Преимуществ пластинчатых устройств теплообмена является. Зачем нужен пластинчатый теплообменник и какие они бывают? Компактность и высокая эффективность

Пластинчатые теплообменники являются специализированными устройствами, передающими тепло от горячего носителя к среде, которую нужно нагреть посредством гофрированных пластин. Сами пластины могут быть выполнены из разных материалов, например, графит, медь, сталь и так далее. При этом холодные и горячие слои располагают через один.

Плюсы и минусы

Пластинчатый теплообменник появился сравнительно недавно, но уже завоевал популярность у потребителей благодаря своим выдающимся качествам. Одним из наибольших преимуществ считают то, что разборные теплообменники очень компактны и хорошо экономят монтажную площадь.

В случае если возникает необходимость в увеличении количества пластин, то оборудование вовсе не обязательно демонтировать, поскольку требуемое число пластин добавляется или уменьшается в ходе эксплуатации, а это большой плюс.

Ко всему, все пластинчатые агрегаты просто чистятся, а их степень загрязнения является самой низкой. Эксплуатационные расходы и денежные затраты на энергоснабжение маленькие. А оборудование способно полноценно функционировать при очень низких температурных показателях.

Применение достаточно результативно, если есть необходимость в низкопотенциальном тепле и его передаче. Благодаря всему вышеуказанному, пластинчатые теплообменники остаются самыми технологичными и долговечными, а значит и самыми востребованными. Познакомиться с разными видами пластинчатых теплообменников, можно по адресу http://www.teploprofi.com/ .

К недостаткам этих теплообменников, стоит отнести тот факт, что при применении некачественного теплоносителя, теплообменник будет быстро засоряться. А в таком случае, придется систематично прочищать его, применяя специальное средство. Существуют и другие виды теплообменников, к примеру, кожухотрубный или паяный теплообменник, но у них слишком узкая специализация, поэтому они и не такие популярные, как пластинчатые.

Сфера применения пластинчатых теплообменников

Теплообменники этого типа используют для нагрева, охлаждения и конденсации:

• В системах отопления, вентиляции и кондиционирования, включая тепловые пункты.
• В бассейнах, в системах горячего водоснабжения.
• В случае разделения энергетических систем.
• Во время отбора и рекуперации тепла в коммунальной сфере.
• В специализированной холодильной технике, испарителях и конденсаторах в охладительных системах.
• С целью охлаждения разных сред для технологических потребностей.
• В системах пищевой, автомобильной, сталелитейной, текстильной и многих других сферах современной промышленности.

В настоящее время в системах теплоснабжения всех развитых стран используются преимущественно именно пластинчатые теплообменники, ведь они имеют ряд значимых преимуществ по сравнению с кожухотрубными (подогреватели пароводяные ПП, подогреватели водоводяные ВВП, ПВВ, ПВ ).
Коэффициент теплопередачи пластинчатых теплообменников значительно выше (в 3-5 раз) коэффициента кожухотрубных.
Масса пластинчатых теплообменников меньше массы кожухотрубных в 3-10 раз в зависимости от их мощности. Подводящие трубы к пластинчатым теплообменникам можно присоединять с одной стороны. В пластинчатых теплообменниках проще производить внутренний осмотр. Также их преимуществом перед кожухотрубными является меньшая подверженность вибрации. Вальцовочные соединения в кожухотрубных теплообменниках теряют плотность даже от незначительных вибраций, что чревато перетеканием одной воды в другую, в зависимости от более высокого давления.
Изменение мощности происходит путем увеличения или уменьшения поверхности теплообмена, для этого достаточно просто изменить количество пластин в пакете. В случае применения изменение мощности происходит значительно сложнее.
Важным показателем является и то, что для пластинчатых теплообменников теплоизоляция не требуется, также нет необходимости производить их ремонт на протяжении долгого времени эксплуатации.
Часто очищать теплообменники пластинчатые от отложений нет необходимости. Производить очистку можно двумя способами – механическим или химическим. Выбор способа очистки зависит от состава отложений.
Механическим способом теплообменники очищаются от кальциевых отложений. Для этого нужно разобрать устройство и очистить его, например, щеткой или чем-то подобным. Для небольших теплообменников такой способ очистки занимает около четырех часов, а для больших теплообменников с большим количеством пластин примерно восемь. Перед разборкой замеряется расстояние между плитами и по этому размеру изготавливается шаблон. После сборки нужно довести расстояние между плитами до первоначального для восстановления усилия стяжки шпилек.
Химическая очистка применяется к механически прочным отложениям с магнием и кремнием. В зависимости от состава отложений подбирают тип чистящего раствора. Химическая чистка производится следующим образом. При помощи специального устройства, состоящего из насоса и емкости для разведения раствора, происходит циркуляция чистящего средства через теплообменник. Для подобной очистки необходимо, чтобы подводящие и отводящие трубопроводы были оснащены штуцерами или специальными фланцами со штуцерами. В силу агрессивности химических растворов, трубопроводы из углеродистой стали нужно оградить от их губительного воздействия, например, путем отключения трубопроводов от теплообменников перед очисткой.

Работа пластинчатого теплообменника — достоинства, недостатки, устройство

Теплообменные аппараты включают в себя штампованные пластины, не повергающиеся коррозионным процессам. Они могут использоваться в качестве воздухоохладителей или подогревателей различных видов жидкостей, таких как мазута, нефти, воды, масла и других.

Для правильного выбора отопительного оборудования нужно знать, как происходит работа пластинчатого теплообменника.

Мощность устройства может меняться, если увеличивать или уменьшать число пластин. Этого нельзя сделать в других видах приборов, потому что в них число теплообменных труб является постоянным. Прокладки, использующиеся в производстве аппаратов, укрепляют межпластинные каналы. Уплотнители из резины образуют два полностью герметичных канала, предназначающихся для жидкостей, которые циркулируют в процессе теплообмена.

Жидкости, которые движутся друг к другу, производят процесс, в результате которого горячий теплоноситель передает тепло холодной среде. Работа пластинчатого теплообменника основывается на данном эффективном принципе.

Теплообменное оборудование обладает высоким процентом производительности и уровнем мощности. Она регулируется, если изменяется количество пластин. За таким устройством легко ухаживать, разбирать и удалять различные загрязнения. Достоинством таких аппаратов является и то, что пластины загрязняются довольно медленно и не требуют частой очистки. Качественная полировка пластин, а также высокая турбулентность при работе прибора способствует очищению.

Недостатки

Но, как и все приборы, пластинчатые теплообменники обладают своими недостатками. Главный минус заключается в использовании оборудования низкого качества. При выборе некачественного прибора, устройство засоряется в кратчайшие сроки, а обыкновенная очистка, без применения специальных химических составов, не будет эффективной. Этот недостаток, наверное, является единственным у теплообменного оборудования.

Иногда пластинчатые теплообменники стоят больше, чем аппараты кожухотрубного типа, что является существенным минусом в некоторых случаях.

Нельзя забывать о том, что установка теплообменного оборудования требует выделение отдельного небольшого помещения. Этот факт тоже может стать недостатком и проблемой, если оборудование эксплуатируется в небольшом пространстве или частном доме. Иногда дополнительное пространство просто не было предусмотрено при строительстве сооружения.

Несмотря на некоторые незначительные недостатки, пластинчатые теплообменники являются очень практичным оборудованием, которое является очень популярным на современном строительном рынке.

В настоящее время «Теплотекс АПВ» осуществляет сборку 12 типов разборных пластинчатых теплообменников с пластинами производства APV (Табл.1). Пластины, используемые в процессе сборки теплообменных аппаратов, имеют различный профиль рабочей поверхности и площадь от 0,018 м2 до 2,0 м2.

Пластинчатые теплообменники производства Теплотекс АПВ по лицензии компании APV/ SPX Flow Technology (Дания)

Таблица 1. Технические характеристики пластинчатых разборных теплообменников

Пластины APV имеют ряд достоинств по сравнению с пластинами других производителей теплообменного оборудования:

Каналы, образованные пластинами APV, имеют несколько большее

поперечное сечение, чем у разборных пластинчатых теплообменников других фирм, производящих теплообменные аппараты.

Благодаря этому они медленнее засоряются. Это позволяет существенно сократить затраты на сервисное обслуживание разборного пластинчатого теплообменного аппарата, прибегать к промывке теплообменника.

На пластинах разборного пластинчатого теплообменника, в распределительной части возле отверстий сделана специальная насечка, которая позволяет выровнять сопротивление по ширине канала и обеспечить равномерное обтекание рабочей поверхности пластины разборного пластинчатого теплообменника, исключив застойные зоны;

APV производит пластины с так называемой клемпинговой системой, которая делает конструкцию разборного теплообменного аппарата более жесткой. Специальная штамповка по углам пластин теплообменника упрощает их центровку в пакете. Это особенно актуально, если теплообменный аппарат состоит из большого количества пластин;

Усовершенствована кромка теплообменной пластины, поддерживающая резиновые уплотнения. Способ крепления уплотнений Paraclip или Easyclip без применения клея.

Клемпинговая система

Надежная фиксация прокладок

Конструкция гофры обеспечивает равномерное распределение потока

В теплообменном аппарате пластины одного типоразмера могут иметь угол наклона гофр к горизонтальной оси 30° (так называемые «жесткие» пластины) и 60° («мягкие» пластины). Для жестких пластин характерна большая тепловая производительность и большие потери напора, для мягких пластин - меньшая тепловая производительность и меньшие потери напора. В одном пластинчатом теплообменном аппарате допускается использовать и жесткие, и мягкие пластины. Это еще один способ максимально приблизиться к заданной производительности пластинчатого теплообменника и допустимым потерям напора при минимальной поверхности нагрева теплообменного аппарата.

В 2001 году для разборных пластинчатых теплообменников APV разработана принципиально новая серия пластин Q030, Q055, Q080, которая кроме модификаций с разным углом наклона гофр имеет модификации с различной глубиной гофры, что существенно расширяет возможности пластинчатых теплообменных аппаратов. Мелкая гофра (Energy Saver) позволяет иметь большую тепловую производительность теплообменника при больших потерях напора. Пластины с глубокой гофрой (Dura Flow) идеально подходят для вязких жидкостей, например для масел, или при малых допустимых потерях напора.

Еще одно удачное решение APV - это производство для пластинчатых теплообменных аппаратов ряда пластин с одинаковым профилем проточной части, одинаковыми диаметрами соединений и шириной пластины, но с разной высотой.

Например: N25, N35, N55; Q030, Q055, Q080; A055, A085, A145; J060, J092, J107, J185 и т.д.

Кроме прочих достоинств такое решение позволяет рассчитывать всегда одноходовые пластинчатые теплообменники, что очень удобно для эксплуатации. Иными словами, когда требуется теплообменный аппарат с большой приведенной длиной пластины, APV рассчитывает одноходовые пластинчатые теплообменники с более длинной пластиной, в то время как другие компании, производящие теплообменное оборудование, вынуждены выбирать многоходовые пластинчатые теплообменные аппараты.

Для особо строгих условий, в которых зачастую применяются пластинчатое теплообменное оборудование, где абсолютно недопустимо попадание одной среды в другую, APV разработаны пластины со сдвоенной стенкой (Duo Safety).

Все перечисленные особенности пластин APV позволяют производить надежные пластинчатые теплообменные аппараты с оптимально выбранной поверхностью и компоновкой.

На пластинах в распределительной части возле отверстий сделана специальная насечка, которая позволяет выровнять сопротивление по ширине канала и обеспечить равномерное обтекание рабочей поверхности пластины;

APV разработаны пластины с так называемой клемпинговой системой, которая делает аппарат более жестким;

Усовершенствована кромка пластины, поддерживающая прокладку;

Пластины одного типоразмера могут иметь угол наклона гофр к горизонтальной оси 30° (так называемые «жесткие» пластины) и 60° («мягкие» пластины). Для жестких пластин характерна большая тепловая производительность и большие потери напора, для мягких пластин - меньшая тепловая производительность и меньшие потери напора. В одном аппарате допускается использовать и жесткие, и мягкие пластины. Это еще один способ максимально приблизиться к заданной производительности и допустимым потерям напора при минимальной поверхности нагрева;

В 2000 году в APV разработана принципиально новая серия пластин (Q030, Q055, Q080), которая кроме модификаций с разным углом наклона гофр имеет модификации с различной глубиной гофры, что существенно расширяет возможности аппаратов;

Пластины наиболее используемых типов имеют несколько модификаций по высоте при одинаковых диаметрах соединений и одинаковой ширине. Это еще одно дополнительное средство для достижения оптимальной компоновки аппарата. Так например, при больших потерях напора или больших диапазонах изменения температуры теплоносителей в теплообменнике «Теплотекс АПВ» выберет пластину с большой приведенной длиной канала, в то время как другим производителям, скорее всего, придется купить теплообменник двухходовой; множество недостатков двухходовой компоновки будут перечислены ниже;

APV разработаны, а «Теплотексом АПВ» применяются пластины со сдвоенными стенками в тех случаях, когда должно быть полностью исключено попадание одной среды в другую.

Для обеспечения должного качества теплообменного оборудования на предприятии создана служба контроля качества, получены: сертификат соответствия производства Росстандарт ИСО 9001 и гигиенический сертификат на пластинчатые теплообменники.

Сертифицированная сервисная служба «Теплотекс АПВ» осуществляет весь комплекс работ по обслуживанию пластинчатых теплообменников производства «Теплотекс АПВ» в гарантийный и послегарантийный периоды:

* разборную промывку пластинчатого теплообменника;

* химическую очистку пластинчатого теплообменника;

* замену прокладок (уплотнений) в пластинчатом теплообменнике;

* периодические инспекции и тесты на протекание пластинчатого теплообменника;

* замену пластин в теплообменном аппарате.

На сегодняшний день конструкция пластинчатых теплообменников производства «Теплотекс АПВ» является самой передовой в области решения задач, поставленных для производителей теплообменных аппаратов. Предприятие «Теплотекс АПВ» искренне надеется на долгосрочное и взаимовыгодное сотрудничество с специалистами топливно-энергетического комплекса России.

Всем уже давно известна двухступенчатая смешанная система горячего водоснабжения, реализованная на таком типе пластинчатых теплообменников, как моноблок. Моноблок - специальный тип пластинчатого теплообменника для двухступенчатой системы ГВС, в котором обе ступени размещены в одном корпусе, такой теплообменник имеет шесть патрубков.

• Н1 - Вход обратного теплоносителя из системы отопления.
• Н2 - Вход циркуляционной воды ГВС.
• Н3 - Выход нагретой воды ГВС.
• Н4 - Вход горячего теплоносителя из теплосети.
• F3 - Вход холодной водопроводной воды.
• F4 - Выход общего обратного теплоносителя в теплосеть.

Широту применения моноблока обусловили следующие факторы: большая компактность, по сравнению с двумя отдельными теплообменниками, и, соответственно, меньшая стоимость. Эти же факторы являются основными и, пожалуй, единственными плюсами моноблока. Попробуем определиться с минусами.

«Простота» монтажа

Кажется естественным то, что смонтировать маленький аппарат гораздо проще, чем два таких же. Но что мы получаем в результате монтажа моноблока? Смонтированный моноблок выглядит как человек-паук, опутанный гирляндами трубопроводов арматуры и измерительных приборов, если они присутствуют, конечно. Сразу же теряется такая важная вещь, как удобство обслуживания. Если в обычном пластинчатом теплообменнике все патрубки расположены на неподвижной плите (Н1-Н4) и для его обслуживания и ремонта требуется всего лишь отключение теплообменника и сброс давления, то для разборки моноблока потребуется отсоединение патрубков от подвижной задней плиты. Далее, если трубопроводы задней плиты перекрывают доступ к моноблочному теплообменнику, то это также усложняет доступ к нему. То есть для нормальной эксплуатации моноблока следует,во-первых, сделать грамотный проект привязки его к существующим трубопроводам теплоносителя, холодной и горячей воды с целью обеспечения нормального доступа для обслуживания и ремонта. И, во-вторых, следует предусмотреть специальный вариант крепления трубопроводов к задней плите (через какие либо съемные элементы) для того, чтобы обеспечить подвижность задней плиты без передвижения теплообменника с места. Поэтому зачастую смонтированный моноблок занимает объем не меньший, чем два отдельных теплообменника.

Вопросы надежности

Естественно, два отдельных аппарата надежнее одного, выполняющего такую же функцию. Что мы имеем при выходе из строя одного из теплообменников? В этом случае мы сможем работать с частичной нагрузкой системы ГВС, пока ремонтируется или обслуживается второй. Моноблок же при выходе из строя даже одной из ступеней должен быть выведен из работы весь, т. к. корпус один на обе ступени.

Функциональность, эффективность

В подборе моноблочного теплообменника тоже есть свои нюансы. Зачастую трудно или практически невозможно создать моноблочную компоновку двухступенчатой смешанной схемы ГВС, по эффективности равную двум отдельным теплообменникам. Это обусловлено тем, что используемый тип пластины в моноблоке для обеих ступеней один. И в пределах теплофизических свойств этого типа нам приходится решать задачу по компоновке пакетов для обеих ступеней, в то время, как первая и вторая ступени могут различаться, как минимум, по расходам, особенно по стороне теплоносителя. Например, требования для первой ступени - это способность пропустить суммарный расход теплоносителя системы отопления и теплоносителя второй ступени при обеспечении небольших гидравлических сопротивлений и среднем теплосъеме. Требования же для второй ступени - это относительно небольшие расходы по стороне теплоносителя и воды ГВС, более высокие допустимые гидравлические сопротивления и существенно больший теплосъем. То есть, если бы это были два отдельных теплообменника, то теплообменник первой ступени должен быть с большим диаметром патрубков и с «короткой» пластиной, а теплообменник второй ступени с меньшим диаметром патрубка и более «длинной» пластиной.

Рассмотрим вариант задания для подбора оборудования для двухступенчатой смешанной схемы. шсходные данные таковы: нагрузка системы ГВС 0,4 Гкал/ч, нагрев холодной воды с 5°С до 60°С, нагрузка системы топления 1,2 Гкал/ч, температурный график 150/70.

Разбивая нагрузку по ступеням, в соответствии с СП 41-101-95 для заданных условий получаем исходные данные для подбора теплообменников ступеней:

I ступень

II ступень

* NTU - число единиц переноса теплоты. Теплотехника. В. Н. Луканин, М. Г. Шатров и др., Высшая школа, Москва, 1999г.

Фактически величина NTU характеризует тот тепловой режим, на котором будет работать теплообменник. Чем больше NTU, тем больше должна быть тепловая «длина» пластины теплообменника.

В нашем случае видно, что теплообменник второй ступени должен обладать большей, почти на 50%, способностью к теплосъему (тепловой «длиной»), чем теплообменник первой ступени. Кроме того, расходы по греющей стороне обеих ступеней отличаются почти в три раза. Это означает, что если для теплообменника второй ступени достаточны патрубки Ду32, то для теплообменника первой ступени патрубки должны быть больше, не менее Ду50.

Пакет пластин

Как уже отмечалось выше, моноблок - это, по сути, два теплообменника, размещенных в одной раме. А значит, и два пакета пластин, размещенных в одной раме, разделенных разворотной пластиной, имеющей два (верхних или нижних) глухих отверстия порта. Обычно ближе к неподвижной плите находится пакет второй ступени, а за ней пакет первой ступени. Но из-заразных функций, выполняемых этими пакетами (см. выше), они имеют разную компоновку и количество пластин. ш так как все эти пакеты находятся в одном корпусе, есть вероятность того, что в процессе обслуживания произойдет ошибка при сборке всего пакета пластин моноблока. То есть, если после разборки моноблока пакеты поменять местами или неправильно их скомпоновать (например, пластины первой ступени с малой тепловой «длиной» установить для второй ступени и наоборот), то, вновь собрав аппарат, мы не получим от него тех характеристик, которые были заложены в него изначально.

С двумя отдельными аппаратами ситуация проще. В этом случае, даже неправильно собрав весь пакет, мы не получим такого фатального снижения тепловой мощности, расходов и изменения гидравлического сопротивления, как в случае с моноблоком.

Подводя итоги, сведем все плюсы и минусы пластинчатого теплообменника с моноблочной компоновкой в одну таблицу.

Плюсы и минусы

Плюсы

• Меньшая начальная стоимость.
• Отдельно моноблок компактнее двух теплообменников.

Минусы

• Более сложный монтаж и неудобство в обслуживаниииз-запатрубков на прижимной плите.
• Меньшая надежность.
• Менее эффективная работа.
• Требовательность при сборке пакета пластин.

Результат

Каждый для себя решает сам, что ему важнее - экономия средств или более надежная работа оборудования.