нержавеющего материала;
• две плиты — неподвижная и подвижная;
• элементы крепежа, позволяющие стянуть эти самые плиты;
• по одной направляющей (сверху и снизу).

Количество пластин и габариты корпуса находятся в прямой взаимосвязи от мощности устройства. На пластинах располагаются специальные прокладки, которые обеспечивают герметизацию, и находящаяся там жидкость может нормально циркулировать. Чтобы эти прокладки плотно прилегали к пластинам используются неподвижная и подвижная плиты. Также есть два отверстия для подведения и отвода горячей жидкости. Подробнее про устройство и разновидности теплообменников читайте здесь.

Виды пластинчатых теплообменников

Необходимо заметить, что теплообменники пластинчатого типа различаются по характеристикам. Они могут быть:

1. Паяные. Из названия ясно, что они представляют собой цельную конструкцию. Кстати, резиновых прокладок в этой модификации нет, так как подобная конструкция уже подразумевает герметичность. Вследствие этого обеспечена минимальная потеря тепла, высокая производительность. Преимуществом такой модели является и простота сборки. Вентиляционные системы, системы кондиционирования, холодильная техника — это обычные его сферы применения. Для промышленного оборудования широко распространены паяные пластинчатые теплообменники SWEP;
2. Разборные. Название опять-таки говорящее. Такой аппарат состоит из нескольких деталей. Конечно, он не так прост в сборке, как паяный, но имеет свои преимущества. Например, долгий срок работы, благодаря тому, что любую деталь в случае поломки или износа можно снять и заменить. К тому же такой агрегат легче чистить, сняв несколько деталей. Да и в использовании он довольно прост. Применяется обычно в системах отопления, водоснабжения, бассейнах;
3. Сварные. Самые редкие и самые надежные. Сварной шов гораздо прочнее паяного, поэтому такие аппараты практически равнодушны к каким-либо агрессивным воздействиям окружающее среды. Так же они стойко переносят большие температурные нагрузки и хорошо справляются с высоким давлением. Их можно встретить в тепловых насосах, пищевой промышленности, производстве химических продуктов и фармацевтике.

Чтобы теплообменник прослужил исправно и долго, его необходимо правильно подобрать, исходя из условий использования. Будет сложно это сделать, если вы не специалист, поэтому лучше доверить эту миссию профессионалу.

Фото: opeks.energy

Теплообменник пластинчатый виды разборный, паяный, сварной

Большинство жителей многоквартирных домов используют центральное отопление и горячее водоснабжение. Но практически никто из них не задумывался о том, как оно им поступает и за счёт чего поддерживается необходимая температура. А работа систем отопления и горячего водоснабжения напрямую зависит от качественных приборов, таких как пластинчатый теплообменник. Именно благодаря этому устройству жители могут регулярно пользоваться набором услуг, создающих комфортное проживание в современном городе. Но круг использования данных агрегатов намного шире, благодаря их характеристикам и свойствам. Поэтому стоит присмотреться внимательные к этому полезному устройству.

Как устроен пластинчатый теплообменник

В собранном виде пластинчатый теплообменник может выглядеть монолитным устройством с несколькими отверстиями для теплоносителя. Но на самом деле агрегат состоит из большого количества деталей. Среди них имеются:

• Прижимные плиты;
• Рабочие пластины;
• Входные и выходные патрубки;
• Резьбовые стяжки;
• Направляющие.

Плиты теплообменника играют роль двухстороннего пресса, который при помощи стяжек максимально прижимает набор рабочих пластин. Через входные и выходные патрубки поступает и удаляется теплоноситель. Данные элементы могут быть оснащены фланцами, используемыми для подключения теплообменника к системе отопления.

Рабочие пластины имеют рельефную поверхность. Это сделано не только для обеспечения максимально эффективной передачи температуры, но и для возможности жидкости проникать по всей площади элемента. Каждая пластина имеет резиновый уплотнитель, пролегающей по её периметру. Также прокладки расположены вокруг выходного отверстия каждого элемента, что предотвращает смешивание рабочей жидкости между собой.

Герметичность внутри пластинного пространства может быть достигнута и за счёт приваренных стальных вставок. Этот метод используется для агрегатов, имеющих максимально толстые пластины. Толщина пластин может быть от 0,4 до 1 мм. Она зависит от размера теплообменника и рабочего давления. Самые тонкие пластины способны выдержать 10 МПа. А вот теплообменники с пластинами 0,8 ведут работу с давлением более 25 МПа.

Из чего изготавливают пластинчатые теплообменники

Для изготовления пластинчатых теплообменников используются разные материалы. Среди них можно выделить:

• Сталь;
• Титан;
• Графит;
• Медь.

Стальные элементы теплообменника самые распространённые. Для изготовления используются только марки, хорошо противостоящие коррозии, чтобы повысить долговечность всего устройства. Медные и титановые устройства можно встретить на особо важных объектах. Например, титановые варианты устанавливаются на морские суда дальнего плавания. При контакте с морской водой только они способны обеспечить длительный срок эксплуатации без аварий.

Графит применяют для изготовления пластин теплообменника. Этот материал переносит контакт с водной средой, которая может разрушить большинство металлов. Таким образом графитовые пластины увеличивают работоспособность и срок эксплуатации теплообменника.

Кроме перечисленных материалов следует отметить резину, в основе которой лежит природный и искусственный каучук. Без прокладок теплообменник не сможет функционировать, если только он не относится к разряду паяных или сварных. Но в этом случае такое устройство потеряет возможность быстро разбираться и чиститься. Поэтому большая часть пластинчатых теплообменников изготавливается разборными, имеющими резиновые прокладки.

Как работает пластинчатый теплообменник

Через вводной патрубок теплоноситель поступает в внутрь агрегата. Так как каждая пластина помимо отверстий имеет огромное количество каналов, то жидкость начинает циркулировать по каждому отсеку, постепенно передавая температуру окружающей среде. На своём пути теплоноситель совершает множество подобных циркуляций, что увеличивает эффективность работы теплообменника.

По своей конструкции пластинчатые теплообменники можно поделить на три вида:

• Одноходовые;
• Двухходовые;
• Трёхходовые.

Каждый из типов устройств рассчитан на работу при помощи противотока. Это означает, что теплоноситель подаётся в одном направлении, а жидкость, которой передаётся температура, имеет вход с другой. Таким образом достигается максимальная эффективность теплообменника, что и требуется потребителю. Различием между видами устройств будет возможность использования типа трубопровода, к которому произведено подключение теплообменного агрегата.

Варианты исполнения пластинчатых теплообменников

По своей конструкции все пластинчатые теплообменники практически одинаковы. Существенная разница заключается лишь в способе соединения теплоотдающих элементов. Поэтому их можно разделить на три типа:

• Разборные;
• Паяные;
• Сварные.

Разборные пластинчатые теплообменники

Самый распространённый вид, это разборные теплообменники. Герметизация между пластинами у данных агрегатов достигается путём использования резиновых прокладок. При затягивании, они плотно прижимаются друг к другу, что способны выдержать даже огромное давление. Среди положительных моментов разборных агрегатов следует выделить:

• Длительный срок эксплуатации;
• Удобное и простое обслуживание;
• Возможность изменять мощность устройства;
• Низкая стоимость агрегата.

Несмотря на то, что резиновые прокладки изнашиваются через 1 – 3 года, сам срок эксплуатации разборного пластинчатого теплообменника может превышать 25 лет. Это значительный срок, особенно в свете низкой стоимости устройства по сравнению с другими видами теплообменников. Изношенные элементы можно быстро заменить, не тратя на это большого количества времени и средств. Таким достоинством могут похвастаться редкие образцы данной продукции.

Паяные пластинчатые теплообменники

Паяный пластинчатый теплообменник позволяет решать задачи в самых труднодоступных местах. Это обусловлено его малым весом, благодаря отсутствию некоторых элементов, характерных для устройств данного типа. Вместо прокладок за герметизацию пластин отвечает специализированная пайка. Именно благодаря ей получается цельное устройство, способное работать с самыми большими давлениями.

Среди достоинств этого теплообменника следует выделить:

• Быстрый монтаж;
• Малый вес;
• Возможность работать при критичных температурах;
• Длительный срок эксплуатации.

Благодаря единому корпусу, этот теплообменник быстро устанавливается на своё место. Этому способствует и малый вес устройства, в котором отсутствуют резиновые уплотнители, придающие пластинчатым теплообменным агрегатам дополнительный вес. Качественная спайка создаёт настолько прочный корпус теплообменника, что он способен работать при критической температуре, превышающей 100 ^оС и высоком давлении довольно длительное время.

Проблем с обслуживанием устройства также нет. При возникновении внутренних загрязнений, теплообменник достаточно быстро промывается специальными растворами. Но такие меры возникают редко. Причиной этого выступают формирующиеся завихрения внутри агрегата.

Сварные пластинчатые теплообменники

Данный тип теплообменника является самым редким из всех пластинчатых устройств для теплообмена. Но это не означает, что подобные агрегаты считаются плохими. Напротив, сварные теплообменники способны выдавать высокие показатели производительности, а также вести работу в сверх критичных условиях, когда другие аппараты выходят из строя. При подаче повышенного давления, устройства свободно выдерживают температуру в 300 ^оС.

Среди других достоинств сварных теплообменников можно выделить:

• Высокие антикоррозийные свойства;
• Возможность использования щелочей и кислот для очистки внутреннего пространства агрегата;
• Простота обслуживания.

Все перечисленные плюсы вместе составляют ещё один. Это длительный срок эксплуатации, гарантированный не только качественной сборкой теплообменника, но прежде всего его характеристиками.

Теплообменник пластинчатый от производителя по лучшей цене

Что такое пластинчатый теплообменник

Принято считать, что самый первый теплообменный аппарат пластинчатого типа был создан в 1923 году инженером Ричардом Селигманом (Richard Seligman), основателем корпорации Aluminium Plant & Vessel Company Ltd. С того времени пластинчатые теплообменники получили широкое распространение во многих отраслях – в металлургии, машиностроении, химической, пищевой индустрии, фармацевтике, складском, коммунальном хозяйстве, энергетике, и других. Пластинчатым теплообменником (в широком понимании) называется теплотехническое устройство рекуперативного типа, где теплообменный процесс между двумя разделенными, не перемешивающимися подвижными средами (жидкостями или газами), которые имеют между собой температурный градиент, происходит через пластинчатые поверхности (металлические, композитные, графитовые и др.). В более узком понимании, пластинчатый (разборный) теплообменник — это теплотехнический аппарат, в котором, как правило, металлические теплообменные пластины связаны в пакет, уплотненный и герметизированный с помощью полимерных (пластиковых, резиновых и др.) прокладок.

Устройство и принцип работы пластинчатых теплообменников

Основой конструкции разборного пластинчатого теплообменника являются профилированные теплообменные пластины, которые обычно изготовляются холодной штамповкой из тонкостенного (0,4 – 1 мм) коррозионностойкого листового металла – нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов, титана и других. Штампованные пластины в пакете пластинчатого теплообменника или одинаковые, но взаимно повернутые на 180 градусов, или различаются на «правые» и «левые». Таким образом, после сборки в пакет и уплотнении прокладками, проштампованные профили на них превращаются в сеть герметичных щелевых (проходных) каналов, которые образуют два раздельных контура, где циркулируют теплоносители – нагревающий (охлаждающий) и нагреваемый (охлаждаемый). Эти теплоносители, как правило, пропускаются по своим контурам в противоположных направлениях (на противотоке), что способствует увеличению температурного напора. В то же время разнообразные варианты профилирования (рифления) поверхности проходных каналов призваны вызывать турбулентность потоков теплоносителей, что еще больше интенсифицирует теплообмен.

Кроме теплообменных пластин и уплотняющих прокладок, в типовую конструкцию разборного пластинчатого теплообменника обычно входят:

• неподвижная плита с подводящими и отводящими патрубками, которая служит опорным «скелетом» для набора пакета пластин;
• верхняя и нижняя направляющие консоли, на которые поочередно «нанизываются» «левые», «правые» пластины и уплотняющие прокладки;
• подвижная плита, которая замыкает всю наборную конструкцию;
• резьбовые шпильки, которыми разборная конструкция скрепляется воедино и стягивается, до получения полной герметичности в полимерных уплотнениях;
• в двух- и трехпроходных пластинчатых теплообменниках, где теплоносители выполняют один или полтора круга циркуляции, на торцах пакета применяются специальные пластины, изменяющие направления потока.

Преимущества и ограничения пластинчатых теплообменников

Привлекательность пластинчатых теплообменников в том, что в сравнении с кожухотрубными, они характеризуются более высокими коэффициентами теплопередачи, и при той же площади теплообмена, способны передать большую тепловую мощность. Таким образом, при одинаковой тепловой мощности, пластинчатые теплообменники характеризуются гораздо меньшими размерами и весом (металлоемкостью), чем кожухотрубные. Эффективность пластинчатых теплообменников, среди всех существующих их разновидностей, на текущий момент считается самой высокой.

Другими важными преимуществами разборных пластинчатых теплообменников являются:

• способность к модернизации, с целью изменения площади теплообмена (тепловой мощности), которая производится простым прибавлением или уменьшением количества теплообменных пластин в пакете;
• легкодоступность и простота в обслуживании (очистке), реализуемая путем разборки, которая недостижима для неразборных конструкций (сварных или паянных).

В связи с применением в конструкции разборных пластинчатых теплообменников полимерных уплотняющих прокладок, они имеют определенные ограничения по условиям применения. Как правило, такие ограничения находятся в пределах:

• по температуре используемых теплоносителей – до 180 °C;
• по рабочему давлению – до 2,5 МПа (25 бар).

Теплообменники пластинчатые производства TRANTER

Шведская компания TRANTER является одним из лидеров и законодателей мод на рынке разборных пластинчатых теплообменников. Оборудование компании широко представлено на всех континентах. Заводы компании работают в США, Швеции, Индии, Китае. Кроме изготовления готовых аппаратов, она поставляет на рынок свои высокотехнологичные и качественные теплообменные пластины, которые часто применяются в теплообменных устройствах других производителей. На примере модельного ряда изделий TRANTER можно проследить основные направления и тенденции развития в отрасли:

• теплообменники с симметричными пластинами V-образного (шевронного) профиля серии GC и GL применяются для широкого спектра типовых рабочих условий. Пластины с острыми углами V-образного профиля снижают скорость прохождения потока, а с тупыми углами – уменьшают перепад давления на входе и выходе с теплообменника.
• аппараты с пластинами GX (Ultraflex), которые имеют несимметричный профиль типа «елочка». Такой несимметричный рисунок профиля позволяет, путем комбинирования взаимной ориентацией пластин, получить шесть различающихся вариантов конфигурации теплообменных контуров, и таким образом гибко подбирать характеристики теплообменного оборудования под конкретные условия и задачи.
• усиленные двойные пластины GD – применяются для обеспечения исключительно высокой надежности и безопасности работы теплообменного оборудования, гарантирования не смешиваемости рабочих сред на любых режимах эксплуатации. Потребность в гарантировании таких условий нередко возникает в фармацевтике, производстве пищевых продуктов, системах охлаждения электротехнической аппаратуры и др.
• теплообменники на GF пластинах с профилями (проходными каналами) увеличенного сечения (глубины и ширины). Такие аппараты применяются для работы с теплоносителями повышенной вязкости, или загрязненными твердыми (волокнистыми) частицами.
• пластины GW полусварные (попарно сваренные) – как правило, применяются в теплообменных аппаратах, где применяются опасные вещества, такие как аммиак или фреоны, и где необходимо достичь повышенной герметичности контуров.

Преимущества пластинчатых теплообменников THERMAKS

OPEKS Energysystems (ОПЭКС Энергосистемы) производит и поставляет широкий спектр пластинчатых разборных теплообменных аппаратов под торговой маркой THERMAKS. Пластинчатые разборные теплообменники THERMAKS характеризуются:

• многочисленным модельным рядом, включающим более 30 наименований, который позволяет подобрать теплообменные аппараты для широкого разнообразия рабочих условий, тепловой мощностью от 1 кВт до 30 МВт;
• применением только качественных теплообменных пластин – симметричных, ассиметричных, с широким каналом, усиленных двойных и попарно сваренных – оригинального качества производства TRANTER (серии GX, GC, GL, GD, GW, GF), и таких же надежных герметизирующих прокладок, на толщине и качестве которых в компании OPEKS не принято экономить;
• исключением возможности контакта агрессивных теплоносителей с коррозионно-нестойкими материалами в любом месте конструкции теплообменника;
• применением конструкционных решений (таких как специальный роликовый кронштейн), которые облегчают разборку, сборку и обслуживание теплообменных аппаратов, даже при работе с очень тяжелыми конструкционными элементами – плитами и пластинами.
• Эстетичный внешний вид, подчеркивающий высокое качество изготовления.
• Материал пластин нерж. сталь AISI316 (1.4401), 304 (1.4301), Титан, Hasteloy, SMO254
• Теплообменники THERMAKS обеспечат эффективное выполнение любых технологических задач благодаря широкой гамме рельефов пластин, включая пластины с мелкими гофрами для чистых сред и ширококанальные рельефы для загрязненных сред.
• Материал уплотнений для различных сред и температурных режимов — искусственный каучук EPDM-P, NBR-P, Viton, Fluor, другие
• Уплотнения 2-х видов: под клеевую или клипсовую фиксацию
• Уплотнения отличаются мощным внешним видом и имеют наибольшее сечение среди производителей теплообменников, что обеспечивает продолжительный срок службы до замены (до 10 лет), также уплотнения не повреждаются при многократных разборках теплообменников
• Благодаря классу прочности оцинкованных стяжных болтов 8.8, резьба не деформируется в процессе эксплуатации
• Верхняя направляющая, на которой подвешен пакет пластин, выполнена из нержавеющей стали, обеспечивая надежную защиту от коррозии важного элемента конструкции.
• Верхняя и нижняя несущие балки оцинкованы.
• Подключающие патрубки могут быть выполнены из нержавеющей стали, титана, других сплавов, исключая контакт теплоносителя с материалом плиты
• В конструкции крепления подвижной плиты установлен роликовый кронштейн для облегчения отката тяжелой подвижной плиты по верхней несущей балке
• Рама может быть выполнена в 3-х стандартах давления Ру10, Ру16, Ру25 бар.
• Максимальная рабочая температура до 180 С.
• Качественная упаковка для транспортировки, хранения и перемещения на место монтажа каждого отдельного агрегата.
• Гарантия не менее 2-х лет

Принцип работы пластинчатого теплообменника THERMAKS

Заказывая теплообменники ОПЭКС ЭНЕРГОСИСТЕМЫ Вы получаете больше чем ожидали!

Как работают пластинчатые теплообменники

Как работают пластинчатые теплообменники. В этом видео мы рассмотрим пластинчатые теплообменники и их работу. Их часто называют PHE, PHX, а иногда просто HX или HEX. Пластинчатые теплообменники очень распространены. Они широко используются в строительстве и производстве. Причина их популярности в том, что они очень компактны, очень эффективны, просты в обслуживании и не требуют значительного обслуживания.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube о том, как работают пластинчатые теплообменники

Назначение пластинчатого теплообменника — передача тепловой энергии между двумя жидкостями без смешивания жидкостей.Например, в сфере обслуживания зданий вы можете захотеть передать тепло от первичного контура, подключенного к котлу, к отдельному вторичному контуру, возможно, в сети централизованного теплоснабжения. На производстве вы можете охладить немного масла водой, но, очевидно, вы не хотите смешивать масло и воду вместе.

Рассмотрение основных частей пластинчатого теплообменника. У нас есть торцевые пластины на передней и задней крышке, которые обычно изготавливаются из низкоуглеродистой стали. Они очень сильные, они нужны, чтобы все скрепить.Затем у нас есть гайки, они прикрепляются и затягиваются на стяжные болты. Стяжные болты входят в некоторые пазы на боковой стороне устройства и проходят по всей длине теплообменника. Болты затягиваются на эти стержни и сжимают все пластины и прокладки вместе, образуя водонепроницаемое уплотнение. Между концевыми пластинами закреплены прокладки и пластины теплопередачи.

Примеры размеров теплообменника

Теплообменники большего размера также будут иметь опорные стержни вверху и внизу.Это выдержит вес теплообменника. Пластины можно просто выдвинуть для обслуживания после снятия концевой пластины.

Выше показан пример реальной пластины теплообменника. Обычно они изготавливаются из стали или титана, и вы можете видеть, что на них есть узор, нарезанный канавками или штамповкой. Эти узоры будут укреплять пластины, а также увеличивать площадь поверхности теплопередачи, создавая внутри них очень турбулентный поток. Турбулентный поток хорош, потому что он перемешивает жидкость, поэтому тепло распределяется или усредняется.Если бы это был плавный поток, то в одних регионах тепло накапливалось бы больше, чем в других.

Между пластинами проложены резиновые прокладки. Он прикреплен к поверхности пластины, и цель прокладки — обеспечить плотную посадку и предотвратить утечки. Прокладка также позволяет или предотвращает попадание жидкости в лист.

На иллюстрации реальной пластины теплообменника вы можете увидеть черную линию, бегущую вокруг внешнего края, это прокладка.Обратите внимание, что два правых отверстия имеют диагональное резиновое уплотнение, проходящее через них, это блокирует попадание потока воды на пластину. Однако отверстия слева не имеют этого диагонального уплотнения, поэтому жидкость может поступать в пластину и выходить из нее через эти отверстия.

Если вы посмотрите на предыдущий пример фотографии сравнения размеров теплообменников. Вы, вероятно, заметите, что стяжные болты выходят далеко за теплообменник. На это есть несколько причин. Одна из причин заключается в том, чтобы иметь возможность установить все эти пластины во время установки или во время обслуживания, но также это дает возможность расширить пластинчатый теплообменник в будущем.Например, предположим, что в будущем планируется расширение здания, а затем можно просто расширить охлаждающую способность, добавив дополнительные пластины. Он также может удалить пластины, чтобы уменьшить это.

Есть несколько способов подключения пластинчатых теплообменников.

Самый распространенный — это когда впускные и выпускные отверстия находятся на передней пластине, поэтому жидкости будут входить, течь через их каналы, а затем возвращаться к передней пластине.

В другой версии одна из жидкостей входит через переднюю пластину, но выходит через заднюю пластину.Другая жидкость течет в противоположном направлении.

Первая версия является наиболее распространенной, и это потому, что вам не нужно изменять трубопровод, если вам нужно расширить пластинчатый теплообменник в будущем. Во второй версии все подключенные трубопроводы необходимо будет снять и подогнать заново, в зависимости от того, насколько далеко вы расширите пластинчатый теплообменник.

Итак, как это работает?

Мы складываем несколько пластин вместе, а затем используем прокладки внутри, чтобы предотвратить попадание жидкостей в чередующиеся пластины.Прокладку можно повернуть, чтобы заблокировать правое или левое отверстие. Затем две жидкости будут течь по всем каналам между пластинами. Пример: жидкость 1, пластина, жидкость 2, пластина, жидкость 1, пластина…
Отверстия совпадают, образуя канал, похожий на трубу, через который текут жидкости.

Если вы внимательно посмотрите на изображение выше, вы заметите, что прокладка чередуется с той стороны, которую она закрывает.

Если мы пропустим охлаждающую жидкость в теплообменник, мы можем позволить ей войти через верхний левый вход.Затем он потечет к тарелкам 2, 4 и 6. Затем через нижний левый выпускной канал он оставит более высокую температуру.
Затем горячая жидкость входит через правый нижний вход, течет по каналам 1, 3, 5 и 7. Затем она выходит через правый верхний выход с более низкой температурой.

Прокладки — это то, что позволяет жидкости течь в определенный канал.

Дело в том, что каналы между пластинами имеют разную температуру, и горячее всегда перетекает в холодное. Таким образом, горячая жидкость будет передавать часть своей тепловой энергии через более холодную жидкость и в нее.Две жидкости никогда не встречаются и не смешиваются, они всегда разделены стенкой металлической пластины. Тепло просто передается через это. Поэтому горячая жидкость остывает, а холодная нагревается.

Вы также можете заметить, что эти жидкости движутся противотоком. Это лучшая конфигурация для максимальной эффективности, потому что средняя логарифмическая разница температур, LMTD, является максимальной.

Если вы встретите их в здании, убедитесь, что они 1) изолированы, чтобы удерживать как можно больше тепловой энергии, и 2) что защитная втулка установлена ​​поверх резьбы стяжных стержней.

Пластинчатый теплообменник (PHE), объяснение

Введение

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

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

Пластинчатый теплообменник в сборе

Компоненты пластинчатого теплообменника (PHE)

Пластинчатые теплообменники состоят из относительно небольшого количества частей. Поскольку для передачи тепла используются пластинчатые теплообменники, им требуется входов и выходов , где текущая среда — или текучих сред — может входить и выходить из теплообменника. Текучая среда может быть жидкостью или газом . Поскольку флюиды часто считаются только жидкими, мы будем использовать термин текучая среда , чтобы избежать путаницы.

Пластинчатый теплообменник (изображение в разобранном виде)

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

Компоненты пластинчатого теплообменника

Последними представляющими интерес компонентами являются две крышки на противоположных концах пакета пластин. Одна крышка подвижна, а другая зафиксирована. Подвижная крышка и фиксированная крышка также иногда называются рамной пластиной и прижимной пластиной пластиной .Обратите внимание, что входы и выходы крепятся только к неподвижной крышке.

Как работают пластинчатые теплообменники

Видео ниже представляет собой отрывок из нашего онлайн-видеокурса Heat Exchangers .

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

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

Прокладки для пластинчатого теплообменника

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

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

Чередование холодного / горячего режима

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

Конструкция пластинчатого теплообменника

Пластины — основная причина такой эффективности пластинчатых теплообменников.

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

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

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

Гофрированный узор в елочку

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

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

Контрольная лампа пластинчатого теплообменника

• Поскольку прокладки направляют поток через теплообменник, важно, чтобы они были установлены в правильном порядке.По этой причине прокладки часто имеют маркировку , чтобы операторы могли проверить, что каждая пластина установлена ​​в правильном порядке по всему пакету пластин. Другой способ обеспечить правильный порядок стопки пластин — это нанести распылением диагональную линию по всей стопке пластин , когда она собрана.

Пакет пластин с диагональной линией

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

Прокладки пластин (прокладка концевой пластины показана справа)

Изменение холодопроизводительности

Есть несколько способов изменить холодопроизводительность пластинчатого теплообменника:

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

Однопроходная и многопроходная конструкция

Типы потоков

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

Параллельный, встречный и перекрестный поток

Соображения по конструкции

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

Преимущества пластинчатого теплообменника

Пластинчатые теплообменники обладают многочисленными преимуществами:

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

Пластинчатый теплообменник Недостатки

Но есть и недостатки пластинчатых теплообменников:

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

Дополнительные ресурсы

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

https://www.onda-it.com/eng/news/how-a-plate-heat-exchanger-works/plate-heat-exchanger-working-principle

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

Пластинчатый теплообменник

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

История

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

Функция пластинчатого теплообменника

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

Изображение принадлежит WCR

Конструкция пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник может работать в однопроходном или многопроходном исполнении, в зависимости от условий эксплуатации. Для большинства задач подходит однопроходный и часто предпочтительный вариант, поскольку он сохраняет все соединения на неподвижной части рамы и, следовательно, упрощает разборку.Однако многопроходный режим требуется при низких расходах или при близких температурах приближения. Другие факторы, такие как высота потолка здания или ограничения пространства для работы с большими пластинами, часто приводят к решению использовать многопроходные и, следовательно, больше и меньшие пластины.

Типы пластинчатых теплообменников

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

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

Пластинчатые теплообменники с парабазом
Теплообменники с парабазом — это компактные и экономичные устройства, разработанные для обеспечения высокого теплового КПД при сохранении более низких перепадов давления.Это идеальный выбор для многих одно- и двухфазных систем теплопередачи в промышленности и холодильном оборудовании.

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

Пластинчатый теплообменник — Принцип работы

Преимущества пластинчатых теплообменников

Легко снимается и очищается

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

Расширяемый

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

Высокая эффективность

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

Компактный размер

• В результате высокой эффективности требуется меньшая площадь теплопередачи, что приводит к гораздо меньшему количеству теплообменника, чем было бы необходимо для той же работы с другими типами теплообменников. Обычно пластинчатому теплообменнику требуется от 20 до 40% пространства, необходимого для кожухотрубного теплообменника.

Температура близкого подхода

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

Несколько обязанностей в одном подразделении

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

Меньше обрастания

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

Снижение затрат

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

Ссылка (а): APV | WCR GROUP

Как работают теплообменники

Для жидкостей, содержащих частицы, доступны два решения:

• Пластина с низкой точкой контакта, широкая струя, которая может работать с продуктом с большим количеством частиц
• Пластины с широким зазором, которые могут перемещать все больше и больше твердых частиц.

Оба позволяют частицам проходить сквозь них, сводя к минимуму засорение.

Принцип работы кожухотрубных теплообменников

Вместо передачи тепла через параллельные пластины, кожухотрубные теплообменники передают тепло между пучком трубок, окруженным большим корпусом корпуса. Жидкости, проходящие по трубкам, обмениваются теплом с текучими средами, которые текут по трубкам, заключенным в оболочку.

Поскольку диаметр трубок обычно больше, чем зазор между пластинами в пластинчатых теплообменниках, кожухотрубные теплообменники подходят для приложений, в которых продукт более вязкий (устойчивый к течению) или содержит твердые частицы высокой плотности. Максимальный размер частиц зависит от диаметра трубки. Трубчатые теплообменники обычно могут работать дольше между чистками, чем пластинчатые теплообменники при сверхвысоких температурах.

Основной принцип кожухотрубок перемещает продукт через пучок параллельных трубок с нагревательной жидкостью между трубками и вокруг них.

Концентрический трубчатый теплообменник имеет трубы разного диаметра, расположенные концентрически внутри друг друга, что особенно эффективно при нагревании или охлаждении, поскольку нагревающие / охлаждающие жидкости текут по обеим сторонам трубок с продуктом.Трубки с продуктом могут иметь размер, соответствующий требованиям по вязкости и содержанию твердых частиц. Концентрическая трубка особенно подходит для высоковязких неньютоновских жидкостей, вязкость которых изменяется под давлением (шампунь, лак для ногтей, кетчуп).

Как и в случае теплообменников других конструкций, кожухотрубные теплообменники сконструированы таким образом, чтобы продукт и нагревательные / охлаждающие жидкости текли в противоположных направлениях. Например, холодный жидкий продукт перемещается в теплообменнике справа налево, в то время как теплый жидкий продукт перемещается слева направо по трубкам продукта. Противоточная конфигурация использует преимущества максимальной разницы температур для более эффективной теплопередачи.

Фармацевтическая линия кожухотрубных теплообменников одного производителя работает при давлении до 10 бар и рабочей температуре 150 ° C. Типичные области применения кожухотрубных теплообменников включают системы обработки воды (например, для впрыска или очистки) и системы CIP.

Все о пластинчатых теплообменниках

Что такое теплообменник, для чего он нужен и почему существует так много разных типов?

Ответы на эти вопросы не очевидны для большинства, но тем не менее почти каждый получает выгоду от этих удивительных устройств.Теплообменники — это механические системы, которые могут передавать тепло между двумя рабочими жидкостями (обратите внимание, что жидкость в технике может быть газом, а не только жидкостью). Это переданное тепло — это энергия, которую можно использовать, если ее правильно спроектировать, и инженеры используют этот факт для создания удивительных технологий. В этой статье речь пойдет об одном из самых популярных вариантов теплообменника — пластинчатом теплообменнике. Несмотря на простоту конструкции, этот тип теплообменника сложен по конструкции и принципу действия, поэтому эта статья поможет читателям узнать о пластинчатых теплообменниках, о том, как они работают и для каких областей применения выгоден этот элегантный дизайн.

Что такое пластинчатые теплообменники?

Рисунок 1: Типовой пластинчатый теплообменник

Изображение предоставлено: https://www.foodbev.com/news/alfa-laval-launches-t8-gasketed-plate-heat-exchanger/

Цель любого теплообменника, говоря простым языком, состоит в том, чтобы сделать горячую жидкость более холодной и / или сделать холодную более горячей, в частности, без их смешивания. Это может показаться скучным, но любой, кто помнит свою термодинамику, знает, что с теплом приходит энергия, а энергия — это инженерный товар (наша статья о теплообменниках представляет собой отличный ускоренный курс по некоторым важным термодинамическим свойствам).Используя определенные концепции, такие как теплопроводность, энтропия и механика жидкости, эти устройства могут передавать тепло от одного потока к другому и могут использоваться в качестве конденсаторов, испарителей и многого другого. Пластинчатый теплообменник — это всего лишь один из способов передачи тепла между двумя жидкостями, который особенно полезен для передачи тепла между двумя жидкостями.

Изучите пластинчатый теплообменник, показанный на рис. 1. Показанные синие пластины — это передняя и торцевая крышки, соединяющие вместе множество гофрированных металлических пластин, которые герметизированы резиновыми прокладками.Красные стяжные болты скрепляют все вместе и создают водонепроницаемое уплотнение, а крышки / пластины выровнены с двумя опорными планками сверху и снизу устройства. Четыре отверстия на левой стороне — это входы и выходы для обеих жидкостей, которые предотвращают смешение двух потоков при циркуляции через теплообменник. Пластины пластинчатого теплообменника могут быть легко добавлены / удалены по команде, и они более компактны, чем другие распространенные теплообменники, такие как внушительные кожухотрубные конструкции (дополнительную информацию см. В нашей статье о кожухотрубных теплообменниках).Далее мы рассмотрим поток внутри пластинчатого теплообменника и посмотрим, как он вызывает эффективную теплопередачу.

Как работают пластинчатые теплообменники?

Рис. 2: Типичная пластина пластинчатого теплообменника. Обратите внимание на черную резиновую прокладку вокруг пластины и на то, что она намеренно несимметрична.

Изображение предоставлено: https://www.lngindustry.com/liquefaction/18082017/heat-exchanger-plates-from-kelvion/

Чтобы понять, как работают эти устройства, мы должны сначала взглянуть на самый основной элемент пластинчатого теплообменника или его пластины.На рис. 2 показана типичная пластина с прикрепленной к ней резиновой прокладкой. Эти пластины обычно изготавливаются из стали, алюминиевого сплава, титана, никеля или даже графита и являются теплопроводными путями между двумя рабочими жидкостями. Их гофры увеличивают площадь поверхности и создают турбулентность, что способствует увеличению скорости теплопередачи через теплообменник. Существует множество различных схем гофрирования, каждая из которых имеет свои уникальные свойства (на Рисунке 2 показана стандартная конструкция «в елочку»).Каждую пластину обрамляет неровная резиновая прокладка, поэтому вода может стекать только по определенным пластинам, когда ее сжимают в стопку пластин. На рисунке 3 ниже эти отдельные потоки показаны красным и синим цветом:

Рис. 3. Как неровные прокладки создают два отдельных потока жидкости через пластины теплообменника.

Изображение предоставлено: https://www.aelheating.com/blog/plate-heat-exchangers-work/

Пластины расположены по схеме «холод-горячий-холодный-горячий» для максимального теплового перемешивания между каждой жидкостью.Одна жидкость (красная) поступает на вход через верхний правый угол и последовательно течет вниз по каждой четной пластине, в то время как другая жидкость (синяя) поступает через нижний левый угол и накачивается через каждую нечетную пластину. Такой порядок позволяет операторам легко добавлять / удалять пластины в стопку, эффективно увеличивая или уменьшая теплопередающую способность теплообменника в любое время.

Прокладки могут быть сконструированы таким образом, чтобы можно было создавать различные типы потоков, которые влияют на скорость теплопередачи через теплообменник.Они также определяют, где будут заканчиваться впускные / выпускные клапаны, что может быть важно при установке. В пластинчатых теплообменниках используется противоточный поток, при котором одна жидкость течет в направлении, противоположном другой. Параллельный поток — это когда обе жидкости движутся в одном направлении, но этот режим необычен для конструкций пластин, поскольку пластины лучше всего работают в конфигурации противотока. На рисунке 4 показано, как прокладки используются для создания различных схем потока.

Рис. 4: Блок-схемы для U-образного (слева), Z-образного (посередине) и многопроходного (справа) расположения.Обратите внимание, как каждый тип показывает противоток.

Левая и средняя компоновки соответствуют однопроходному потоку, при котором каждая рабочая жидкость проходит через другую только один раз. Правильная компоновка показывает многопроходный поток, где каждая жидкость многократно проходит другую, увеличивая скорость теплопередачи, но также усложняя конструкцию. В зависимости от области применения одного прохода может быть достаточно, но многопроходные конструкции часто полезны, когда скорости потока каждой жидкости сильно различаются.

В плитах используются не только резиновые прокладки; Фактически, существуют определенные типы пластинчатых теплообменников, в которых используются другие герметики, обеспечивающие дополнительные преимущества. Паяные пластинчатые теплообменники используют медь для пайки каждой пластины вместе, что не только создает сложные каналы для жидкости, но также обеспечивает высокое давление и коррозионную стойкость при небольшом экономичном размере. Сварные пластинчатые теплообменники аналогичны, в которых весь пакет пластин сваривается вместе. Они хороши для сдерживания высокого давления, но, к сожалению, их нельзя очистить, поскольку каждая пластина соединена с другой.Наконец, в полусварных пластинчатых теплообменниках используются последовательности сварных и несварных пластин, что обеспечивает преимущества как прокладочной, так и сварной конструкции.

Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники

широко используются в промышленности благодаря своей небольшой, но универсальной конструкции. Ниже приведены некоторые преимущества использования пластинчатого теплообменника перед неизменно популярным кожухотрубным теплообменником:

• Пластинчатые теплообменники обычно имеют больший коэффициент теплопередачи, так как имеют большую площадь контакта между жидкостями
• Они имеют небольшую занимаемую площадь, что не требует или почти не требует места для обслуживания
• Их легко обслуживать, ремонтировать и обслуживать

Однако есть некоторые заметные недостатки, которые являются прямым результатом их конструкции:

• Прокладки представляют собой проблему, если их слишком сильно сжать, так как они могут деформироваться и вызвать утечку в системе.Они также более чувствительны к температуре, чем пластины, поэтому нельзя использовать высокую температуру жидкости из-за риска повреждения материала прокладки
• Узкие проходы пластин сильно снижают давление потока, что требует дополнительной мощности насоса
• Две жидкости с большим перепадом температур не будут передавать энергию так же хорошо в пластинчатом теплообменнике, как в кожухотрубном теплообменнике
• Они имеют тенденцию рассеивать тепло в окружающую среду, что снижает их эффективность

Технические характеристики, критерии выбора и приложения

Пластинчатый теплообменник доступен во многих размерах, формах и ценовых категориях.Эта статья поможет покупателям определить спецификации, необходимые для их проектов, и то, как выбрать правильный пластинчатый теплообменник, используя эти характеристики.

Первыми параметрами, которые необходимо указать, являются особенности приложения, например:

• тип используемых рабочих жидкостей (вода, масло, хладагент и т. Д.)
• температуры каждой поступающей жидкости
• скорости каждого потока (галлоны / мин или л / мин)

Затем определите желаемый тип теплопередачи (нагрев / охлаждение / выравнивание) и определите ориентацию входных / выходных отверстий.Зная эти факты, поставщики могут использовать уравнения для определения необходимого коэффициента теплопередачи, значение которого в конечном итоге будет определять, сколько пластин необходимо, какие материалы следует использовать и какое расположение следует использовать в окончательной конструкции.

Затем определите подходящую цену из своего бюджета и поговорите со своим поставщиком, чтобы узнать, соответствует ли какой-либо из имеющихся у него товаров вашим потребностям. Существуют сотни вариантов на выбор, поэтому велика вероятность, что правильный пластинчатый теплообменник покажет себя после достаточных исследований.

Пластинчатые теплообменники имеют множество потенциальных применений; и это лишь некоторые из них: их можно использовать в пастеризаторах, производстве напитков, соединителях между охладителями, котлами и градирнями, а также в других технологических процессах. Это элегантные модульные системы, обеспечивающие отличную теплопередачу при размерах, значительно меньших, чем у некоторых других традиционных конструкций. Рассмотрите возможность использования пластинчатого теплообменника, если необходимо минимизировать пространство, а производительность — максимизировать.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое пластинчатые теплообменники и как они работают.Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://www.onda-it.com/eng/news/how-a-plate-heat-exchanger-works/plate-heat-exchanger-working-principle
2. https://www.intechopen.com/books/heat-transfer-studies-and-applications/modeling-and-design-of-plate-heat-exchanger
3. https: //www.foodbev.ru / новости / Альфа-Лаваль-запускает-Т8-разборный пластинчатый-теплообменник /
4. https://theengineeringmindset.com/how-plate-heat-exchangers-work/
5. https://www.brighthubengineering.com/hvac/61791-features-and-characteristics-of-the-flat-plate-heat-exchanger/
6. http://thermopedia.com/content/1035/
7. https://theengineeringmindset.com/plate-heat-exchanger-applications/

Прочие изделия из теплообменников

Больше от Process Equipment

Пластинчатые теплообменники / Пластинчатые охладители

Наша продукция, являющаяся мировым лидером в разработке и производстве пластинчатых теплообменников, является одной из самых обширных на рынке.Помимо разборных, паяных и цельносварных пластинчатых теплообменников, наш спектр продукции также включает ряд уникальных оптимизированных моделей со специальными функциями. Это делает нас абсолютным специалистом в своей области, предлагая как готовые, так и индивидуальные решения для ваших индивидуальных приложений.

Пластинчатый теплообменник: определение и функция

Пластинчатые теплообменники используются для передачи тепла между двумя средами, которые отделены друг от друга гофрированными пластинами.Пластинчатый теплообменник состоит из различных пластин теплопередачи, которые герметизированы прокладками, спаяны или сварены вместе.

Отдельные передающие пластины теплообменника расположены в пакетах, которые образуют проточные каналы, по которым попеременно протекают горячие и холодные среды. Это позволяет тепловой энергии передаваться от одной среды к другой. Важно, чтобы две среды были надежно отделены друг от друга (например, с помощью уплотнений), чтобы избежать смешивания. Когда теплообменная среда течет в противоположных направлениях, как это обычно бывает, мы говорим о принципе противотока.В остальном принцип потока параллельный. В некоторых полностью сварных моделях также может применяться принцип поперечного потока. Общим для всех вариантов является то, что специальная гофра передаточных пластин обеспечивает высокую турбулентность потока.

Пластинчатый теплообменник: конструкция и применение

В принципе, все наши пластинчатые теплообменники работают одинаково. В зависимости от цели, для которой нужен теплообменник, они могут различаться по конфигурации, конструкции и используемым материалам.Паяные пластинчатые теплообменники имеют небольшие размеры и компактны, и их предпочтительно использовать в индустрии отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и холодильной промышленности. Разборные пластинчатые теплообменники можно гибко адаптировать и, при необходимости, расширять для оптимального соответствия требованиям наших клиентов. Это особенно важно в химической, пищевой и морской промышленности. Для сравнения, сварные пластинчатые теплообменники рассчитаны на высокое давление и температуру, поэтому их предпочтительно использовать в нефтегазовой отрасли.

Дополнительные примеры областей применения:

• отопительная техника, e.грамм. напольное отопление, солнечные системы или приготовление горячей воды
• промышленность, например на электростанциях или в машиностроении
• пищевая технология, например для охлаждения молока или пастеризации пива
• холодильная техника, например в качестве конденсатора, испарителя или пароперегревателя

Просто спросите нас — мы с радостью посоветуем вам выбрать наиболее подходящий пластинчатый теплообменник для вашего применения или покажем вам подходящее решение для обслуживания.

Анализ теплообменников | Протокол

Теплообменники — повсеместно используемые компоненты в энергетических системах.Некоторые распространенные примеры — автомобильные радиаторы и испарители холодильников. В обоих случаях теплообменник способствует передаче тепла от одного потока жидкости к другому. Из этих примеров ясно, что теплообменники важны во множестве систем; В первую очередь обеспечение терморегулирования или переходов в термодинамических циклах. Понимание того, как моделировать и оценивать теплообменники, важно для оптимизации конструкции и интеграции теплообменников в более крупные системы. Это видео проиллюстрирует некоторые принципы конструкции и анализа теплообменника, а затем продемонстрирует эти концепции на простой конструкции теплообменника типа труба в трубе.В конце будут рассмотрены некоторые общие приложения.

Хорошо спроектированный теплообменник должен обеспечивать эффективную непрерывную теплопередачу между двумя потоками жидкости, не позволяя им смешиваться. Когда два потока жидкости входят в теплообменник, они вступают в тесный тепловой контакт через физический барьер. Теплообмен осуществляется за счет местной разницы температур по мере продвижения жидкости, пока она не достигнет выхода. В результате более горячая из двух жидкостей, поступающих в теплообменник, будет выходить с пониженной температурой, а более холодная из двух жидкостей — с повышенной температурой.Во время стабильной работы скорость теплопередачи горячей жидкости определяется массовым расходом и удельной теплоемкостью жидкости, умноженными на разницу температур между входом и выходом. Та же формула применима к холодной жидкости при использовании соответствующих значений. Если утечка тепла в окружающую среду незначительна, величина двух скоростей передачи будет равной. Это означает, что любое тепло, теряемое горячей жидкостью, передается холодной жидкости. Общая проводимость в ваттах на кельвин является мерой теплопередающей способности теплообменника.Давайте проанализируем конкретную геометрию, известную как противоточный теплообменник «труба в трубе». В этой конструкции горячая жидкость течет в одном направлении внутри прямого участка трубы. Холодная текучая среда течет в противоположном направлении в кольцевом пространстве между горячей трубой и второй внешней трубкой. Средняя разница температур, управляющая теплопередачей между двумя потоками в этой геометрии, представляет собой среднюю логарифмическую разницу температур, которую можно рассчитать на основе температур на входе и выходе обоих потоков.Используя эту модель работы теплообменника, мы можем ответить на два различных типа задач анализа теплообменника. Рейтинг и дизайн. Если скорость теплопередачи и средняя логарифмическая разность температур известны, например, путем экспериментального измерения, то общая проводимость может быть рассчитана из отношения этих двух величин. Однако для целей проектирования полезно предсказать, какой будет общая проводимость, исходя из геометрии и свойств материала теплообменника. Это можно сделать, найдя сумму тепловых сопротивлений между двумя потоками.Для геометрии «труба в трубе» эти сопротивления определяются: конвекцией в трубе для горячей текучей среды, проводимостью через внутреннюю стенку трубы и снова конвекцией в кольцевом пространстве для холодной текучей среды. Сумма, обратная этой сумме, дает общую проводимость для противоточного теплообменника типа труба в трубе. Теперь, когда мы увидели, как анализировать теплообменник, давайте протестируем его в лаборатории.

Прикрепите два пластиковых контейнера на противоположных сторонах рабочей поверхности, которые служат резервуарами для горячей и холодной воды.При необходимости просверлите отверстия в крышках подвода и отвода воды, а также для кабеля питания насоса. Когда вы закончите, установите небольшой погружной насос в каждый резервуар. Затем установите измеритель расхода воды или ротаметр вертикально возле каждого резервуара, а затем используйте мягкую трубку из ПВХ для соединения выходов насоса с входами расходомера. Теперь установите два тройника компрессионной трубы на внешнюю трубу холодной воды теплообменника. Подсоедините одну гибкую трубку из ПВХ от бокового порта ближайшего тройника к выпускному отверстию расходомера.Для трубки противотока с горячим потоком отрежьте отрезок алюминиевой трубки, равной длине теплообменнику, включая тройники на конце, и вставьте его в узел. Затем подсоедините мягкую пластиковую трубку от компрессионного фитинга на другом конце теплообменника в сборе к резервуару для горячей воды. Затяните компрессионные фитинги, чтобы герметизировать мягкую пластиковую трубку вокруг алюминиевой трубки. Это отделит горячий поток через внутреннюю алюминиевую трубку от внешнего холодного потока. Подсоедините гибкую трубку из ПВХ от бокового порта на одном тройнике к выходу измерителя холодного потока, а затем подсоедините вторую трубку к боковому отверстию другого тройника, возвращающегося в резервуар для холодной воды.Прежде чем продолжить, убедитесь, что входы горячего и холодного потоков в теплообменник находятся на противоположных концах. Просверлите небольшое отверстие через одну сторону мягкой пластиковой трубки возле каждого впускного и выпускного отверстий теплообменника. Осторожно вставьте датчик термопары в каждый порт так, чтобы наконечник датчика находился примерно в центре трубки. Наконец, используйте эпоксидную смолу или аналогичный клей, чтобы закрыть небольшой зазор в трубках вокруг датчиков термопары от утечки воды. Когда эпоксидная смола затвердеет, подключите все четыре зонда термопары к считывающему устройству термопары.Теперь, когда сборка завершена, вы готовы начать тестирование.

Заполните холодный резервуар водопроводной водой комнатной температуры, а горячий резервуар теплой водой. Включите оба водяных насоса и отрегулируйте игольчатые клапаны на расходомерах, чтобы увеличить поток в обоих контурах. Дайте воде циркулировать достаточно долго, чтобы вымыть все застрявшие пузырьки воздуха. После удаления пузырьков воздуха отрегулируйте скорость потока в обоих контурах примерно до 0,1 литра в минуту. Подождите несколько минут, чтобы система стабилизировалась, а затем запишите значения температуры на входе и выходе, полученные по четырем показаниям термопары.Ваш считыватель термопар может иметь функцию удержания для фиксации текущих значений во время записи. Запишите еще пять наборов показаний при этих условиях потока. Повторите эти измерения для расходов примерно 0,125 л / мин и 0,15 л / мин. Если разница температур между горячим и холодным входом опускается ниже 5 градусов Цельсия, наполните резервуары свежей горячей и холодной водой. Теперь, когда измерения завершены, давайте посмотрим на результаты.

У вас должно быть 18 наборов данных, и для каждого набора измеренный объемный расход.Обратите внимание, что для этих испытаний используется одинаковая скорость потока, V-точка, для горячего и холодного потоков. Во-первых, используйте плотность воды, чтобы преобразовать каждое значение объемного расхода в массовый расход. Теперь рассчитайте скорость изменения энергии для горячего и холодного потоков в каждом наборе, умножив массовый расход, удельную теплоемкость воды и соответствующие разности температур. В основном разделе мы предположили, что величина этих ставок будет одинаковой. Распространяйте неопределенности, чтобы вы могли их сравнивать.В большинстве случаев скорости теплопередачи совпадают с точностью до неопределенности; Однако по мере уменьшения скорости потока наблюдается тенденция к увеличению потерь тепла от горячей текучей среды по сравнению с теплом, полученным от холодной текучей среды. Вероятно, это результат потери тепла в окружающую среду; Но поскольку эффект невелик, для остальной части анализа можно использовать среднюю скорость теплопередачи. Затем давайте оценим общую проводимость теплообменника, которую можно определить по измеренной скорости теплопередачи и средней логарифмической разности температур.Общая проводимость зависит от теплопроводности материала, условий потока и геометрии теплообменника. Мы ожидаем, что это значение не будет существенно изменяться с изменением расхода для рассматриваемых здесь ламинарных потоков с низкой скоростью. Используйте измеренные температуры с уравнением, приведенным в тексте, для вычисления средней логарифмической разницы температур. Теперь разделите среднюю скорость изменения энергии на среднюю логарифмическую разницу температур для каждого набора, чтобы получить общую проводимость. Как мы и ожидали, общая проводимость относительно постоянна во всем диапазоне условий, которые были протестированы, о чем свидетельствует небольшое стандартное отклонение по набору данных.Этот результат, однако, выше теоретического значения, предсказанного для устойчивого полностью развитого ламинарного потока. Если мы предположим, что поток на впусках в обоих каналах развивается, и воспользуемся подходящими поправочными коэффициентами, теоретический прогноз будет выше, чем результат наших измерений. В действительности поток во внутреннем канале будет частично развиваться до того, как достигнет входа в теплообменник, и это может объяснить промежуточное значение общей проводимости. Теперь, когда мы проанализировали результаты нашего простого теплообменника, давайте рассмотрим некоторые типичные применения.

Теплообменники используются в самых разных сценариях, когда необходимо облегчить передачу тепла между двумя потоками жидкости.