Принцип работы пластинчатого теплообменника

Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник является новым и универсальным прибором для обогрева и охлаждения помещений.

Как протекают процессы в пластинчатом теплообменнике

Пластины разборного пластинчатого теплообменника устанавливаются одна за другой с поворотом на 180 ° .

Эта компоновка создает теплообменный пакет с четырьмя коллекторами для подвода и отвода жидкостей.

Первая и последняя пластины не участвуют в процессе теплообмена, задняя пластина выполняется обычно без портов.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата.

1, 11 – подающий и обратный патрубки для подключения греющей среды (теплоносителя); 2, 12 – входной и выходной патрубки нагреваемой среды; 3 — передняя неподвижная плита; 4, 14 – отверстия для протока теплоносителя; 5 – малая уплотнительная прокладка в виде кольца; 6 – рабочая теплообменная пластина; 7 – верхняя направляющая; 8 – задняя подвижная плита; 9 – задняя опора; 10 – шпилька; 13 – большая прокладка по контуру пластины; 15 – нижняя направляющая.

Во время работы в каждой секции, кроме первой и последней, происходит интенсивный обмен теплом через пластины сразу с двух сторон.

Обе среды протекают через свои секции навстречу друг другу, нагревающая подается сверху и выходит через нижний патрубок, а нагреваемая – наоборот.

Как это работает, отображает функциональная схема пластинчатого теплообменника:

Особенности конструкции

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов:

• Передней неподвижной плиты с патрубками. Через последние в теплообменник попадают обе рабочие среды.
• Верхней и нижней направляющих штанг. Эти элементы необходимы для придания жесткости всей конструкции. Ту же функцию выполняет задняя опора устройства.
• Задней подвижной плиты.
• Самих пластин.
• Уплотнительных прокладок, служащих одновременно разграничителями между пластинами.

Современный пластинчатый теплообменник: принцип работы

Функционирует устройство этого типа по перекрестной схеме.

Секции поочередно заполняются нагреваемой и охлаждаемой средой.

Теплообмен между ними происходит через пластины.

Заполнение секций в процессе работы устройства обеспечивают прокладки-уплотнители разной формы.

Последние могут или пропускать среду, или задерживать ее. Теплообменники пластинчатые устроены так, что среды в них перемещаются навстречу друг другу. При этом нагревающая подается сверху и выходит в нижний патрубок, а охлаждаемая, соответственно, наоборот.

Таким образом функционируют все подобные устройства. Принцип работы пластинчатого теплообменника для ГВС точно такой же, как у моделей, предназначенных для кондиционирования, охлаждения смазочных материалов и проч. Единственное отличие состоит в проходящих через корпус видах сред. В модели для ГВС — это, соответственно, вода, в других устройствах такого типа обмен может происходить между растворами, маслами, газами и т. д.

Уплотнители теплообменников

От качества этих элементов зависит долговечность и надежность теплообменника.

Уплотнители предотвращают смешивание сред и направляют их по определенной траектории.

На настоящий момент в теплообменниках используется всего две разновидности подобных элементов: клипсовые и клеевые. Для изготовления уплотнителей обычно применяются материалы на основе каучука. Это могут быть, к примеру, EPDM, ПВР, витон и т. д.

Клеевые уплотнители крепятся в специальных канавках на эпоксидку. Клипсовые варианты устанавливаются посредством специальных фиксирующих элементов.

Сфера применения

Пластинчатый теплообменник может использоваться:

1. На механическом производстве. С применением таких устройств охлаждаются смазочные жидкости, гидравлические и трансмиссионные масла и т. д.
2. В поршневых и турбинных двигателях.
3. В энергетических станциях.
4. В компрессорах.
5. В судоходстве. На судах теплообменники применяют в основном для центрального охлаждения.
6. В легкой промышленности.
7. В машиностроении и металлообработке.
8. В системах отопления и кондиционирования.

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

• типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
• типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
• типа конструкции;
• направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении:

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

• паровые барботеры;
• сопловые подогреватели;
• градирни;
• барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является .

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1 горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3 проходит холодный поток.

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1 заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

• мощность теплообменника;
• давление в системе;
• тип сред (агрессивные или нет);
• рабочие температуры;
• прочие требования.

Конструкция теплообменных пластин

Главная деталь в пластинчатом теплообменном оборудовании – пластины для передачи тепла. Их изготавливают холодной штамповкой из стойких к окислению материалов. Толщина теплопередающей пластины составляет от 0,4 до 1 мм.

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

В каждой пластине имеется четыре отверстия для жидкости:

• два отверстия для горячей жидкости (подведение и отвод);
• два отверстия для улучшения точного прилегания пластин. В них установлены уплотнители меньшего размера, чтобы изолировать среды с разными температурами.

Протекание жидкости в пластинчатом теплообменники выполнено так, чтобы происходило завихрение течений. Все это способствует более интенсивному теплообмену с относительно малым сопротивлением протекания жидкости. А при небольшом сопротивлении потоку менее интенсивно накипают отложения на стенки аппарата.

Петлевидные потоки жидкости вдоль пластин могут неоднократно производить обмен тепла. Благодаря этому даже при большой разнице нагреваемой среды и источника тепла достигается качественный теплообмен. В итоге разница в температуре двух сред минимальна. Для многократного теплообмена выводят патрубки в прижимной плите, а не только в неподвижной.

Рис. 4. Устройство РПТО

Схема

По схеме работы теплообменники делят на две разновидности:

Одноходовый теплообменник устроен так, что каждая среда протекает через щелевые каналы один раз.

После этого жидкость поступает в сборный коллектор и оттуда — в трубопровод.

При таком исполнении все присоединительные патрубки находятся с одной стороны устройства — на неподвижной плите. Подвижную плиту можно двигать как угодно, так что разбирать теплообменник для обслуживания и ремонта ничто не мешает.

Многоходовая схема применяется в тех случаях, когда в греющей среде после одного прохода остается еще много тепла.

Такое наблюдается в следующих случаях:

• пластины имеют маленькую площадь либо в кассете их установлено малое количество;
• расходы двух сред очень сильно отличаются;
• разность температур греющей и нагреваемой среды невелика, поэтому теплообмен протекает с низкой интенсивностью.

В кассету многоходового пластинчатого теплообменника добавляются пластины только с двумя портами, расположенными с одной стороны. Благодаря этому, каждая среда протекает по каналам два раза или более, так что нагреваемая среда усваивает от греющей намного больше тепла, чем при одноходовой схеме.

Преимущества

• возможность монтажа и демонтажа устройства непосредственно на месте, где будет эксплуатироваться пластинчатый теплообменник;
• установка в тепловых системах без должной водоподготовки;
• незначительный вес;
• возможность быстро и легко изменять тепловую мощность путём дополнительной установки пластин;
• гибкая регулировка температурного режима в системе.

Основные особенности конструкции

Для изготовления пластин применяются сплавы, характеризующиеся стойкостью к образованию коррозии. Это обеспечивает им должный уровень надежности и гарантирует долговечность.

В собранном виде теплообменник отличается довольно плотным размещением пластин. Благодаря этому образовываются щелевые каналы. Их герметичность достигается за счет применения дополнительных контурных прокладок из резины.

На всех пластинах присутствуют отверстия в количестве четырех штук. Два из них обеспечивают нагревание сред. Оставшаяся пара изолируется. Данная мера исключает недопустимое смешивание жидкостей.

Особенностью работы пластинчатых теплообменников являются довольно небольшие гидравлические сопротивления. Кроме того, следует отметить тот факт, что на поверхности пластин практически не образуется накипь.

При условии размещения дополнительных патрубков на прижимной плите, реализуется возможность осуществления многократного теплообмена сред. Подобный подход актуален в ситуациях, когда речь идет о незначительной разнице в температуре двух сред, а также при условии ощутимого отличия в их расходе.

Оборудование для промывки теплообменников

Принцип работы теплообменника

Во время осуществления теплообмена движение жидкостей происходит по направлению друг к другу. Наличие специального элемента из стали или дополнительного резинового уплотнения позволяет предотвратить смешение жидкостей в тех местах, где существует возможность протекания.

В зависимости от того, в каких именно условиях планируется эксплуатация конкретного теплообменника, количество пластин, а также способ обработки их поверхности, могут отличаться. Это относится и к применяемым расходным материалам.

Так, производители предлагают не только изделия из доступной нержавеющей стали, но и модели, выполненные из современных сплавов, устойчивые к длительному воздействию агрессивных сред.

Схемы Подключения Пластинчатых Теплообменников

Обслуживать, чистить разбирать и собирать такой теплообменник намного сложнее.

Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий.

Кожухотрубный теплообменник для ГВС — устройство и принцип работы По тонким трубкам движется нагреваемая вода, которая подается затем в краны. Схемы подключения ПТО Схемы подключения пластинчатых теплообменников Здесь вы сможете узнать, какие бывают схемы подключения пластинчатых теплообменников к сетям коммуникаций.
Обучающий фильм-инструкция по сборке пластинчатого теплообменника для компании «Астера».

Коэффициент гидравлического сопротивления важен при расчете нагрузки на систему отопления, где от этого зависит выбор циркуляционного насоса, немаловажен и для других источников тепла. Для посудомоечной и стиральной машинки значения берутся из паспорта и инструкции и только при условии, что они поддерживают использование горячей воды.

Установка пластинчатого теплообменника в схемах подключения — 5. Рассчитывается исходя из полученного значения расхода жидкости и разницы температур воды на входе в теплообменник и на выходе.

Но их конструкция надежней — они выдерживают суровые условия эксплуатации.

Однако, естественно следует предварительно выполнить расчет, позволяющий прийти к определенному сочетанию мощности и производительности для выбора подходящей модели. В противном случае придется проводить ремонтные работы, монтаж новых пластин, что повлечет за собой финансовые потери рис 7.

Это зависит от типа котельного оборудования.

как работает теплообменник

Разновидности теплообменников для ГВС-систем

Рассмотрим несколько примеров схем. Прокладки могут быть как стальными, так и резиновыми. Очень проста в реализации и относительно недорогая.

Существенный недостаток: высокая стоимость в два раза по сравнению с параллельной схемой. Благодаря этому они отличаются компактными размерами, которые никак не влияют на полезность и работоспособность.

Как и в случае с параллельной, требует обязательной установки температурного регулятора, и чаще всего применяется при подключении общественных зданий. Подключение пластинчатых теплообменников может осуществляться в соответствии с тремя основными схемами: параллельной, двухступенчатой смешанной, двухступенчатой последовательной.

Главное преимущество и плюс работы с разборными конструкциями заключается в том, что их можно дорабатывать, модернизировать и улучшать, от есть удалять лишние или же добавлять новые пластинки. Заключение Как показывает практика, современный пластинчатый теплообменник все же немного уступает старому кожухотрубному по одному критерию.

В ИТП Зависимое подключение отопления с автоматическим регулированием расхода тепла.

Так же стоит вовремя обслуживать ПТО, проводить систематическую очистку собственными руками. Такая схема проще всего в реализации, но для достаточного нагрева необходимо, чтобы теплоноситель двигался активно.

Принцип действия двухступенчатой последовательной схемы: входящий поток разделяется на две ветки. Разборные, то есть состоящие из нескольких отдельных плиток.
ГВС через пластинчатый теплообменник К чему привела чистка лимонная кислота Лучшие рецепты

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

Такой способ хорош тем, что происходит полезное использование тепла обратной воды, а также тем, что схема компактна.

В новом теплообменнике это достигается путем увеличения количества пластин одинаковой площади.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата. На подогрев поступает уже не совсем холодная, а теплая.

В системах с естественной циркуляцией такой тип установки малоэффективен. В ИТП Зависимое подключение отопления с автоматическим регулированием расхода тепла.

Важно и то, что никто не способен дать гарантии того, что эти расчет будут на процентов верными. Такой же фильтр желательно установить на вводе холодной воды — дольше будет работать оборудование. В итоге себестоимость горячей воды за литр будет намного ниже. Пластины пластинчатого теплообменника располагаются одна за другой с поворотом на градусов.

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

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

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

Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника

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

К недостаткам — отсутствие функции подогрева воды.

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

То есть при монтаже после чистки все станет на свои места без особого усилия. Перед монтажом пластинчатого теплообменника важно учитывать, что расчет, проводимый своими руками для пластинчатого теплообменника для котла, входящая температура не должна превышать 55 градусов. Выдавая большой расход, скоростные агрегаты немного недогревают выходящую жидкость, этот недостаток обнаружен специалистами во время эксплуатации. Один из вариантов двухступенчатого подключения теплообменников В данном случае первичный нагрев идет от обратного трубопровода отопления.

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

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

Принцип работы пластинчатого теплообменника.

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

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