Пластинчатый теплообменник это: принцип работы, действия и устройство

Содержание

принцип работы, действия и устройство

Пластинчатый теплообменник имеет в комплектации следующие составляющие:

набор рельефных пластин,
плиты для стяжки,
стяжные болты.

Устройство пластинчатого теплообменника от «Завода Триумф» предусматривает сжимание гофрированных пластин при помощи стяжных плит. Нужное положение пластины получают благодаря направляющим деталям, а фиксируются посредством стяжных болтов. Именно от числа пластин в блоке устройства будет зависеть, до какой степени они будут сжиматься.

Уплотнение пластин друг с другом происходит при помощи термостойкой резины. Форма уплотнительного соединения позволяет правильно направлять потоки жидкостей: при такой конструкции смешение материалов невозможно. Рабочие среды поступают в теплообменник через патрубки, необходимые для полноценного процесса передачи тепла.

Функционирование оборудования

Если рассматривать пластинчатые теплообменники, то принцип действия этих аппаратов основан на создании теплообменной поверхности за счет набора пластин с гофрированными сторонами.

Они должны быть одинаковыми по форме и размеру. Конструкция выглядит просто, но эффективность действия аппарата достаточно высокая.

Принцип работы и действия пластинчатого теплообменника заключается в распределении рабочих сред между каналами щелевидной формы. Они образуются за счет соприкосновения соседних пластин, сами же среды движутся в режиме противотока. Высокий КПД и компактность теплообменника достигаются именно за счет особого рисунка пластин. В пристенном слое за счет гофрированных поверхностей поток турбулизируется, что дает возможность интенсифицировать теплоотдачу даже при незначительных гидравлических сопротивлениях.

Благодаря усиленной турбулизации пластины загрязняются меньше, и не приходится часто выполнять работу по очистке поверхностей. В передних и задних плитах устанавливаются патрубки для подачи рабочих сред. При необходимости увеличения тепловой мощности и энергоэффективности устройства возможно добавление новых пластин, это не влияет на принцип работы пластинчатых теплообменников.

Для наращивания мощностей может потребоваться дополнительное пространство, поэтому перед выбором и установкой аппарата стоит предусмотреть эту возможность.

Принципы работы

Принцип действия пластинчатого теплообменника связан с тем, что во время прохода сред через теплообменник происходит передача тепла пластине. Последняя охлаждается с обратной стороны нагреваемой средой. Пластины изготавливаются из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм. При специальном заказе комплектующих возможно изготовление более толстой стенки в 0,6 мм.

Плиты формируются по методу холодной штамповки. Уплотнительные прокладки изготавливаются из резиновой смеси EPDM. В устройстве плиты поворачивают относительно друг друга по оси на 180 градусов, в этом случае гофры на сопрягаемых поверхностях направляются в противоположные стороны.

Существует несколько типов теплообменников:

одноходовые,
двухходовые с циркуляционной линией и без нее,
двухходовые моноблочные,
трехходовые.

пластинчатый теплообменник, наше оборудование

23.06.2015, 9953 просмотра.

Пластинчатые теплообменники. Работа и принцип действия. Технические характеристики и применение

Пластинчатый теплообменник предназначен для переноса тепла между различными средами, причем парами рабочих сред могут служить как пар-жидкость, так и жидкость-жидкость.

Теплопередающей поверхностью служат тонкие штампованные гофрированные пластины.

Теплоносители движутся в теплообменнике между соседними пластинами по щелевым каналам сложной формы. Каналы для теплоносителя, отдающего и принимающего тепло, следуют друг за другом, чередуясь.

Тонкие гофрированные пластины имеют небольшое термическое сопротивление и, кроме того, обеспечивают турбулентность потока теплоносителя, в связи с чем теплообменники такого типа обладают высокой эффективностью теплопередачи.

Герметичность каналов, по которым движутся теплоносители, и их распределение по каналам обеспечивается резиновыми уплотнителями, расположенными по периметру пластины.

Одно из этих уплотнений охватывает два отверстия по углам пластины, через которые теплоноситель входит в канал между пластинами и выходит из него. Поток встречного теплоносителя проходит транзитом через другие два отверстия, которые дополнительно изолированы кольцевыми уплотнениями. Герметичность каналов обеспечивается двойным уплотнением вокруг входных и выходных отверстий. В случае повреждения уплотнения теплоноситель вытекает наружу через специальные канавки (на рисунке показаны стрелками). Это помогает определить нарушение герметичности визуально и быстро заменить уплотнение.

Схема движения и распределения потока теплоносителей по каналу

В теплообменнике после сборки пластины стягиваются болтами до требуемого размера, при этом уплотнительные резиновые прокладки образуют системы изолированных друг от друга герметичных каналов — для греющего и нагреваемого теплоносителя. Каждая последующая пластина развернута относительно предыдущей на 180 градусов, что, создавая условия для турбулентного движения жидкости, повышает эффективность теплообмена, и одновременно служит для обеспечения жесткости пакета пластин.

Системы каналов между пластинами соединены каждая со своим коллектором и имеют каждая свои точки входа и выхода теплоносителя на неподвижной плите.

На раме теплообменника укрепляется пакет пластин.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Конструктивная схема пластинчатого теплообменника. Основные узлы и детали

Устройство рамы теплообменника: неподвижная плита, подвижная плита, штатив, верхняя и нижняя направляющие, и стяжные болты.

При сборке направляющие — верхняя и нижняя — сначала закрепляются на штативе и неподвижной плите. Далее, на направляющие надевается сначала пакет пластин, а затем подвижная плита. Подвижную и неподвижную плиты стягивают болтами.

Одноходовые теплообменники сконструированы таким образом, что присоединительные патрубки расположены на неподвижной плите. Для того, чтобы крепить теплообменник к строительным или технологическим конструкциям, на штативе и неподвижной плите имеются монтажные пятки.

Виды и типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники делятся по конструкции и по размеру теплообменной пластины на нескольких видов.

По конструкции теплообменники делят на:

одноходовые;
двухходовые с циркуляционной линией и без нее;
двухходовые, выпускающиеся в виде моноблока. Используются для систем горячего водоснабжения;
трехходовые.

Преимущества пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники имеют следующие преимущества по сравнению с другими видами:

Уменьшение площади, которое занимает теплообменное оборудование.

Способность к самоочищению теплообменника.

Высокий коэффициент теплопередачи.

Маленькие потери давления.

Уменьшение расхода электроэнергии.

Простота ремонта оборудования.

Небольшое время, необходимое для ремонта оборудования.

Небольшая величина недогрева.

Компактность

Основной фактор, играющий большую роль при компоновке и размещении оборудования — его компактность. Размеры пластинчатого теплообменника меньше, чем, например, кожухотрубного. Более высокое значение коэффициента теплопередачи позволяет достичь и более компактных размеров. Так, теплопередающая поверхность составляет 99,0 — 99,8% от общей площади пластины.

Далее, все подсоединительные порты находятся на его неподвижной плите, что делает монтаж и подключение теплообменника значительно более простым. Кроме того, для ремонтных работ требуется значительно меньше площади, чем при ремонте теплообменников другого типа.

Небольшая величина недогрева

Движение теплоносителя по каналам тонким слоем, высокая турбулентность его потока обеспечивает высокий коэффициент теплоотдачи. При этом гофрированная поверхность пластины дает возможность получить турбулентный поток уже при относительно небольших скоростях движения потока теплоносителя. Поэтому величина недогрева в этом случае при расчетных режимах работы достигает 1-2 оС, в то время как для кожухотрубных теплообменников в лучшем случае эта величина составляет 5-10 оС.

Низкие потери давления

Конструктивная особенность пластинчатых теплообменников позволяет уменьшать гидравлическое сопротивление, например, за счет плавного изменения общей ширины канала. Кроме этого, максимальная величина допустимых гидравлических потерь может быть уменьшена увеличением количества каналов в теплообменнике. В свою очередь, уменьшение гидравлического сопротивления снижает расход электроэнергии на насосах.

Небольшие трудозатраты при ремонте теплообменника

Периодические ремонты оборудования всегда связаны со сборно- разборочными работами. Демонтаж кожухотрубного теплообменника — это весьма сложное инженерное мероприятие. Для демонтировки и извлечения пучка труб необходимо использование подъемных механизмов и весь процесс разборки занимает достаточно много времени. При ремонте пластинчатого теплообменника применение подъемных механизмов не требуется. С ремонтом свободно и достаточно быстро справится бригада в 2-3 человека.

Кроме того, мощность теплообменника может быть плавно изменена увеличением поверхности теплообмена. Это его особенность важна, когда, например, при расширении производства, возникает необходимость увеличения мощности теплообменного оборудования. В этом случае достаточно, не заменяя всего теплообменника, прибавить нужное количество пластин.

Область применения

Охлаждение воды на промышленных ТЭС
В сталелитейном производстве

Автомобильная промышленность
В системах отопления, водоснабжения и вентиляции в любых зданиях применяются пластинчатые теплообменники разборного типа;
Пластинчатые теплообменники используются на производстве в системе душевых сеток;
Воду в бассейнах подогревают часто именно пластинчатыми теплообменниками;
Пластинчатые теплообменники служат для охлаждения жидких пищевых продуктов, гидравлического, трансформаторного и моторного масел;
Для систем напольного отопления используют пластинчатые теплообменники разборные;
Теплоснабжение небольших районов или высотных зданий обеспечивается зачастую пластинчатыми теплообменниками.

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 = 0.2	[m2]
Массовый расход жидкости	G = M_flow / A_flow = 400.0 / 0.2 = 2000.0	[kg/m2/s]
Плотность воды при 50°C	u_w = 0.000525	[Pa.s]
Теплопроводность воды при 50°C	k_w = 0.6435	[W/m/K]
Коэффициент Рейнольдса	Re = G * D / u_w = 59993	[-]
Коэффициент Прандтля для воды при 50°C	Pr = 3. 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:

Q_transferred = delta_T_mean * U_oa * A_hx	(ур.1)
Q_fluid = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid	(ур.2)

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.

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

(ITD – delta_T_fluid) * U_oa * A_hx = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid

(ур.4)

Вычисляем delta_T_fluid :

delta_T_fluid = ITD * U_oa*A_hx / (U_oa*A_hx + M_flow*Cp_fluid)

(ур.5)

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.

виды, устройство и принцип работы

Введение

Пластинчатый теплообменник – один из видов рекуперативных теплообменных аппаратов, в основе работы которого лежит теплообмен между двумя средами через контактную пластину без смешения.

Типы, устройство и принцип работы пластинчатых теплообменников

Принцип работы всех пластинчатых теплообменных аппаратов одинаков:

На входы ТО подаются теплоносители.
Теплоносители движутся по внутреннему контуру теплообменного агрегата, который сформирован пакетом пластин.
В процессе движения, контактируя с поверхностью пластины, более горячий теплоноситель отдает часть тепла нагреваемой среде.
С выходов теплоносители, с изменившейся температурой, поступают в систему отопления, водоснабжения или вентиляции.
Входные и выходные отверстия теплообменных аппаратов могут иметь различное сечение (у агрегатов Ридан диаметр достигает 500 мм), и с помощью патрубков подключаются к трубопроводу основной системы.

Данный принцип действия и устройство пластинчатого ТО хорошо продемонстрированы в следующем видео:

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Виды пластинчатых теплообменников в зависимости от конструкции:

разборные;
паяные;
сварные;
полусварные.

Пластинчатые разборные теплообменные аппараты

Пластинчатый разборный теплообменник – устройство, в котором основную функцию теплопередачи между теплоносителями выполняет пакет пластин. Среды не смешиваются между собой благодаря чередованию пластин с плотными резиновыми прокладками, которые образуют два контура движения.

Свое название «разборные» подобный тип агрегатов получил за то, что пакет пластин не только собирается, но и разбирается во время регулярного обслуживания (промывки) или ремонта.

Конструкционная схема разборного теплообменника

Разборный теплообменник состоит из следующих элементов:

Неподвижная прижимная плита – основной элемент.
Пластины теплообменного аппарата, выполнены из нержавеющей стали или титана, прижимаются друг к другу с использованием уплотнительных прокладок. Количество пластин зависит от технических параметров и требований к оборудованию.
Пакет пластин – главный функциональный элемент, который образует внутренний контур устройства и осуществляет теплообмен.
Несущая база – направляющая балка, на которую надеваются пластины во время сборки агрегата.
Подвижная прижимная плита – прижимает весь пакет к неподвижной прижимной плите с помощью элементов крепления: стяжных болтов, подшипников, стопорных шайб.
Опорная станина – вертикальный элемент, к которому прикрепляются направляющие балки (верхняя и нижняя несущие балки).

Благодаря высокой скорости рабочих сред внутри разборных теплообменных аппаратов отложения и засоры скапливаются на его внутренних поверхностях медленнее, чем на поверхностях кожухотрубных агрегатов.

Несомненное достоинство данного вида ТО – возможность полной разборки аппарата, что позволяет производить не только промывку пластин, но и их механическую очистку.

Также стоит отметить, что возможность полной разборки агрегата позволяет не заменять его целиком в случаях протечек, а быстро выявить нерабочие элементы, поменять их и вновь запустить теплообменник в эксплуатацию. При наличии необходимых запасных частей «под рукой» вся процедура займет от нескольких часов до 1 часа.

Паяные теплообменные аппараты

Паяные теплообменники также в своей основе содержат пакет пластин, но отличие от разборных заключается в том, что они спаяны между собой, поэтому сборка/разборка такого пакета – невозможна.

Пайка производится с помощью никеля или меди, поэтому обозначают два основных вида паяных пластинчатых теплообменников: никельпаяный и меднопаяный. Никелевый припой используется для аппаратов, которые будут работать с более агрессивными средами.

Паяный пластинчатый теплообменник в разрезе

Паяные теплообменные аппараты применяются в основном в бытовом сегменте благодаря своей низкой стоимости, простоте и небольшим габаритам. Чаще всего подобный тип устройств можно встретить в системах отопления частных домов, где теплообменник подключается к водонагревательному котлу.

Полусварные теплообменники

Полусварные теплообменные аппараты – агрегаты, в которых пакет пластин сделан комбинированным способом:

пластины попарно свариваются между собой;
с внешней стороны такого сдвоенного мини-пакета прикрепляются уплотнения;
далее прикрепляется следующий сваренный мини-пакет.

Места попарной сварки пластин

Подобный тип конструкции позволяет использовать полусварные теплообменные аппараты в работе с агрессивными средами или в охлаждении, поскольку сварка пластин исключает возможность утечки фреона в охлаждающем контуре.

Сварные теплообменники

Сварные теплообменные аппараты – устройства, в которых пластины сварены между собой без использования уплотнителей.

Внешний вид сварного теплообменника

Один из потоков теплоносителей движется по гофрированным каналам, второй по трубчатым. Принцип работы пластинчатого сварного теплообменника показан в этом видео:

Принцип работы сварного теплообменника

Сварные теплообменные аппараты применяются в технических процессах с предельными параметрами: высокими температурами (до 900 градусов Цельсия), давлением (до 100 бар) и крайне агрессивными средами, поскольку отсутствие резиновых уплотнителей и сварной метод сцепления исключают возможность протечки и смешения сред.

Основные недостатки подобного типа агрегатов: высокая стоимость и габариты.

Применение пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменные аппараты используются в:

энергетике;
отоплении;
вентиляции и кондиционировании;
судоходстве;
пищевой промышленности;
машиностроении;
автомобилестроении;
металлургии.

Технические характеристики пластинчатых теплообменников

Пластинчатый теплообменник имеет различные технические характеристики в зависимости от типа конструкции:

	Разборные	Паяные	Полусварные	Сварные
КПД, %	95	90	85	85
Максимальная рабочая температура, °C	200	220	350	900
Максимальное рабочее давление, бар	25	25	55	100
Максимальная мощность, МВт	75	5	75	100
Срок службы, лет	20	20	10-15	10-15

Заключение

Пластинчатый теплообменник – это современный тип теплообменных аппаратов, которые активно вытесняют аналоги устаревших типов, такие как кожухотрубные агрегаты. Этому способствует их компактность, низкая цена и высокие показатели технических характеристик.

В следующей статье мы рассмотрим, как происходит сборка и разборка пластинчатого теплообменника.

Подписывайтесь на наши новости!

Пластинчатый теплообменник — принцип работы и устройство

Пластинчатым теплообменником называется устройство, предназначенное для передачи тепла от одной жидкой среды другой жидкой среде без их прямого контакта и смешивания.

Бытует мнение, что пластинчатый теплообменник был изобретен еще задолго до нашей эры древними римлянами, нагревающими воду с помощью металлического щита, один конец которого был погружен в жидкость, а второй расположен над источником тепла.

Сегодня любой школьник, увидев подобный процесс нагрева воды, скажет, что речь идет о передаче тепла теплопроводностью, а эффективность этого процесса зависит в большей степени от используемого материала, а также от качества его поверхности.

Именно передачей тепла теплопроводностью происходит нагрев жидкостей, к качеству которых предъявляются особенно высокие требования. Речь идет не только о пищевой, химической и фармацевтической промышленности, но и о нагреве воды для систем горячего теплоснабжения.

Но если сообразительный римлянин нагревал воду всего лишь одной металлической пластиной, то в современном мире для передачи тепла между средами используют одновременно большое количество пластин, объединив их в одну конструкцию и получив в результате пластинчатый теплообменник.

Пластинчатые теплообменники обладают следующими достоинствами:

высокой эффективностью
компактностью
надежностью
долговечностью

Как устроены теплообменные пластины

В основе конструкции пластинчатого теплообменника лежит теплопередающая пластина, форма которой является оптимальной для передачи тепла. Для этого на поверхности пластины имеется рельеф теплопередающих каналов, направление которых не случайно и является результатом проведенных точных теплотехнических расчетов.

В верхней и в нижней части пластин расположено по 2 отверстия:

входное отверстие для нагреваемой среды
выходное отверстие для нагреваемой среды
входное отверстие для греющей среды
выходное отверстие для греющей среды

Для создания каналов для движения жидкости пластины собирают в пачки, плотно прижимая их друг к другу. Для образования зазора между пластинами вокруг каждого отверстия нанесен уплотнительный слой из полимерного материала, выбор которого определяется химическим составом используемых для теплообмена сред.

Исключить чрезмерно плотное прилегание пластин, в результате которого мог бы быть поврежден рельеф, помогает окантовочный бортик, имеющийся по краям каждой пластины.

Еще одна особенность устройства теплопередающей пластины состоит в рифлении края отверстий под определенным углом, с помощью которого можно влиять на степень турбулизации движения жидкости в образованном канале, а, значит, управлять процессом теплообмена.

Так, к примеру, в конструкции современных пластинчатых теплообменников есть 3 основных вида каналов движения жидкости:

мягкий канал с низкой степенью турбулизации, для образования которого использованы пластины с рифлением края отверстия под углом 60 градусов.
средний канал со средней степенью турбулизации, для образования которого использованы пластины с рифлением края отверстия под углом от 30 до 60 градусов.
жесткий канал с высокой степенью турбулизации, для образования которого использованы пластины с рифлением края отверстия под углом 30 градусов.

Именно в этом состоит принципиальное отличие пластинчатых теплообменников от других аналогичных, устройств, например, кожухотрубного теплообменника, в котором передача тепла теплопроводностью идет в ламинарном (медленном, вязком и спокойном) слое.

В пластинчатом теплообменнике ламинарного слоя практически нет, а движение жидкости турбулентное, благодаря чему в каналах нет накипи и отложения солей.

Материалы для пластинчатого теплообменника

Пластины теплообменника изготавливают методом штамповки из нержавеющей стали. Для теплообмена агрессивных сред использует легированную сталь особого качества, состав которой зависит от конкретных условий эксплуатации.

Толщина пластин теплообменника зависит от номинального давления сред и может быть от 0,1 до 1 мм. Соотношение простое: для приборов, работающих под большим давлением, используют теплообменники с пластинами большей толщины.

Особого внимания в конструкции пластинчатого теплообменника уделяется подбору материала для прокладок, задачей которых является герметизация устройства по отношению к окружающей среде и предотвращение смешения сред в самом теплообменнике. Для этих целей используются полимерные составы.

Крепят уплотнительные материалы к поверхности пластин с помощью клеевых составов или с помощью клипс.

Сборка теплообменника

При сборке теплообменника важна соосность отверстий пластин. Любое смещение может привести к неплотности и образованию течи, поэтому в конструкции обязательно используется направляющий элемент, позволяющий фиксировать положение пластин.

Собранные в пачку пластины фиксируют с помощью прижимной пластины.

Как работает пластинчатый теплообменник?

Поступающая во входное отверстие греющая среда стекает по пластине вниз, собирается в отводящем канале, а затем выводится из устройства. При этом происходит интенсивная передача тепла пластине и ее нагрев.

Нагреваемая среда движется в противоположном направлении, создавая противоток. Жидкость также поступает во входное отверстие и стекает по пластинам вниз, но при этом движется только по «своим» каналам, не смешиваясь с греющей средой.

При этом потоки жидкости соприкасаются с нагретой поверхностью пластины и нагреваются. Нагретая жидкость собирается в выводящий канал и выводится из устройства.

Управлять процессом теплообмена можно, меняя скорость движения сред и время их нахождения в теплообменнике.

Остается добавить, что пластинчатые теплообменники могут быть одноходовыми, в которых жидкость совершает лишь одну петлю движения, или двухходовыми, в которых используется еще один контур движения греющей и нагреваемой сред

Подведем итоги

Пластинчатый теплообменник можно смело назвать гениальным изобретением в теплотехнике. В этом устройстве передача тепла осуществляется через теплопроводящую поверхность, по одной стороне которой стекает горячая, а по другой холодная жидкость.

При этом передача тепла происходит в турбулентном слое, без образования накипи и отложения солей.

Благодаря высокой эффективности и простоте конструкции пластинчатые теплообменники получили широкое распространение во всех сферах народного хозяйства.

Пластинчатые теплообменники — принцип работы, конструкция, виды

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

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов: двух плит ( одной неподвижной, а другой прижимной), входных и выходных патрубков с различными видами соединений, комплекта жестко и герметично соединенных рабочих пластин, специальных направляющих, резьбовых метизов и подставки для монтажа в системе теплоснабжения.

Главным элементом теплообменника являются пластины, которые предназначены для передачи тепловой энергии одного теплоносителя другому. Они изготавливаются из инертных материалов, стойких к коррозии. В производстве пластин используется операция штамповки. В зависимости от мощности они имеют толщину от 0,4 до 1 миллиметра.

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

Пластины имеют одинаковую форму и изготавливаются из одного материала, в качестве которого может выступать недорогая нержавеющая сталь (например, марки AISI316), а также дорогостоящие сплавы тугоплавких металлов и титан. Выбор материала для производства пластинчатых теплообменников зависит от характеристик, которыми они должны обладать.

Для изготовления уплотнителей также используются различные материалы. Этот выбор зависит от условий эксплуатации, температуры среды, вида теплоносителя и т. д. В основном прокладки изготавливают из сложных полимеров на основе синтетического каучука. В производстве используются следующие полимерные вещества:

EPDM — для неагрессивных сред воды и гликоля
Nitril – для масляных и нефтесодержащих теплоносителей
Viton – для высокотемпературных сред и пара

Пластинчатые теплообменники: типы, принцип работы, конструкция

Назначение

Пластинчатые теплообменники – это устройства, используемые для передачи тепловой энергии от одного (более горячего) потока к другому (более холодному) потоку через разделяющие их тонкие металлические пластины, которые стягиваются прижимными плитами, образуя единую конструкцию.

Пластинчатые теплообменники повышают энергоэффективность, потому что энергия потоков, уже находящихся в системе, может быть передана в другую часть процесса, а не просто потрачена впустую. В новую эру устойчивого развития растущая настоятельная необходимость экономии энергии и снижения общего воздействия на окружающую среду сделала больший акцент на использовании теплообменников с более высокой тепловой эффективностью. В этом новом сценарии пластинчатый теплообменник может сыграть важную роль.

История

Пластинчатые теплообменники были впервые введены в 1923 году для пастеризации молока, но в настоящее время используются во многих областях применения в химической, нефтяной, климатической, холодильной, молочной, фармацевтической, пищевой и медицинской промышленности. Это связано с их уникальными преимуществами, такими как гибкая тепловая конструкция (пластины могут быть просто добавлены или удалены для удовлетворения различных требований к тепловому режиму или обработке), простота очистки для поддержания строгих гигиенических условий, хороший контроль температуры (необходимый в криогенных процессах) и лучшие характеристики теплопередачи.

Типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатый теплообменник (ПТ) – это компактный тип теплообменника, который использует серию тонких пластин для передачи тепла между двумя жидкостями. Существует четыре основных типа ПТ:

разборные,
паяные,
сварные
полусварные.

Рисунок 1 – Разборные пластинчатые теплообменники

Конструкция разборного теплообменника

Разборный теплообменник состоит из следующих элементов:

Рисунок 2 – Конструкция пластинчатого теплообменнника

ПТ состоит из:

пакета тонких прямоугольных пластин с отверстиями, через которые протекают два потока жидкости, где происходит теплопередача. Пластины теплообменного аппарата, выполнены из нержавеющей стали или титана, прижимаются друг к другу с использованием уплотнительных прокладок. Количество пластин зависит от технических параметров и требований к оборудованию.
рамная пластина (неподвижная прижимная плита),
прижимная пластина (подвижная прижимная плита), прижимает весь пакет к неподвижной прижимной плите с помощью элементов крепления: стяжных болтов, подшипников, стопорных шайб.
несущая база – направляющая балка, на которую надеваются пластины во время сборки агрегата.
опорная станина – вертикальный элемент, к которому прикрепляются направляющие балки (верхняя и нижняя несущие балки).
верхние и нижние стержни и винты для сжатия пакета пластин.

Индивидуальный пластинчатый теплообменник может вместить до 700 пластин. Когда пакет пластин сжимается, отверстия в углах пластин образуют непрерывные туннели или коллекторы, через которые текучие среды проходят, пересекая пакет пластин и выходя из оборудования. Промежутки между тонкими пластинами теплообменника образуют узкие каналы, которые попеременно пересекаются горячей и холодной жидкостями и обеспечивают небольшое сопротивление теплопередаче.

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

Схемы движения потоков в пластинчатом теплообменнике

Однопроходная схема

Простейшие схемы пластинчатых теплообменников – это те, в которых обе жидкости делают только один проход, поэтому нет никакого изменения направления потоков. Они известны как однопроходные схемы 1-1, и есть два типа: противоточные и параллельные. Большим преимуществом однопроходной компоновки является то, что входы и выходы жидкости могут быть установлены в неподвижной пластине, что позволяет легко открывать оборудование для технического обслуживания и очистки, не нарушая работу трубопроводов. Это наиболее широко используемая однопроходная конструкция, известная как U-образная компоновка. Существует также однопроходная Z-схема, в которой имеется вход и выход жидкости через обе торцевые пластины (рисунок 9).

Рисунок 9 – Механизм работы однопроходного ПТ: а) U-образное расположение и Б) Z-образное расположение.

Противоточный поток, где потоки текут в противоположных направлениях, обычно предпочтительнее из-за достижения более высокой тепловой эффективности, по сравнению с параллельным потоком, где потоки текут в одном направлении.

Многопроходная схема

Многопроходные устройства могут также использоваться для повышения теплопередачи или скорости потока потоков и обычно требуются, когда существует существенная разница между расходами потоков (рисунок 10).

Рисунок 10 – Многопроходный пластинчатый теплообменник

Пластины ПТ могут обеспечивать вертикальный или диагональный поток, в зависимости от расположения прокладок. Для вертикального потока вход и выход данного потока расположены на одной стороне теплообменника, тогда как для диагонального потока они находятся на противоположных сторонах. Сборка пакета пластин включает чередование пластин “а” и “в” для соответствующих потоков. Монтаж пакета пластин в режиме вертикального потока требует только соответствующей конфигурации прокладок, поскольку устройства А и в эквивалентны (они поворачиваются на 180°, как показано на рисунке 11а). Это невозможно в случае диагонального потока, для которого требуются оба типа монтажных пластин (рисунок 11б). Плохое распределение потока с большей вероятностью происходит в массиве вертикального потока.

Рисунок 11 – (a) пластина с вертикальным потоком, (б) пластина с диагональным потоком

Достоинства и недостатки

Достоинства

Гибкость: простая разборка позволяет адаптировать ПТ к новым технологическим требованиям путем простого добавления или удаления пластин, или изменения количества проходов. Кроме того, разнообразие моделей пластинчатых гофр, доступных вместе с возможностью использования их комбинаций в одном и том же ПТ, означает, что различные конформации блока могут быть протестированы в ходе процедур оптимизации.
Хороший контроль температуры: благодаря узким каналам, образованным между соседними пластинами, в ПТ содержится лишь небольшой объем жидкости. Таким образом, устройство быстро реагирует на изменения технологических условий с коротким временем запаздывания, так что температура легко контролируется. Это важно, когда необходимо избегать высоких температур. Кроме того, форма каналов уменьшает возможность возникновения застойных зон (мертвого пространства) и зон перегрева.
Низкая стоимость производства: поскольку пластины только спрессовываются (или склеиваются) вместе, а не свариваются, производство ПТ может быть относительно недорогим. Для изготовления пластин могут быть использованы специальные материалы, чтобы сделать их более устойчивыми к коррозии и/или химическим реакциям.
Эффективная теплопередача: гофры пластин и малый гидравлический диаметр усиливают образование турбулентного потока, так что для жидкостей можно получить высокие скорости теплопередачи. Следовательно, до 90% тепла может быть восстановлено, по сравнению только с 50% в случае кожухотрубных теплообменников.
Компактность: высокая тепловая эффективность ПТ означает, что они имеют очень малую площадь. При той же площади теплопередачи ПТ часто могут занимать на 80% меньшую площадь (иногда в 10 раз меньше), чем кожухотрубные теплообменники (Рисунок 7).
Уменьшение загрязнения: уменьшение загрязнения происходит в результате сочетания высокой турбулентности и короткого времени пребывания жидкости. Поправочные коэффициенты на загрязнения для ПТ могут быть в десятки раз ниже, чем для кожухотрубных теплообменников.
Простота осмотра и очистки: поскольку компоненты PHE могут быть разделены, можно очистить и проверить все детали, которые подвергаются воздействию жидкостей. Эта особенность необходима в пищевой и фармацевтической промышленности.
Простое обнаружение утечек: прокладки имеют вентиляционные отверстия (рисунок 8), которые предотвращают смешивание жидкостей в случае отказа, что также облегчает обнаружение утечек.

Рисунок 7 – Иллюстрация типичной разницы размеров между ПТ и кожухотрубным теплообменником для заданной тепловой нагрузкиРисунок 8 – Вентиляционные каналы в прокладках для обнаружения возможных утечек

Недостатки

Ограничения температуры и давления: важное ограничение ПТ связано с пластинчатыми прокладками. Давление и температура, превышающие 25 атм и 160 °С соответственно, недопустимы, поскольку они могут привести к утечке стандартных прокладок. Однако прокладки, изготовленные из специальных материалов, выдерживают температуру до 400 °С, и есть возможность приварить или припаять пластины друг к другу, чтобы работать в более тяжелых условиях. Это имело бы дополнительные преимущества увеличения эксплуатационных пределов, а также возможность работы с агрессивными жидкостями, поскольку это исключило бы необходимость в прокладках. Однако ПТ утратит свои основные преимущества гибкости и простоты очистки, а оборудование станет более дорогим.
Высокий перепад давления: из-за гофрированных пластин и небольшого пространства потока между ними перепад давления из-за трения высок, что увеличивает затраты на перекачку. Падение давления может быть уменьшено путем увеличения числа проходов за проход и разделения потока на большее число каналов. Это уменьшает скорость потока в канале, следовательно, уменьшая коэффициент трения. Однако коэффициент конвективной теплопередачи также снижается, что снижает эффективность работы теплообменника.
Фазовый переход: в особых случаях ПТ могут использоваться в операциях конденсации или испарения, но не рекомендуются для газов и паров из-за ограниченного пространства внутри каналов и ограничений давления.
Типы жидкостей: обработка жидкостей, которые являются высоковязкими или содержат волокнистый материал, не рекомендуется из-за высокого перепада давления и проблем распределения потока внутри ПТ. Следует также учитывать совместимость между жидкостью и материалом прокладки. Следует избегать легковоспламеняющихся или токсичных жидкостей из-за возможности утечки.
Утечка: трение между металлическими пластинами может вызвать износ и образование небольших отверстий, которые трудно обнаружить. В качестве меры предосторожности рекомендуется нагнетать технологическую жидкость под давлением, чтобы уменьшить риск загрязнения в случае утечки из пластины.

Альфа Лаваль — Как работает пластинчатый теплообменник

Разборные пластинчатые теплообменники (GPHE) оптимизируют теплообмен. Гофрированные пластины обеспечивают легкий перенос тепла от одного газа или жидкости к другому.

Пластины разборного пластинчатого теплообменника с эластомерными прокладками. Они закрывают каналы и направляют среду в альтернативные каналы. Пакет пластин находится между пластиной рамы и прижимной пластиной. Затем он сжимается болтами между пластинами.Верхняя несущая планка поддерживает канал и прижимную пластину. Затем они фиксируются в положении нижней направляющей на опорной стойке. Эту конструкцию легко чистить и модифицировать (удаляя или добавляя пластины).

Вот три этапа сборки пластинчатого теплообменника с разборкой:

Зона теплопередачи пластинчатого теплообменника с разборками состоит из гофрированных пластин. Они находятся между рамой и прижимными пластинами. Прокладки действуют как уплотнения между пластинами.

Жидкости проходят через теплообменник в противотоке. Это дает наиболее эффективные тепловые характеристики. Это также позволяет очень близко подходить к температуре. Например, разница температур между входящей и выходящей рабочей средой.

Для термочувствительных или вязких сред холодная жидкость сочетается с горячей. Это сводит к минимуму риск перегрева или замерзания носителя.

Пластины доступны с различной глубиной прессования, с шевронным углом и гофрированной формой.Все создано для оптимальной работы. В зависимости от области применения каждый ассортимент продукции имеет свои особенности пластины.

Зона распределения обеспечивает поток жидкости ко всей поверхности теплопередачи. Это помогает избежать застойных зон, которые могут вызвать засорение.

Высокая турбулентность потока между пластинами приводит к более высокой теплопередаче и перепаду давления. Температурные расчеты Альфа Лаваль можно настраивать. Подходит для различных областей применения, обеспечивая максимальные тепловые характеристики при минимальном падении давления.

Принцип работы пластинчатого теплообменника, Принцип работы пластинчатого теплообменника

Сразу видно, что путь, по которому проходят жидкости, хаотичен, фактически, поперечное сечение постоянно меняется.

Основным недостатком этих теплообменников является то, что они не снимаются, поэтому техническое обслуживание и очистка невозможны или, по крайней мере, трудны, и нет никакой гибкости, поскольку количество пластин никоим образом не может быть изменено.

Поверхность пластин гофрирована для увеличения турбулентности жидкости во время потока в каналы.

На рисунке показаны основные геометрические параметры гофры:

Шаг гофры p ; высота гофра b и угол шеврона β по сравнению с основным направлением потока.

Наклон гофров пластины оказывает определяющее влияние на теплообмен и потери нагрузки. Фактически, пара пластин с большим углом β (> 45 °) дает турбулентность и, следовательно, высокий теплообмен с более высоким перепадом давления.

Меньший угол (β <45 °) вызывает меньшую турбулентность потока и более низкие коэффициенты теплообмена, но также снижает падение давления.

Поэтому очень важен поиск компромиссного угла β между высокими коэффициентами обмена и приемлемыми потерями нагрузки.

Высота гофра b имеет важное влияние на коэффициенты обмена, поскольку большая глубина вызывает большую турбулентность.

Высота и шаг гофров увеличивают площадь обменной поверхности пластины: коэффициент увеличения поверхности φ определяется как:

Φ = фактическая площадь гофрированной поверхности / площадь проекции гофрированной поверхности

Фактическую площадь трудно вычислить, поэтому для сравнения различных теплообменников ссылка делается на предполагаемую площадь.

Следует иметь в виду, что теплообменники с одинаковой площадью проекции (т.е. пластины одного размера) могут иметь разную полезную площадь в зависимости от значения коэффициента увеличения поверхности φ.

Соотношение между длиной пластины L и шириной пластины W также влияет на производительность, но в меньшей степени, чем другие переменные. Как правило, высокое соотношение между длиной и шириной пластины обеспечивает высокую скорость обмена, но более высокие потери нагрузки.

Если вы хотите загрузить файлы, щелкните здесь:

Если вы хотите понять работу ППТО в однофазном , испарении и конденсации щелкните ссылку ниже:

Энрико Голин, R&D Onda S.П.А.

Пластинчатый теплообменник (для чайников)

В новую эру устойчивого развития становится все более актуальной необходимость экономии энергии и снижения общего воздействия на окружающую среду. Благодаря использованию пластинчатого теплообменника энергия может передаваться между двумя жидкостями при разных температурах. Это повышает эффективность за счет теплопередачи. Энергия, уже находящаяся в системе, может передаваться другим частям системы, прежде чем она покинет систему. В этой статье мы рассмотрим основы теплообмена и обсудим, как обслуживать пластинчатый теплообменник.

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛООБМЕННИК?

Основная функция теплообменника — передача тепла между двумя жидкостями при разных температурах. Большинство теплообменников состоят из спиральной трубы, которая позволяет одной жидкости проходить через камеру, в которой находится другая жидкость. Стенки труб выполнены из металла или другого вещества, обладающего высокой теплопроводностью, что обеспечивает теплообмен. Камера, в которой удерживаются трубы, сделана из пластика или покрыта теплоизоляцией для предотвращения выхода тепла.

Многие из наиболее популярных типов теплообменников, используемых в механической промышленности, состоят из кожухотрубных, с воздушным охлаждением, пластин и рамы.

Многие пластинчатые теплообменники состоят из гофрированных пластин на раме. Это создает высокую турбулентность и высокое напряжение сдвига стенки, что приводит к высокой теплопередаче и высокому сопротивлению загрязнению.

ВИДЫ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Следует рассмотреть четыре основных типа:

Разборные пластинчатые теплообменники — В этих теплообменниках используются высококачественные прокладки и конструкции для герметизации пластин и защиты от любых утечек.Вы можете легко снимать пластины для очистки, расширения или замены, что помогает снизить затраты на техническое обслуживание.
Паяные пластинчатые теплообменники — Эти теплообменники, используемые во многих промышленных и холодильных установках, могут быть очень эффективными и компактными. Это делает их очень экономичным выбором. Если вы используете пластину из нержавеющей стали с медной пайкой, эта динамика может быть очень устойчивой к коррозии.
Сварные пластинчатые теплообменники — Они очень похожи на разборные теплообменники, но разница в том, что сварные пластины можно соединять вместе.Они очень прочные и идеально подходят для перекачки жидкостей с высокими температурами или коррозионных материалов. Поскольку пластины можно сваривать вместе, очистка пластин невозможна по сравнению с очисткой пластинчатых теплообменников.
Полусварные пластинчатые теплообменники — представляют собой смесь сварных и уплотнительных пластин. Две пластины свариваются вместе и соединяются с другими парами внутри теплообменника. Это приводит к тому, что теплообменник упрощается в обслуживании, и вы можете передавать больше жидкостей по системе.Полусварные теплообменники отлично подходят для перекачки дорогих материалов из-за низкого риска потери жидкости.

КОЖУХ И ТРУБКА ТЕПЛООБМЕННИКА

Если вы ищете альтернативу вышеперечисленным вариантам, рассмотрите возможность использования теплообменника Shell & Tube. Использование теплообменника Shell & Tube необходимо только при экстремальной разнице температур между двумя жидкостями. При использовании теплообменников Shell & Tube технические специалисты заметят низкие потери давления.С другой стороны, пластинчатые теплообменники могут иметь большие потери давления. Это происходит из-за большой турбулентности, создаваемой узкими каналами для потока в системе. Теплообменники Shell & Tube состоят из множества трубок, заключенных в оболочку. Передача тепла происходит, когда одна жидкость течет по трубкам, а другая жидкость течет по трубкам в кожухе.

Если вы используете простой пластинчатый теплообменник, пластины предназначены для обмена жидкость-жидкость при низком и среднем давлении. С другой стороны, пластинчатый теплообменник без прокладок, как правило, работает при высоких давлениях и температурах.В этом случае многие профессионалы стремятся использовать пластинчатые теплообменники как наиболее эффективный выбор для самых разных применений.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Когда вы узнаете, что такое пластинчатый теплообменник, пора понять, какую пользу он может принести вашему котлу.

- Обеспечивает высокую эффективность теплопередачи в целом. Плоский пластинчатый теплообменник обычно имеет значение U намного выше, чем кожухотрубный теплообменник или спиральный теплообменник.
- Создает компактный дизайн. Пластинчатые теплообменники имеют такую же теплоемкость, что и кожухотрубные теплообменники, в пять раз больше его размера. Это происходит из-за комбинации высокой теплопередачи и общей компактной конфигурации плоских пластин.
- Простота обслуживания и очистки. Пластинчатые теплообменники можно разбирать, что упрощает очистку и обслуживание оборудования. Теплообменник позволяет добавлять или удалять пластины для уменьшения теплопередачи.
- Контроль температуры. Плоские пластинчатые теплообменники хорошо работают с небольшими перепадами температур между горячими и холодными жидкостями.

Пластины внутри теплообменника с видимой черной прокладкой.

НЕДОСТАТКИ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Хотя пластинчатые теплообменники обладают некоторыми большими преимуществами, по сравнению с другими теплообменниками есть и некоторые недостатки:

Утечка. Пластинчатые теплообменники предназначены для установки между ними пластин и прокладок.Это увеличивает вероятность утечки по мере старения прокладок. Особенно по сравнению с кожухотрубными или спиральными теплообменниками.
Более высокие перепады давления. Пластинчатые теплообменники состоят из узких каналов для прохождения жидкости, что обеспечивает высокую теплопередачу. Это приводит к более высокому перепаду давления и более высокой стоимости перекачки по сравнению с кожухотрубными теплообменниками.
Не подходит для больших температур жидкости. Плоские пластинчатые теплообменники не работают так же хорошо, как кожухотрубные теплообменники в случаях, когда существует большая разница температур между двумя жидкостями.
Не работает при очень высоких температурах жидкости. Прокладки между пластинчатыми теплообменниками могут ограничивать температурные ограничения.

Общее техобслуживание

Специалисты по техническому обслуживанию знают о преимуществах, которые дает регулярное техническое обслуживание их систем и оборудования. Регулярно проводя техническое обслуживание, вы гарантируете, что ваша система останется исправной и работоспособной, что повысит эффективность ее работы. Чтобы гарантировать максимальную отдачу от теплообменника, выполните следующие действия:

Предварительный демонтаж: Сюда входит закрытие клапана, слив жидкости из теплообменника и отсоединение труб.Затем проверка структуры пакета пластин и проверка основных утечек и тестов на загрязнение по всему теплообменнику.
Разборка: Разберите агрегат и ослабьте стяжные болты теплообменника.
Очистка: Удалите прокладки, если возможно, и очистите пластины внутри системы.
Повторная сборка: Соберите устройства, упомянутые ранее, на их точные компоненты. Кроме того, затяните и настройте каждый пакет пластин, чтобы обеспечить максимальную производительность и надежность теплообменника.
Проверка: Убедитесь, что каждый блок работает правильно.

КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ПЛАСТИННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Мы составили Контрольный список для обслуживания пластинчатых и рамных теплообменников, в котором подробно описан каждый из этих шагов. В нем приведены инструкции по уходу за пластинчатым теплообменником и рамой. Нажмите кнопку ниже, чтобы система продолжала работать должным образом.

Вопросы?

У вас есть вопросы по обслуживанию вашей системы или вам нужна помощь профессионалов? Позвоните нам по телефону 1-800-237-3141, электронная почта sales @ rasmech.com, поговорите с представителем службы поддержки или свяжитесь с нами через Интернет.

Вы также можете обратиться в один из наших офисов в Омахе, Каунсил-Блафс, Денвере, Су-Сити, Стерджисе, Гиббоне или Линкольне.

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 некоторых 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 более горячую холодную жидкость, 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, герметизированных 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 читайте 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 расположения (справа).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
Они просты в обслуживании, ремонте и ремонте

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 в пластинчатом теплообменнике так же хорошо, 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 ценах.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:

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

Прочие изделия из теплообменников

Больше от Process Equipment

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 просмотреть обучающее видео на YouTube о том, как работают пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник предназначен для передачи 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 канавки 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 версией, потому что вам не нужно изменять трубопроводы, если вам понадобится 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 поступает 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

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 спроектирован с однопроходным или многопроходным потоком, в зависимости от условий эксплуатации. Для большинства задач подходит однопроходное соединение, а часто и предпочтительное решение, поскольку оно 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, прокладки на другой стороне для максимальной гибкости и безопасности

Пластинчатые теплообменники с парабазом
Теплообменники с парабазом — это компактные и экономичные блоки, разработанные для обеспечения высокого теплового КПД при сохранении низких перепадов давления.Это идеальный выбор для многих одно- и двухфазных применений 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 чистится

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 экономит время и деньги.

Высокая эффективность

Из-за спрессованных рисунков в пластинах и относительно узких зазоров очень высокая турбулентность достигается 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 температуры до 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

Альфа Лаваль — Как работают GPHE

В пластинчатом теплообменнике с разборками пластины снабжены эластомерными прокладками, которые герметизируют каналы и направляют жидкости в альтернативные каналы.Пакет пластин собирается между пластиной рамы и прижимной пластиной и сжимается путем затяжки болтов, установленных между этими пластинами. Канальные пластины и прижимная пластина подвешены к верхней несущей балке и расположены с помощью нижней направляющей балки, обе из которых прикреплены к опорной стойке. Физическая конструкция разборного пластинчатого теплообменника позволяет легко чистить и изменять производительность путем добавления или удаления пластин.

Жидкость / Жидкость GPHE

Паровой нагреватель GPHE

Жидкость / Жидкость, 2 прохода GPHE

Жидкость / Жидкость GPHE

На этой анимации выше показан принцип работы однопроходного разборного пластинчато-рамного теплообменника жидкость / жидкость Альфа Лаваль, в котором жидкости проходят через теплообменник противотоком.Горячая жидкость (изображена красным) обычно входит через одно из верхних соединений и выходит через соединение внизу. Холодная жидкость (показана синим цветом) входит через одно из нижних соединений и выходит через соединение выше.

Когда жидкости проходят через теплообменник, тепло передается от горячей среды к холодной. Противоточный поток обеспечивает максимальные возможности рекуперации тепла и может быть достигнут очень близкий температурный режим. Также возможен температурный кросс, означающий, что горячий выход может достигать более низкой температуры, чем холодный выход.Этого можно достичь только в ограниченной степени с помощью трубчатых теплообменников, которые делают пластинчатые теплообменники более термически эффективными. Вы можете узнать больше о преимуществах GPHE по сравнению с кожухотрубными теплообменниками, нажав здесь.

Жидкости входят через соединения и иллюминаторы теплообменных пластин. Специально разработанные уплотнительные прокладки, расположенные между пластинами, направляют жидкости так, чтобы горячие и холодные жидкости проходили противотоком по чередующимся каналам. Когда жидкость попадает между пластинами, она проходит через зону распределения.Альфа Лаваль предлагает два типа зон сбыта: наш запатентованный CurveFlowTM и шоколадный узор. Площадь распределения — одна из важнейших характеристик пластинчатого теплообменника. Его основная цель — обеспечить равномерный поток жидкости по всей пластине, одновременно увеличивая эффективность теплопередачи и сводя к минимуму неравномерное распределение и загрязнение. На анимации вы можете видеть, что зона распределения помогает жидкостям быстро заполнять все поперечное сечение пластин.

Для очень термочувствительных сред , прямоток используется в разборных пластинчатых теплообменниках.Преимущество этой конструкции заключается в том, что самая холодная жидкость встречает самую горячую при входе в теплообменник, что сводит к минимуму риск перегрева или замерзания чувствительных сред. На анимации вы можете представить, что горячая жидкость перевернута, так что обе жидкости входят в нижние соединения.

На анимации показан принцип работы обычного пластинчато-рамного теплообменника с разборкой, но тот же принцип работы применим и к специализированным моделям, таким как наши полусварные пластинчатые теплообменники и пластинчатые теплообменники WideGap.

Альфа Лаваль предлагает чрезвычайно широкий ассортимент разборных пластинчатых теплообменников, которые используются во всех отраслях промышленности. Количество размеров, материалов пластин и прокладок, а также доступных опций огромно.

Паровой нагреватель GPHE

На анимации выше показан принцип работы разборного пластинчатого теплообменника Альфа Лаваль при использовании в качестве парового нагревателя. Пар или пар (показано серым) входит через одно из верхних соединений, а конденсат выходит через соединение под ним.Холодная жидкость (показана синим цветом, переходящим в красный) входит через одно из нижних соединений и выходит через соединение выше.

По мере прохождения жидкости через теплообменник тепло передается от конденсирующегося пара / пара к холодной среде. Жидкости входят через соединения и отверстия теплообменных пластин. Специально разработанные уплотнительные прокладки, расположенные между пластинами, направляют жидкости так, чтобы горячие и холодные жидкости проходили противотоком по чередующимся каналам.Когда жидкость попадает между пластинами, она проходит через зону распределения. Альфа Лаваль предлагает два типа зон сбыта: наш запатентованный CurveFlow ^TM и шоколадный узор. Площадь распределения — одна из важнейших характеристик пластинчатого теплообменника. Его основная цель — обеспечить равномерный поток жидкости по всей пластине, одновременно увеличивая эффективность теплопередачи и сводя к минимуму неравномерное распределение и загрязнение. На анимации вы можете видеть, что зона распределения помогает жидкостям быстро заполнять все поперечное сечение пластин.

, 2 прохода GPHE

На анимации выше показан принцип работы двухходового разборного пластинчато-рамного теплообменника жидкость / жидкость Альфа Лаваль, в котором жидкости проходят через теплообменник противотоком.Поворотная пластина в середине пакета пластин направляет поток в два прохода. Горячая жидкость (показана красным) входит через одно из соединений в рамной пластине. Жидкость проходит через теплообменник в два прохода, а затем выходит через одно из соединений в прижимной пластине. Холодная жидкость (показана синим цветом) одновременно входит через одно из соединений в прижимной пластине и выходит через одно из соединений в рамной пластине.

Когда жидкости проходят через теплообменник, тепло передается от горячей среды к холодной.Противоток обеспечивает максимальные возможности рекуперации тепла и может быть достигнут очень близкий температурный режим. Также возможен температурный кросс, означающий, что горячий выход может достигать более низкой температуры, чем холодный выход. Этого можно достичь только в ограниченной степени с помощью трубчатых теплообменников, которые делают пластинчатые теплообменники более термически эффективными. Вы можете узнать больше о преимуществах GPHE по сравнению с кожухотрубными теплообменниками, нажав здесь.

Жидкости входят через соединения и иллюминаторы теплообменных пластин.Специально разработанные уплотнительные прокладки, расположенные между пластинами, направляют жидкости так, чтобы горячие и холодные жидкости проходили противотоком по чередующимся каналам. Когда жидкость попадает между пластинами, она проходит через зону распределения. Альфа Лаваль предлагает два типа зон сбыта: наш запатентованный CurveFlow и шоколадный узор. Площадь распределения — одна из важнейших характеристик пластинчатого теплообменника. Его основная цель — обеспечить равномерный поток жидкости по всей пластине, одновременно увеличивая эффективность теплопередачи и сводя к минимуму неравномерное распределение и загрязнение.На анимации вы можете видеть, что зона распределения помогает жидкостям быстро заполнять все поперечное сечение пластин.

На анимации показан принцип потока обычного пластинчатого теплообменника с разборной рамой и двухходовой конфигурации, но возможны дополнительные проходы. Также возможно иметь разное количество проходов на каждой стороне теплообменника. Для более крупных моделей с более высоким расходом иногда используются усиливающие перегородки, которые не показаны на анимации.Также возможны специальные серии разборных пластинчатых теплообменников, например, Semi-welded и WideGap.

Для очень термочувствительных сред в разборных пластинчатых теплообменниках используется прямоточный поток. Преимущество этой конструкции заключается в том, что самая холодная жидкость встречает самую горячую при входе в теплообменник, что сводит к минимуму риск перегрева или замерзания чувствительных сред. В анимации вы можете представить, как холодную жидкость меняют направление так, чтобы обе жидкости входили в соединения пластин рамы.

Альфа Лаваль предлагает чрезвычайно широкий ассортимент разборных пластинчатых теплообменников, которые используются во всех отраслях промышленности.

принцип работы, действия и устройство

Функционирование оборудования

Принципы работы

Пластинчатые теплообменники. Работа и принцип действия. Технические характеристики и применение

Пластинчатый теплообменник — устройство и принцип работы

Типы пластинчатых теплообменников

Подключение пластинчатых теплообменников

Пластины для пластинчатых теплообменников

Расчет пластинчатых теплообменников

виды, устройство и принцип работы

Введение

Типы, устройство и принцип работы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые разборные теплообменные аппараты

Паяные теплообменные аппараты

Полусварные теплообменники

Сварные теплообменники

Применение пластинчатых теплообменников

Технические характеристики пластинчатых теплообменников

Заключение

Пластинчатый теплообменник — принцип работы и устройство

Как устроены теплообменные пластины

Материалы для пластинчатого теплообменника

Пластинчатые теплообменники — принцип работы, конструкция, виды

Пластинчатые теплообменники: типы, принцип работы, конструкция

Назначение

История

Типы пластинчатых теплообменников

Конструкция разборного теплообменника

Типовые пластины и прокладки

Пластины

Прокладки

Схемы движения потоков в пластинчатом теплообменнике

Однопроходная схема

Многопроходная схема

Достоинства и недостатки

Достоинства

Недостатки

Альфа Лаваль — Как работает пластинчатый теплообменник

Принцип работы пластинчатого теплообменника, Принцип работы пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник (для чайников)

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛООБМЕННИК?

ВИДЫ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

КОЖУХ И ТРУБКА ТЕПЛООБМЕННИКА

ПРЕИМУЩЕСТВА ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

НЕДОСТАТКИ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Общее техобслуживание

КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ПЛАСТИННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Вопросы?

Все о пластинчатых теплообменниках

Что такое пластинчатые теплообменники?

Рисунок 1: Типовой пластинчатый теплообменник

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.

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

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

Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников

Технические характеристики, критерии выбора и приложения

Сводка

Источники:

Прочие изделия из теплообменников

Больше от Process Equipment

Как работают пластинчатые теплообменники

Итак, как это работает?

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

История

Функция пластинчатого теплообменника

Конструкция пластинчатого теплообменника

Типы пластинчатых теплообменников

Преимущества пластинчатых теплообменников

Альфа Лаваль — Как работают GPHE

Жидкость / Жидкость GPHE

Паровой нагреватель GPHE

, 2 прохода GPHE

Leave a Reply Отменить ответ