Пластинчатый теплообменник принцип работы

Пластинчатые теплообменники (ПТО)

Как следует из названия, в этой разновидности переход тепла происходит через пластины, разделяющие холодную и горячую жидкости. В состав изделия входит пакет из нескольких прямоугольных плоских деталей, имеющих по 4 круглых отверстия в углах. Они образуют каналы для входа и выхода охлаждающего и охлаждаемого (или нагревающего и нагреваемого) течений.

Для предотвращения утечек между плоскостями устанавливаются гидроизолирующие прокладки. Они сформированы таким образом, что охлаждённый и нагретый ток проходят, чередуясь между собой.

Маленькая ширина зазора способствует максимальному контакту теплоносителя и теплопередающей поверхности. Дополнительно для усиления эффекта на плоскостях выдавливаются рифления, направляющее ходы зигзагом и создающие турбулентность, т. е. перемешивание слоев воды.

Подобно другим конструктивным схемам у ПТО них есть сильные и слабые стороны.

Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников

Как уже говорилось, они состоят из набора пластин. Они стягиваются в единое целое проходящими через весь пакет стержнями с гайками на концах. Их всегда можно разобрать и собрать для осмотра чистки. Увеличение или уменьшение тепловой мощности легко достигается изменением количества элементов.

Большой теплопоток через единицу площади поверхности обуславливает высокое соотношение теплопередачи к весу (кВт/кг) и служит показателем рационального использования конструкционных материалов.

Данные параметры достигаются благодаря малым зазорам между пластинами. Это создаёт значительное сопротивление току теплоносителя. Для его ускорения требуется повышенное гидравлическое давление на входе в систему и более мощный насос.

Уменьшенная величина зазоров имеет оборотную сторону. Для снижения трудоёмкости обслуживания и ремонта при длительной эксплуатации необходимо использование специально подготовленной воды с минимальным содержанием растворённых солей. Пренебрежение этим требованием приводит к образованию накипи, удалить которую можно только чисткой с полной разборкой.

Прокладки, разделяющие пластины, направляющие жидкостные потоки и препятствующие утечкам, имеют сложную форму. Из-за этого они дороги, замена при выходе из строя обходится в круглую сумму.

Преимущества ПТО:

* высокая теплопередача при малом весе

* возможность увеличивать и уменьшать мощность, добавляя и убирая элементы

* хорошая ремонтопригодность

* лёгкость полной разборки для чистки и замены элементов

Недостатки:

* требовательность к качеству воды

* высокое гидравлическое сопротивление

* дорогие запасные части

* невозможность очистки промывкой, необходимость полной разборки.

Теплообменные аппараты ГТУ. Виды теплообменников

Теплообменные аппараты служат в ГТУ для подогрева и охлаждения воздуха и масла. По способу передачи теплоты от одного теплоносителя к другому теплообменные аппараты делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообменных аппаратах теплоносители постоянно разделены твердой стенкой, а в регенеративных одни и те же поверхности поочередно омываются горячим и холодным теплоносителем.

Регенераторами ГТУ являются теплообменные аппараты, предназначенные для подогрева воздуха после компрессора теплотой газов, уходящих из турбины. Регенераторы ГТУ могут быть рекуперативного и регенеративного типов. В настоящее время наиболее часто используют трубчатые и пластинчатые регенераторы рекуперативного типа и вращающиеся регенеративного.

В трубчатом противоточном теплообменнике рекуперативного типа (рис.1) к цилиндрическому корпусу 1 крепятся трубные доски 3, в которых закреплены трубки 6, образующие трубный пучок.

Рис.1. Трубчатый регенератор рекуперативного типа:1 — корпус, 2,8 — входной и выходной патрубки газа,3 — трубные доски, 4 — крышки, 5 — компенсатор,6 — трубки, 7 — разделитель

Трубные доски закрыты крышками 4. Воздух после компрессора проходит внутри трубок. Навстречу ему снаружи трубки омывает газ, подаваемый после турбины в регенератор через патрубок 8. Охлажденный газ выбрасывается в атмосферу через патрубок 2.

Этот регенератор одноходовой как по газу, так и по воздуху. Чтобы не увеличивать гидравлического сопротивления за турбиной, регенераторы ГТУ по газу всегда выполняются одноходовыми.

По воздуху они могут быть двух-, трех- и четырехходовыми. В трехходовом регенераторе (рис.2) воздух совершает два поворота, проходя каждый раз через одну треть трубок. После регенератора нагретый воздух направляется в камеру сгорания.

Рис.2. Трехходовой регенератор рекуперативного типа:1,4 — выходной и входной патрубки воздуха, 2 — трубный пучок, 3,6 — выходной и входной патрубки газа, 5 — корпус, 7 — трубные доски

В пластинчатых регенераторах в качестве поверхностей, разделяющих теплоносители, используются тонкие пластины различной формы, которые собирают в пакеты, имеющие места для подвода и отвода теплоносителей. Расположение пластин в набивке показано на рис.3. Газ проходит по двухугольным каналам 1, а воздух — волнообразным каналам 2. Пакет, собранный из пластин, показан на рис.4. Каналы между пластинами расположены так, что газ проходит пакет напрямую, а воздух совершает два поворота.

Рис.3. Расположение пластин в набивке регенератора:1 — двухугольные каналы, 2 — волнообразные каналы

Рис.4. Пакет регенератора

В пластинчатом регенераторе (рис.5) пакеты 1 располагаются по три в двух вертикальных колоннах, разделенных камерой 3. Для подвода и отвода воздуха в корпусе 2 регенератора имеются патрубки 4 и 6. Конструкция корпуса такова, что воздух может попасть из патрубка 4 только в камеру 3, где он распределяется по всем пакетам. После выхода из пакетов воздух попадает только в патрубок 6.

Рис.5. Пластинчатый регенератор:1 — пекет, 2 — корпус, 3 — воздушная камеpa,4,6 — патрубки для входа и выхода вовдуха,5 — перегородка, 7 — обтекатель

Газ входит в набивку с торцовой поверхности регенератора, образованной пакетами 1. Вход в камеру 3 преграждает обтекатель 7. Пластинчатые теплообменники гораздо компактнее и легче трубчатых.

Рис.6. Регенератор с вращающимся диском:1 — корпус, 2 — диск с набивкой, 3 — вал, 4 — подшипники, 5 — перегородка

Вращающиеся регенераторы используются в основном в транспортных ГТУ. Схема регенератора с вращающимся диском показана на рис.6. В корпусе 1 медленно вращается диск 2, состоящий из вала 3, опирающегося на подшипники 4, и набивки, изготовленной из путаной проволоки.

Газ и воздух проходят параллельно друг другу, разделенные перегородкой 5 в корпусе 1. Проходя поток воздуха, набивка остывает, а поток газа нагревается. Вращающиеся теплообменники наиболее компактны и легки. Однако они имеют недостаток: невозможно полностью избежать утечек газа и воздуха, так как небольшая часть их вместе с набивкой постоянно переносится из одной камеры в другую.

Воздухоохладители предназначены для охлаждения воздуха в процессе сжатия его в компрессоре.

Маслоохладители служат для охлаждения масла, идущего на смазку подшипников турбины и компрессора. Охладителем служит вода, а иногда воздух.
Воздухо- и маслоохладители представляют собой трубчатые теплообменники. Обычно по воздуху они выполняются одноходовыми, по воде — двухходовыми, а по маслу — многоходовыми.

Устройство и принцип работы

Пластинчатый теплообменник (ПТО) обеспечивает переход тепла от нагретого теплоносителя холодному, при этом не перемешивая их, развязывая два контура между собой. Теплоносителем может быть пар, вода или масло. В случае с горячим водоснабжением чаще источником тепла является теплоноситель системы отопления, а нагреваемой средой – холодная вода.

Конструктивно теплообменник представляет собой группу гофрированных пластин, собранных параллельно друг другу. Между ними образуются каналы, по которым течет теплоноситель и нагреваемая среда, притом послойно они чередуются между собой, не перемешиваясь при этом. За счет чередования слоев, по которым текут жидкости обоих контуров, увеличивается площадь теплообмена.

Схема работы теплообменника

Гофрирование чаше выполняется в виде волн, притом ориентированных так, чтобы каналы одного контура располагались под углом к каналам второго контура.

Подключение входов и выходов делаются так, чтобы жидкости текли навстречу друг другу.

Поверхность и материал пластин подбирается исходя из требуемой мощности теплообмена, вида теплоносителя. В особенно эффективных и продуманных теплообменниках поверхность формуется для возбуждения завихрений возле поверхности пластины, повышая теплообмен, не создавая сильного сопротивления общему току.

Теплообменник включается между двумя контурами:

1. Последовательно к системе отопления или параллельно с наличием регулирующей арматуры.
2. К входу от холодного водопровода и выходом к потребителю ГВС.

Холодная вода, протекая через теплообменник нагревается за счет тепла от системы отопления до требуемой температуры и подается на кран потребителя.

Основные характеристики пластинчатого теплообменника:

• Мощность, Вт;
• Максимальная температура теплоносителя, оС;
• Пропускная способность, производительность, литры/час;
• Коэффициент гидравлического сопротивления.

Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин.

Максимальная температура задается подбором материалов и способом соединения пластин и корпуса теплообменника.

Пропускная способность повышается с увеличением числа пластин, так как они подключаются фактически параллельно, то каждая новая пара пластин добавляет дополнительный канал для тока жидкости.

Коэффициент гидравлического сопротивления важен при расчете нагрузки на систему отопления, где от этого зависит выбор циркуляционного насоса, немаловажен и для других источников тепла. Зависит от типа гофрирования пластин и размера сечения каналов и их количества.

Именно по этим параметрам подбирается в итоге теплообменник для конкретной ситуации. Чаще всего пластинчатые теплообменники имеют разборную конструкцию, в которой можно наращивать или уменьшать число пластин и выбирать их тип и размер. Мощность и производительность теплообменника должно хватать для того, чтобы нагреть проточную холодную воду, и при этом не создать критической нагрузки на систему отопления.

Для наиболее востребованных случаев, каким является обеспечение горячей водой частного хозяйства, дома или квартиры производятся готовые теплообменники с постоянными характеристиками.

Классификация теплообменного оборудования предприятий

Теплообменными аппаратами называются устройства, предназначенные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. Последние принято называть теплоносителями. Теплообменные аппараты различают по назначению, принципу действия, фазовому состоянию теплоносителей, конструктивным и другим знакам .

По назначению теплообменные аппараты делятся на подогреватели, испарители, конденсаторы, холодильники и т. д.

По принципу действия теплообменные аппараты могут быть разделены на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативными называются такие аппараты, в которых тепло от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. Примером таких аппаратов являются паровые котлы, подогреватели, конденсаторы и др.

Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости тепло воспринимается стенками аппарата и в них аккумулируется, при протекании холодной жидкости это аккумулированное тепло ею воспринимается. Примером таких аппаратов являются регенераторы мартеновских и стеклоплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей и др.

В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс передачи тепла неизбежно связан с поверхностью твердого тела. Поэтому такие аппараты называются также поверхностными.

В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с материальным обменом. Примером таких теплообменников являются башенные охладители (градирни), скрубберы и др.

Если участвующие в тепломассообмене горячий и холодный теплоносители перемещаются вдоль поверхности нагрева в одном и том же направлении, тепломассообменный аппарат называют прямоточным, при встречном движении теплоносителей и сред — противоточным, а при перекрестном движении — перекрестноточным. Перечисленные схемы движения теплоносителей и сред в аппаратах называют простыми. В том случае, когда направление движения хотя бы одного из потоков по отношению к другому меняется, говорят о сложной схеме движения теплоносителей и сред.

Типы пластинчатых теплообменников

     Устройства для переноса тепла между нагретой и холодной средой подразделяются на следующие типы в зависимости от схемы передвижения теплоносителей:

1. Одноходовые пластинчатые аппараты, в которых среда перемещается постоянно по одной и той же траектории. При этом теплоноситель проходит по всей длине устройства. Еще в таких аппаратах среды всегда движутся в противоположных направлениях. Это является их основной отличительной чертой.

2. Многоходовые пластинчатые аппараты, рекомендованные для использования на тех объектах, где требуется достичь незначительной разницы температуры между греющей и нагреваемой жидкостью. У этих устройств патрубки находятся не только спереди на неподвижной части, но и с торца на нажимной плите. В устройствах данного типа потоки сред способны менять направления движения. Это может происходить в нескольких или исключительно в одном ходу. Многоходовые устройства передачи тепла оснащаются по одному входному и выходному отверстию.

3. Многоконтурные пластинчатые аппараты, имеющие в своей конструкции независимые контуры в количестве 2 штук. Они располагаются на одной стороне. Применяются такие устройства в тех случаях, когда нужно создать двухэтапные условия охлаждения или прогрева теплоносителя. Еще данные теплообменники позволяют эффективно выполнять регулирование тепловой мощности.

      Однако на этом классификация пластинчатых теплообменников не заканчивается. Они еще подразделяются в зависимости от легкости доступа к устройствам, так как их поверхности необходимо не только постоянно чистить механическим способом, но и просто осматривать.

     Производители создают три разновидности теплообменников пластинчатого типа:

1. Разборные устройства, имеющие минимально возможные размеры. Данные аппараты очень просто обслуживаются. Их гофрированные пластины и все каналы при необходимости имеется возможность без затруднения очистить. При этом конструкция таких теплообменников позволяет изменять число, и даже тип гофрированных пластин. В результате появляется возможность уменьшить или увеличить мощность отдельно взятого аппарата. Если же возникает утечка теплоносителя, то в этом случае исправить поломку тоже не составляет никакого труда, так как можно выполнить быструю замену уплотнительного элемента или пластины.

2. Полусварные устройства, к которым еще относятся полуразборные аппараты. Такие теплообменники состоят из нескольких модулей, изготовленных при помощи сварки. В состав каждого из них входит две гофрированные пластины. Для их сварки между собой используются лазерные аппараты. Из данных модулей собирается единый пакет. Для этого применяются торцевые пластины и болты, с помощью которых они стягиваются. Эти теплообменники используются в тех случаях, когда какой-нибудь теплоноситель имеет повышенное давление или температуру. Еще аппараты данного вида применяются для нагрева или охлаждения опасных сред.

3. Неразборные устройства, которыми являются теплообменники, изготовленные при помощи пайки. Они состоят из определенного количества гофрированных плит из нержавейки. Данные элементы соединяются между собой методом пайки. Этот процесс осуществляется в вакууме. При этом еще используется припой из никеля или меди. Такие теплообменники отличаются повышенной надежностью, небольшими габаритами и легкой установкой. Неразборные устройства способны самостоятельно очищать свои каналы, так как в них присутствует высокая турбулизация потока среды. Кроме того, они дают хороший экономический эффект. Используются данные аппараты в теплоснабжении, где с их помощью осуществляется нагрев воды.

     Все вышеперечисленные теплообменники пластинчатого типа создаются из тонколистового металла. Минимальное количество пластин в одном аппарате обычно составляет 7 штук. Их максимальное число может быть любым, так как практически ничем не ограничивается. При этом самая большая температура нагревающей среды не превышает 150 градусов. В то же время максимальное давление составляет 9,8 бар. На количество теплоносителя, который проходит через теплообменник, влияют его габариты.

Сравнение пластинчатых теплообменников с кожухотрубными аналогами

Характеристика	Кожухотрубные теплообменники	Разборные пластинчатые теплообменники
Коэффициент теплопередачи (условно)	1	3 — 5
Разность (возможная) температур теплоносителя и нагреваемой среды на выходе	Не менее 5-10 °С	1 — 2 °С
Изменение площади поверхности теплообмена	Невозможно	Допустимо в широких пределах, кратно количеству пластин
Внутренний объем (условно)	100	1
Соединение при сборке	Сварка, вальцовка	Разъемные
Доступность для внутреннего осмотра и чистки	Неразборный, труднодоступен, простая замена частей невозможна; возможна только промывка	Разборный. Легко доступный осмотр, обслуживание и замена любой части, а так же механической промывки пластин.
Время разборки	90 — 120 мин.	15 мин.
Материал трубок (пластин)	Латунь или медь	Нержавеющая сталь
Уплотнения	Неразборный. Простая замена невозможна	Уплотнения бесклеевые легко меняются на новые. Жестко зафиксированы в каналах пластины. Отсутствие протечек после механической чистки и сборки
Обнаружение течи	Невозможно обнаружить без разборки	Немедленно после возникновения, без разборки
Подверженность коррозии при температуре более 60 °С	Да	Нет
Чувствительность к вибрации	Чувствителен	Нечувствителен
Вес в сборе (условно)	10 — 15	1
Теплоизоляция	Необходима	Не требуется
Ресурс работы до кап. ремонта	5 — 10 лет	15 — 20 лет
Габариты (условно)	5-6	1
Специальный фундамент	Требуется	Не требуется
Стоимость (условно)	в зависимости от назначения и схемы присоединения 0,75 – 1,0	1,0

Источники

• https://masterok-remonta.ru/otoplenie-i-ventilyatsiya/plastinchatyy-teploobmennik.html
• https://www.teploprofi.com/teploobmennik-razborniy/
• https://sn22.ru/catalog/plastinchatie-teploobmenniki/
• https://sn22.ru/articles/printsip-raboty-teploobmennikov/
• https://kaminguru.com/sistema-otoplenija/shema-plastinchatogo-teploobmennika.html
• https://www.teploobmenka.ru/oborud/art-phe/
• https://teploobmennic.ru/blog/sovety-pokupatelyam/plastinchatyy-teploobmennik/
• https://www.teploprofi.com/plastinchatiy-teploobmennik/

Немного истории

Первоначальная идея пластинчатых теплообменников была запатентована во второй половине 19 века, а первая известная конструкция была представлена в 1923 году доктором Ричардом Селигманом, главой компании Aluminium Plant and Vessel Company Ltd.(Алюминиевый завод и Судостроительная компания) известной сегодня как APV. Самый первый пластинчатый и рамный теплообменник 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. Базовая конструкция осталась неизменной, но постоянные усовершенствования позволили повысить рабочее давление в современных машинах с 1 до 25 атмосфер.

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

1. Снижение затрат на энергоносители.
2. Увеличение КПД отопительной системы.
3. Отсутствие перегрева.
4. Снижение количества (периодичности) загрузки твердого топлива в котел.
5. Тонкая настройка температурного режима в помещениях.
6. Возможность модернизации (совмещение с системой подачи горячей воды, использование альтернативных источников энергии вместо топлива).

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

1. Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
2. Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
3. Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
4. Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
5. Стоимость оборудования и отсутствие быстрой окупаемости затрат, особенно при замене котла.

Последний недостаток успешно решается, если смонтировать теплоаккумулятор своими руками.

Типы отопительных систем с теплоаккумулятором и разным количеством змеевиков

Змеевик играет роль теплообменника, то есть жидкости различных систем не смешиваются между собой, а передача тепла происходит через стенки этой спирали. Изготавливается из меди или нержавеющей стали. Иногда используется черный металл что бы удешевить конструкцию.

Различают четыре основных типа систем:

Без змеевика. Вместо него может быть вмонтирован дополнительный бак меньшего диаметра, подключенный к малому контуру. Передача тепла происходит благодаря физическим свойствам, при котором она поднимается вверх, а холодный теплоноситель опускается в нижнюю часть емкости. Такая система является самой простой и работает только с одним потребителем, например системой отопления и одним источником. Это может быть как твердотопливный котел так и солнечный коллектор. Особенности – минимальная себестоимость, простота монтажа.

С одним змеевиком. Спираль находится внутри основного бака, по ней циркулирует теплоноситель от источника. Энергия передается в накопительную емкость откуда и циркулирует далее к потребителю. Особенности такой системы является не смешивание различных теплоносителей

Это может быть важно если они имеют различные химические составы

Система может работать и в обратном порядке, через змеевик может бить запитана система отопления или ГВС. 

С двумя змеевиками. Дополнительный малый контур теплообменника запитан в систему, подключенную к альтернативному источнику энергии. Эта система позволяет использовать более широкий спект оборудования для нагрева теплоносителя.

С тремя спиралями. Предполагается, что в единый отопительный комплекс входит котел на твердом топливе и два альтернативных источника, например, солнечная и геотермальная батареи. Максимальная экономия твердого топлива. Котел может использоваться как дополнительный (резервный).

С дополнительным баком. Существуют системы, в которых включен еще один контур с теплообменником для того, чтобы горячая вода в кране появлялась сразу же после запуска котла, не дожидаясь выхода в оптимальный режим обогрева. Однако в таких системах, запас горячей води ограничен, по его истечению дальнейший прогрев будет проходить медленнее чем через змеевик.

Применение различных типов систем

Отопительные системы, в состав которых входят только твердотопливные котлы применяются, как правило, для обогрева частных домов. Необходимость сооружать угольный (дровяной) склад доставляет неудобство, но такой конфигурации достаточно для отопления в самые суровые морозы.

Системы отопления, в которые включен солнечные коллекторы позволяют экономить до 30% затрат на энергоносители, но не заменить твердотопливный котел. Поэтому ее используют как вспомогательную, тем более что солнце светит не всегда. А вот для того, чтобы дома всегда была вода, мощности достаточно (замещает на 50-90%).

Совмещенные конфигурации предполагают применение газового и твердотопливного котлов. Это удобно при запуске системы в промерзшем здании. Если газовый агрегат подключить к системе горячего водоснабжения, то вода будет всегда. При этом не нужно подбрасывать дрова, достаточно нажать пусковую кнопку газовой горелки. а основную задачу по нагреву води возьмет на себя твердотопливный котел.

Как правильно подобрать теплообменник в Перми

Теплообменный аппарат

— это оборудование, в котором происходит обмен тепловой энергией между холодной и горячей средой, при этом эти среды не смешиваются и разделены стенками пластин, имеющих высокую степень теплоотдачи.

Где применяются теплообменники

Теплообменники применяются в системе ГВС (горячего водоснабжения), отоплении, вентиляции, кондиционировании, в энергетике, в металлургии, в нефтехимической и пищевой промышленности.

Но самое частое их применение – это на системах ГВС и отопления от частных домов до административных зданий и промышленных сооружений.

Основные виды теплообменников

Самыми популярными среди теплообменников – являются пластинчатые теплообменные аппараты, которые имеют высокую степень теплоотдачи, компактные размеры и универсальны в применении.

Пластинчатые теплообменники бывают паяными или разборными:

Паяные теплообменники, которые широко применяются на системах отопления, хладоснабжения, для работы с газообразными средами, на системы теплого пола, а так же на горячее водоснабжение (ГВС), если в системе нет крупных нерастворенных частиц.

Разборные теплообменники, которые в основном применяются на системы отопления, горячего водоснабжения (ГВС), вентиляции и кондиционирования многоквартирных домов. Их применение позволяет многократно снизить затраты на потребление тепловой энергии и регулировать её потребление.

Особенности для выбора теплообменника

При выборе теплообменника учитываются такие параметры:

1. Технические характеристики

. Необходимо знать такие показатели как:

• Тепловая мощность;
• Расход по сторонам или одной из сторон теплообмена;
• Температуры рабочих сред на входах и выходах теплообменника;
• Возможно допустимые потери давления в системах теплообмена;
• Максимальная температура и максимальное давление рабочих сред;
• Агрессивность рабочих сред.

2. Компания изготовитель

. Каждый изготовитель придерживается своей ценовой политики. Соответственно, иностранные теплообменники, такие как, Alfa Laval имеют более высокий уровень цен.

Бренды теплообменников Российской сборки, хоть даже на иностранных или отечественных комплектующих не уступают по качеству и надежности: Ридан, Этра, Теплотекс АПВ, Funke, Sondex.

3. Применение

• Когда необходим пластинчатый теплообменник на систему отопления, берутся данные для самого холодного периода – именно тогда происходит большое потребление тепла и требуются высокие температуры теплоносителя.
• Когда подбирается теплообменник на систему горячего водоснабжения (ГВС), то берутся температурные данные периода с мая по сентябрь – так как в этот период показатели теплоносителя самые низкие.

Из вышеизложенного видно, что для подбора пластинчатого теплообменника необходимо предусмотреть множество параметров.

Типовые пластины и прокладки

Пластины

Самая важная и самая дорогая часть ПТ – это его термические пластины, которые изготавливаются из металла, металлического сплава или даже специальных графитовых материалов, в зависимости от области применения.

Примеры материалов для изготовления ПТ, обычно встречающиеся в промышленном применении:

• нержавеющая сталь,
• титан,
• никель,
• алюминий,
• инколой,
• хастеллой,
• монель,
• тантал.

Пластины могут быть плоскими, но в большинстве случаев имеют гофры, которые оказывают сильное влияние на теплогидравлические характеристики устройства. Некоторые из основных типов пластин показаны на рисунке 3, хотя большинство современных ПТ используют шевронные типы пластин.

Рисунок 3 – Типичные категории пластинчатых гофр: (а) стиральная доска, (б) зигзагообразная, (в) шевронная или елочка, (г) выступы и углубления, (д) стиральная доска со вторичными гофрами, (е) косая стиральная доска.

Каналы, образованные между соседними пластинами, создают закрученное движение для жидкостей, как видно на рисунке 4.

Рисунок 4 – Турбулентный поток в каналах пластинчатого теплообменника

Угол шеврона обращен в смежных листах, так что, когда пластины затягиваются, гофры обеспечивают многочисленные точки контакта, которые поддерживают оборудование. Уплотнение пластин достигается прокладками, установленными по периметру.

Рисунок 5 – Технические характеристики пластин

Прокладки

Прокладки обычно представляют собой формованные эластомеры, выбранные на основе их совместимости с жидкостью и условий температуры и давления. Многопроходные устройства могут быть реализованы в зависимости от расположения прокладок между пластинами. Бутиловые или нитрильные каучуки – это материалы, обычно используемые при изготовлении прокладок.

Рисунок 6 – Технические характеристики прокладок

Строение и принцип работы

Механизм действия легко рассмотреть на примере пластинчатого теплообменника заводской сборки. Структура предусматривает два контура и четыре выхода. Пластинчатое устройство разделяет потоки по давлению и температуре. Теплоносителями выступают кислоты и другие жидкости.

Теплообменники для отопления предполагают подключение к одному контуру теплых полов, а к другому – теплоцентрали.

Прямое подключение центрального теплоносителя невозможно, поскольку это приводит к выходу из строя теплого напольного покрытия.

Это происходит из-за повышения давления в теплоцентрали, температурных перепадов и присутствия химически агрессивных веществ в теплоносителе.

Строение теплообменника представлено на рисунке ниже.

Схематичное устройство пластинчатого теплообменника

Структуру теплообменника составляют:

• станина, которая с одной стороны устройства прикрепляется к неподвижной прижимной плите и служит элементом опоры;
• пакет пластин, образующий между составляющими элементами каналы для теплоносителя;
• рама, которая состоит из подвижной прижимной плиты , неподвижной прижимной плиты и задней стойки;
• кожух, служащий для защиты устройства от внешних воздействий;
• шпильки, которые размещены по краю отверстий, через которые в устройство поступает теплоноситель;
• прокладка, необходимая для герметичности каналов;
• опорные и крепежные элементы (направляющие балки, несущая база, лапы станины и рамы, подшипники, болты, гайки, шайбы).

Синие и красные стрелки на рисунке обозначают направления движения холодного и горячего теплоносителя внутри теплообменника соответственно.

В быту применяют теплообменник, чей принцип функционирования основан на разделении потоков и поддержании автономного функционирования теплых полов при пониженном уровне рабочего давления в 1,5 бара и подключении чистой воды.

Структуру теплообменного оборудования составляют три группы пластин:

1. Набранные, принадлежащие автономной системе отопления с пониженным уровнем давления.
2. Набранные, принадлежащие центральной системе отопления с повышенным уровнем температуры и давления.
3. Разделительные, характеризующиеся малой толщиной и передающие тепло от централизованной системы к автономной.

Число и параметры пластин предопределяют мощность теплообменного оборудования. Каждое устройство предполагает установку очистительного фильтра. Он способен удержать грубые частицы: окалины, стружку и прочие. Фильтр нуждается в периодическом промывании очистительными растворами.

Принцип работы теплообменника

Принцип работы теплообменника заключается в передаче тепловой энергии от одного теплоносителя к другому. В устройство поступает прямая греющая среда и холодная среда. При прохождении их между пластинами по каналам происходит нагревание холодной среды. На выходе из теплообменника получают нагретую среду и обратную греющую среду. Внутри оборудования теплообменивающие жидкости движутся навстречу друг другу, то есть в противотоке, и не могут смешиваться, поскольку разделены пластинами.