Характеристики теплообменников

Теплообменники – это приспособления, которые охлаждают, нагревают или меняют агрегатное состояние носителя тепла. Общий принцип работы таких агрегатов: носитель, который отдает тепло, передает энергию воспринимающему теплоносителю.

Нижегородский завод теплообменного оборудования продает различные теплообменники. Чтобы купить теплообменник от НЗТО или узнать точные цены на оборудование, звоните по телефону: +7 (800) 555-81-91 или заполните заявку на сайте.

Узнать стоимость теплообменника

Технические характеристики теплообменников

Параметры теплообменников зависят от типа и вида устройств. По способу передачи тепла выделяют:

• смесительные – применяются редко, рабочие среды в них смешивают;
• поверхностные – устройства герметичные, среды не смешиваются; такие конструкции бывают регенеративными и рекуперативными, разница между ними – в направлении потока.

По применению выделяют такие типы:

• кожухотрубные – имеют вид пучка труб, которые сварены или спаяны в форме решетки;
• пластинчатые – состоят из отдельных пластин, между которыми находится уплотнитель;
• витые – сделаны из змеевиков концентрического вида;
• спиральные – состоят из свернутых в спираль листов металла.
• Рекуперативные теплообменники делят на такие виды:
• кожухотрубные с прямыми или U-образными трубами;
• с гладкими трубопроводами или с ребрами;
• секционные;
• пластинчатые.

Компенсация температурных удлинений может быть:

• жесткой – фактически это модели без компенсации;
• полужесткой – с элементами, которые обладают упругостью;
• нежесткой – со свободными удлинениями, которые обеспечивают компенсацию.
• На рисунке ниже показаны три вида конструкции. Обозначения:
• камера распределения;
• кожух;
• труба теплообменника;
• опора;
• задняя крышка;
• решетка;
• компенсатор.

Важные технические характеристики теплообменников:

• рабочее давление и температура теплоносителей – чем ниже эти показатели, тем менее эффективный агрегат, ниже его цена;
• мощность;
• площадь обменной поверхности;
• расход носителя, среды.

Характеристики агрегатов зависят от конфигурации теплообменника.

• Кожухотрубные работают с паром и жидкостью. Вода или другая жидкость подается в трубы, а пар – в пространство между трубопроводами. У таких моделей невысокий коэффициент передачи тепла.

• Секционные – подвид трубчатых. У них есть несколько секций, которые соединены последовательно. Каждая секция – это кожухотрубчатая конструкция, у которой есть кожух малого диаметра и небольшое количество труб. Коэффициент теплопередачи выше, чем в первом случае.

Площадь пластин агрегатов пластинчатого типа не превышает одного квадратного метра. В зависимости от необходимой мощности выбирают количество пластин. Это подвид ребристых моделей, которые необходимы при большой разнице коэффициентов теплоотдачи носителей тепла.

Нижегородский завод теплообменного оборудования продает различные теплообменники. Чтобы купить теплообменник от НЗТО или узнать точные цены на оборудование, звоните по телефону: +7 (800) 555-81-91 или заполните заявку на сайте.

Узнать стоимость теплообменника

Параметры, влияющие на КПД теплообменника

Чтобы повысить КПД теплообменника, необходимо увеличить температуру отдающего носителя или понизить температуру принимающего. Чем выше разница между этими значениями, тем эффективнее работает агрегат, меньше может быть его площадь. Для расчета тепловой мощности необходимы такие параметры: разница температур, коэффициент отдачи тепла, площадь обмена. Коэффициент зависит от потоков носителей, на которые влияет вид техники.

Есть дополнительные характеристики, от которых зависит КПД:

• потери тепловой энергии – их исчисляют в процентах;
• скорость и свойства носителей тепла;
• свойства материалов, из которых сделаны детали обменного аппарата;
• количество ходов – один, два, несколько;
• внутренний объем и размеры теплообменника – измеряются в кубических метрах и миллиметрах соответственно;
• типоразмер, диаметр, длина труб, по которым подается носитель.

Чтобы агрегат выполнял свою функцию и обладал высоким КПД, проводят расчет и проектирование теплообменной аппаратуры. Для расчета необходимо знать, какие рабочие среды будут использоваться. От их термодинамических свойств отталкиваются при расчетах. При этом учитывают температуру и рабочее давление. Чтобы провести расчеты, принимают во внимание температуру на выходе и входе каждого контура. Необходимо знать массовый расход среды в каждом контуре – от этого зависит пропускная способность. В некоторых случаях надо учитывать коэффициент загрязненности среды.

Мы на заводе НЗТО проводим расчет и проектируем такое оборудование. Обращайтесь к нам по телефону или заполняйте форму на сайте, чтобы обсудить подробности.

Пластинчатый теплообменник: схема и принцип работы

Эффективный и экономичный нагрев или охлаждение рабочей среды в современной промышленности, жилищно-коммунальной сфере пищевой и химической отраслях осуществляется с помощью теплообменников (ТО). Существует несколько типов теплообменных агрегатов, однако наибольшее распространение получили пластинчатые теплообменники.

В статье будут подробно рассмотрены конструкция, область применения и принцип работы пластинчатого теплообменника. Особое внимание будет уделено конструктивным особенностям различных моделей, правилам эксплуатации и особенностям технического обслуживания. Кроме того, будет представлен перечень ведущих отечественных и зарубежных производителей пластинчатых ТО, продукция которых пользуется повышенным спросом у российских потребителей.

Устройство и принцип работы

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника включает в себя:

• стационарную переднюю плиту на которой монтируются входные и выходные патрубки;
• неподвижную прижимную плиту;
• подвижную прижимную плиту;
• пакет теплообменных пластин;
• уплотнения из термостойкого и устойчивого к воздействию агрессивных сред материала;
• верхнюю несущую базу;
• нижнюю направляющую базу;
• станину;
• комплект стяжных болтов;
• Набор опорных лап.

Такая компоновка агрегата обеспечивает максимальную интенсивность теплообмена между рабочими средами и компактные габариты устройства.

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника

Чаще всего, теплообменные пластины изготавливаются методом холодной штамповки из нержавеющей стали толщиной от 0,5 до 1 мм, однако, при использовании в качестве рабочей среды химически активных соединений, могут использоваться титановые или никелевые пластины.

Все пластины, входящие в состав рабочего комплекта, имеют одинаковую форму и устанавливаются последовательно, в зеркальном отражении. Такая методика установки теплообменных пластин обеспечивает не только формирование щелевых каналов, но и чередование первичного и вторичного контуров.

Каждая пластина имеет 4 отверстия, два из которых обеспечивают циркуляцию первичной рабочей среды, а два других изолируются дополнительными контурными прокладками, исключающими возможность смешивания рабочих сред. Герметичность соединения пластин обеспечивается специальными контурными уплотнительными прокладками, изготовленными из термостойкого и устойчивого к воздействию активных химических соединений материала. Устанавливаются прокладки в профильные канавки и фиксируются с помощью клипсового замка.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Оценка эффективности любого пластинчатого ТО осуществляется по следующим критериям:

• мощности;
• максимальной температуре рабочей среды;
• пропускной способности;
• гидравлическому сопротивлению.

Исходя из этих параметров подбирается необходимая модель теплообменника. В разборных пластинчатых теплообменниках регулировать пропускную способность и гидравлическое сопротивление можно, изменяя количество и тип пластинчатых элементов.

Интенсивность теплообмена обусловлена режимом течения рабочей среды:

• при ламинарном течении теплоносителя интенсивность теплообмена минимальна;
• для переходного режима характерно увеличение интенсивности теплообмена за счет появления завихрений в рабочей среде;
• максимальная интенсивность теплообмена достигается при турбулентном движении теплоносителя.

Рабочие характеристики пластинчатого ТО рассчитываются для турбулентного течения рабочей среды.

В зависимости от расположения канавок, различают три типа теплообменных пластин:

1. с «мягкими» каналами (канавки расположены под углом 60 0 ). Для таких пластин характерна незначительная турбулентность и небольшая интенсивность теплообмена, однако «мягкие» пластины обладают минимальным гидравлическим сопротивлением;
2. со «средними» каналами (угол рифления от 60 до 30 0 ). Пластины являются переходным вариантом и отличаются средними показателями турбулентности и интенсивности теплопередачи;
3. с «жесткими» каналами (угол рифления 30 0 ). Для таких пластин характерна максимальная турбулентность, интенсивный теплообмен и значительное увеличение гидравлического сопротивления.

Для увеличения эффективности теплообмена движение первичной и вторичной рабочей среды осуществляется в противоположном направлении. Процесс теплообмена между первичной и вторичной рабочими средами происходит следующим образом:

1. Теплоноситель подается на входные патрубки теплообменника;
2. При перемещении рабочих сред по соответствующим контурам, сформированным из теплообменных пластинчатых элементов, происходит интенсивная теплопередача от нагретой среды нагреваемой;
3. Через выходные патрубки теплообменника нагретый теплоноситель направляется по назначению (в отопительные, вентиляционные, водопроводные системы), а остывший теплоноситель снова попадает в рабочую зону теплогенератора.

Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата

Для обеспечения эффективной работы системы необходима полная герметичность теплообменных каналов, которая обеспечивается уплотнительными прокладками.

Требования к прокладкам

Для обеспечения полной герметичности профильных каналов и предотвращения утечки рабочих сред, уплотнительные прокладки должны обладать необходимой термостойкостью и достаточной устойчивостью к воздействиям агрессивной рабочей среды.

В современных пластинчатых теплообменниках применяются следующие виды прокладок:

• этиленпропиленовые (EPDM). Применяются при работе с горячей водой и паром в температурном диапазоне от -35 до +160 0 С, непригодны для жирных и масляных сред;
• NITRIL прокладки (NBR) используются для работы с маслянистыми рабочими средами, температура которых не превышает 135 0 С;
• VITOR прокладки рассчитаны на работу с агрессивными рабочими средами при температуре не более 180 0 С.

На графиках представлена зависимость срока службы уплотнений от условий эксплуатации:

Что касается крепления уплотнительных прокладок, существует два способа:

Первый способ из-за трудоемкости и длительности укладки применяется редко, кроме того, при использовании клея значительно усложняется техническое обслуживание агрегата и замена уплотнений.

Клипсовый замок обеспечивает быстрый монтаж пластин и простоту замены вышедших из строя уплотнений.

Виды пластинчатых теплообменных аппаратов и их применение

По способу соединения теплообменных пластин теплообменник может быть:

Конструкция и принцип работы разборных пластинчатых ТО были описаны выше. Рассмотрим более подробно особенности конструкции и область применения паяных, полусварных и сварных теплообменников.

Паяный пластинчатый теплообменник

Агрегат широко используется для:

• нагрева и охлаждения рабочих сред;
• испарения;
• конденсации;
• утилизации и рекуперации тепловой энергии.

Теплообменные пластины ППТО изготавливаются из нержавеющей стали. Сборка пакета осуществляется аналогично с разборными теплообменниками, после чего производится пайка медным или никелевым припоем, в зависимости от агрессивности рабочей среды: для более агрессивных сред используется никель.

К наиболее существенным преимуществам паяных ПТО можно отнести:

• высокую надежность;
• возможность работы в широком температурном диапазоне;
• легкость и небольшие габариты;
• надежность конструкции;
• простоту монтажа и технического обслуживания;
• доступную стоимость.

Особенно хорошо паяные ПТО зарекомендовали себя в холодильных и замкнутых отопительных системах.

Полусварные пластинчатые теплообменники

Главной конструктивной особенностью полусварных теплообменников является попарное сваривание штампованных пластин, в результате чего формируется отдельный герметичный модуль. Сборка ПСПТО осуществляется также, как и разборного теплообменника, различие состоит в том, что вместо отдельных пластин используются готовые сварные модули.

Между первичными и вторичными модулями устанавливаются прокладки из термостойкой резины. Отсутствие внутренних прокладок позволяет существенно увеличить рабочее давление в системе и температуру рабочей среды.

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам ПСПТО получили широкое распространение следующих областях:

• в системах вентиляции и кондиционирования;
• в химическом и фармацевтическом производстве;
• в пищевой промышленности;
• в системах рекуперации;
• в отопительных системах;
• в системах централизованной подачи горячей воды.

Среди наиболее значимых преимуществ данной конструкции можно выделить:

• широкий диапазон рабочих температур;
• отсутствие герметизирующих прокладок;
• инертность к агрессивным рабочим средам;
• простоту монтажа и технического обслуживания.

В отличии от сборных ПТО, полусварные агрегаты практически полностью исключают возможность неправильной сборки.

Сварные пластинчатые теплообменники

Отсутствие уплотнений является главной особенностью конструкции сварных теплообменных аппаратов. Гофрированные пластины сварены в один блок, в котором рабочая среда протекает по внутренним каналам, а нагреваемая – по внешним.

Применяются СПТО при работе с агрессивными средами при повышенных температурах и высоком давлении рабочих сред.

Конструктивные особенности сварных теплообменников обеспечивают следующие преимущества:

• компактность;
• высокий коэффициент теплопередачи;
• незначительные теплопотери;
• простоту технического обслуживания.

Отсутствие уплотнений в сварных ПТО обеспечивает полную герметичность рабочих каналов, что позволяет работать в экстремальных условиях.

Технические характеристики

Как правило, технические характеристики пластинчатого теплообменника определяются количеством пластин и способом их соединения. Ниже приведены технические характеристики разборных, паяных, полусварных и сварных пластинчатых теплообменников: