Содержание
Пластинчатый теплообменник: принцип действия, схема и особенности работы аппарата
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:
- с «мягкими»
каналами (канавки расположены под углом 600). Для таких пластин характерна незначительная турбулентность и небольшая интенсивность теплообмена, однако «мягкие» пластины обладают минимальным гидравлическим сопротивлением; - со «средними»
каналами (угол рифления от 60 до 300). Пластины являются переходным вариантом и отличаются средними показателями турбулентности и интенсивности теплопередачи; - с «жесткими»
каналами (угол рифления 300). 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:
- Теплоноситель подается на входные патрубки теплообменника;
- При перемещении рабочих сред по соответствующим контурам, сформированным из теплообменных пластинчатых элементов, происходит интенсивная теплопередача от нагретой среды нагреваемой;
- 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 +1600С, непригодны для жирных и масляных сред;
- NITRIL прокладки (NBR) используются для работы с маслянистыми рабочими средами, температура которых не превышает 1350С;
- VITOR прокладки рассчитаны на работу с агрессивными рабочими средами при температуре не более 1800С.
На графиках представлена зависимость срока службы уплотнений от условий эксплуатации:
Рекомендуем: Печи термофор для бани и сауны: рейтинг популярных моделей
Что касается крепления уплотнительных прокладок, существует два способа:
- на клей;
- с помощью клипсы.
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.
Описание теплообменника с плавающей головкой “ТП”
Теплообменник с плавающей головкой является одним из востребованных видов кожухотрубчатых теплообменников и широко используется на НПЗ, а также других различных промышленных предприятиях.
Главной особенностью данного аппарата является наличие температурного компенсатора в виде так называемой “плавающей головки”.
Ниже приведены 2 варианта исполнения “плавающей головки”:
- Верхний рисунок – конструкция с возможностью извлечения трубного пучка без демонтажа самой головки, характеризуется пониженной тепловой эффективностью из-за наличия байпасных потоков(обозначение T по TEMA).
- Нижний рисунок – конструкция, при которой требуется демонтаж головки для извлечиния трубного пучка (обозначение S по TEMA). Наиболее распространена на отечественных НПЗ.
В обоих случаях, наличие плавающей головки, позволяет использовать теплообменник при большой разнице температур между технологическими средами в трубной и межтрубной полости аппарата.
Таким образом, данный вид аппарата более универсален по сравнению с теплообменниками жесткотрубной конструкции и может применяться в широком диапазоне сочетания различных сред с большой разницей температур. Однако, из-за наличия плав. головки стоимость теплообменника также возрастает. Поэтому использование этого оборудования должно быть технически обосновано. При указании шифра аппарата используют аббревиатуру “ТП” – теплообменные аппараты с плавающей головкой согласно ТУ 3612-023-00220302-01 ВНИИНефтемаша.
Кстати, прочтите эту статью тоже: Вибрация теплообменников
Конструкция теплообменного оборудования
Гофрированные пластины производятся из нержавеющей стали (чаще всего – кислоустойчивой) и соединяются друг с другом при помощи уплотнительных прокладок. Затем эта конструкция крепится к раме (размер зависит от модели оборудования). При этом пластины в любой момент (как до монтажа, так и в процессе эксплуатации) можно убирать или добавлять, что позволяет добиться максимально эффективного коэффициента теплопередачи.
Перевозка Теплообменника
Теплообменники для нефтегазовой и химической отрасли имеют нестандартные размеры и большой вес. Так как сборка оборудования максимально выполняется на заводе-производителе, обеспечить поузловую перевозку невозможно.
Перевозка крупногабаритных и тяжелых грузов требуют особого подхода и квалификации оказывающей подобные услуги компании. Примером успешной транспортировки может служить доставка партии теплообменников, вес каждого из которых доходил до 68 тонн, из Италии в Россию по заказу корпорации «Лукойл».
Важным этапом является подготовительный, на котором составляется маршрут перевозки, выбирается подходящий транспорт, планируется использование соответствующих грузоподъемных машин. При возможности использования морского или железнодорожного транспорта этот вариант может быть предпочтительным при больших расстояниях, но требующим дополнительной доставки автотранспортом из порта или железнодорожной станции до места монтажа.
Перегрузка в местах перевалки может выполняться козловыми или портальными подъемниками. При подъеме особо тяжелых грузов используются железнодорожные краны. Теплообменник должен быть надежно укреплен на площадке автомобиля, не допуская малейшего сдвига. При этом идеально должна быть рассчитана центровка груза.
Весь маршрут еще до прибытия теплообменников проверяется на предмет состояния дорожного покрытия, наличия и высоты арок, линий электропередач или навесных мостиков, способности выдержать вес автопоезда мостов по пути следования. При необходимости укрепляются обочины, укладывается свежий надежный асфальт, рассчитываются объезды. Линии электропередач перед началом перевозки при необходимости приподымаются.
При перевозке особо тяжелых теплообменников маршрут выверяется по минутам, на время прохождения автопоезда может перекрываться или ограничиваться на некоторых участках движение. Получается разрешение ГИБДД на перевозку теплообменника и заказывается спецтранспорт сопровождения.
Преимущества пластинчатых теплообменников
Основное назначение таких устройств – это передача тепла между теплоносителями, которые разделены между собой (исключается смешение рабочих сред).
За счет своей конструктивной особенности пластинчатые теплообменники имеют ряд значительно отличающихся технических параметров:
- компактность (теплообменник подбирается согласно требуемым показателям теплоотдачи, чем меньше перепады – тем меньше пластин используется);
- универсальность (может применяться в тепловых пунктах на различных объектах и использоваться в зависимости от требуемой мощности);
- экономичность (стоимость зависит от количества пластин, есть возможность выбора, ремонт обходится заменой изношенного (поврежденного) пакета пластин, а не всей системы);
- температурный диапазон составляет от -50 до +200 ˚С;
- простота обслуживания (очистка осуществляется путем раскручивания болтов прижимной плиты, далее извлекаются пластины с уплотнительными прокладками и производится промывка).
Преимущества и недостатки кожухотрубных теплообменников
С конструктивной точки зрения, теплообменники такого типа похожи на первые модели, которые выпускались в начале ХХ века. Модернизация этих устройств затронула лишь отдельные элементы, однако, основа так и осталась неизменной. Современные материалы, которые используются для кожухотрубных нагревателей, позволяют улучшить их эксплуатационные свойства.
При производстве теплообменников используются современные материалы, в значительной мере улучшающие качества готовых устройств
Кожухотрубные теплообменники отличаются рядом положительных качеств, что позволяет им по сей день оставаться незаменимыми элементами различных производств:
- резистентность к гидроударам в системе;
- возможность работы с загрязнёнными средами;
- низкие показатели теплоотдачи;
- хорошая эффективность;
- износостойкость;
- ремонтопригодность;
- устойчивость к высокому давлению;
- резистентность к агрессивным химическим веществам;
- безопасность эксплуатации;
- надёжность и долговечность.
Подогреватели такого типа имеют и свои недостатки, среди которых:
- довольно большие габариты;
- высокая стоимость.
Характеристики и расчет
Пластины и уплотнители в качестве главных деталей теплообменных устройств производятся из разных по своим показателям и характеристикам материалов. Во время выбора в пользу определенного изделия основную роль играет его предназначение и сфера применения.
Если рассматривать отопительные системы и ГВС, то в этой сфере чаще всего используются пластины, которые сделаны из нержавейки, и пластичные уплотнители из специальной резины NBR или EPDM. Наличие пластин из нержавеющей стали дает возможность работать с тепловым носителем, нагретым до 120 градусов, в другом же случае теплообменник может разогревать жидкость до 180°C.
Между пластинами для герметизации расположены прокладки
При применении теплообменников в промышленной сфере и их подключении к технологическим процессам с действием масел, кислот, жиров, щелочей и других агрессивных сред используются пластины, которые сделаны из титана, бронзы и иных металлов. В этих случаях требуется установка асбестовых или фторкаучуковых прокладок.
Выбор теплообменника выполняется с учетом расчетов, которые производятся с помощью специального программного обеспечения.
Во время расчетов необходимо учитывать:
- расход нагреваемой жидкости;
- изначальная температура теплового носителя;
- затраты теплоносителя на отопление;
- необходимая температура прогревания.
В качестве нагревающей среды, которая протекает через теплообменник, может применяться нагретая вода до температуры 90-120°C или пар с температурой до 170°C. Тип теплового носителя подбирается с учетом вида используемого котельного оборудования. Размеры и число пластин выбираются так, чтобы получился теплоноситель с температурой, которая соответствует действующим стандартам — не выше 65°C.
Теплообменник может быть изготовлен из разных видов металла
Необходимо сказать, что главными техническими характеристиками, которые при этом также считаются и основными преимуществами, являются компактные габариты оборудования и возможность обеспечить довольно значительный расход.
Диапазон площадей обмена и вероятных расходов у аппаратов довольно высокий. Самые маленькие из них, к примеру, от компании Alfa Laval, имеют размер поверхности до 1 м² и при этом обеспечивают прохождение количества теплоносителя до 0,3 м³/час. Наиболее же габаритные приборы имеют размер около 2500 м² и расход, который превышает 4000 м³/час.
Что такое теплообменник
Это техническое устройство, изготовленное из материала с высоким показателем теплопроводности, в котором две среды с разной температурой соприкасаются через перегородку. Именно через стенку прибора от одной среды температура передается другой.
Существует два типа теплообменников:
- Рекуператоры. То есть те, в которых передача температуры происходит через перегородку.
- Регенераторы. В них среды с разными температурами соприкасаются с одной единственной поверхностью поочередно.
Принцип работы теплообменника
Существует несколько разновидностей теплообменников, отличающихся друг от друга чисто конструктивным исполнением. Это часто используемые варианты:
- Змеевик – это трубка, накрученная на дымоходную трубу, по которой движется вода.
- Труба в трубе. Это конструкция в виде цилиндра, насаженная на дымоход. Внутри него протекает вода, которая поступает внутрь конструкции через нижний патрубок, а выходит через патрубок, установленный верхней части теплообменника. Нагрев жидкости происходит через стенку дымохода.
- Спиральные. В быту применяются редко, потому что конструктивно – это емкость, в которую укладывают по спирали (по внутренним стенкам) трубу, внутри движется горячая среда. К сожалению, в таком виде дымоход работать не будет.
- Кожухотрубные. Это не бытовой агрегат. Его конструкция – это емкость, в которой вставлено большое количество трубок. По ним и перемещается среда с большой температурой, а между трубками движется вода.
- Пластинчатые, их еще называют конвекторами. Эта модель такая же, как предыдущая. Только в ней вместо трубок установлены полые панели, по которым и движется среда с высокой температурой. А между ними вода. Эффективность передачи тепловой энергии здесь зависит от того, в каком направлении относительно друг друга перемещаются среды. Оптимально – навстречу друг другу.
Теплообменный агрегат спирального типа
Существует еще одна классификация, в которой теплообменники делятся на водяные и воздушные. О первых было написано выше. Что касается вторых, то с их помощью в основном организовывают дополнительное отопление помещений. Ярким представителем таких агрегатов выступает гофрированные теплообменники.
Для этого используют стальные гофрированные трубы (они гибкие), которые обвивают . Получается так, что угарные газы с высокой температурой, идущие от топки печи, отдают часть тепла воздуху, проходящему внутри гофры. Последняя соединена с улицей, обычно ее вводят в помещение через отверстие, расположенное близко к полу. Иногда устанавливают маломощный вентилятор для придания воздуху небольшой скорости. Противоположный конец гофры устанавливают в то помещение, где требуется поднять температуру.
Материалы для теплообменников
Обычно дымоход собирают из металлических труб. Редко в парилке бани или других помещениях, кроме основного дома, монтируют керамические или стеклянные дымоходы. Слишком дороги. Поэтому можно смело говорить, что эти конструкции обладают высокой тепловой отдачей. Поэтому на них можно монтировать теплообменник.
Змеевик из медной трубы
Материал для самого теплообменного аппарата выбирается из расчета выдерживания больших тепловых нагрузок, потому что температура угарных газов может доходить до +500С. Плюс, необходимо учитывать негативное воздействие воды на металл. Поэтому трубки змеевика должны быть изготовлены или из медного сплава, или из нержавеющей стали.
Если принято решение соорудить теплообменник типа труба в трубе, то для его изготовления лучше использовать конструкцию из нержавейки или оцинковки.
Типы пластинчатых теплообменников
Пластинчатые теплообменники разделяют по степени доступности поверхности теплообмена для механической очистки и осмотра:
- разборные
- полуразборные (полусварные)
- неразборные (паяные и сварные)
Наиболее широко применяют пластинчатые теплообменникиразборные , 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.
Такелаж теплообменника
При перемещении по территории предприятия или для погрузки на транспорт перед перевозкой необходимо выполнить погрузочные работы, являющиеся частью такелажных. Пред погрузкой демонтаж оборудования должен быть завершен, произведена консервация по рекомендациям производителя. Кроме заглушек на все отверстия пред погрузкой необходимо закрыть деревянными, пластмассовыми или металлическими заглушками уплотнители фланцев, предварительно смазав их антикоррозионной смазкой для защиты от влаги в пути.
На резьбовые соединения надеваются специальные пробки, а на штуцера защитные колпачки. Смазка наносится также на резьбу болтов и технологические отверстия. Компенсаторы расширения теплообменника, чтобы предотвратить повреждение при транспортировке, стягиваются прутками или полосами, окрашенными в отличный от основного цвет.
Передвижение оборудования производится при помощи грузоподъемных устройств, стропы которых крепятся к приварным попарно к верхней части корпусапроушинам или бобышкам. У блочных теплообменников проушины располагаются на верхней поверхности каждой крышки.
К грузоподъемности спецтехники предъявляются специальные требования. Подъемник должен иметь как минимум двойной запас по весу поднимаемого груза. Центр тяжести корпуса должен располагаться ниже точек крепления.
Для поднятия и переноски на весу трубного пучка из корпуса теплообменников в вытяжные проушины, установленные на стационарной решетке, вставляются рым-болты. При расчете вытяжных проушин учитывается нагрузка, на 50% превышающая вес трубного пучка.
Если размеры корпуса теплообменника не позволяют свободное перемещение за пределы цеха, может возникнуть необходимость разрушения части стены или увеличения дверных проемов. Чтобы учесть все факторы, влияющие на выполнение такелажных работ, составляется план, где указывается необходимая для выполнения работ грузоподъемная техника, порядок подсоединения строповочных устройств.
Одновременно делается расчет выполнения такелажных работ при разгрузке оборудования. На месте прибытия теплообменника необходимо выполнить крепление строп грузоподъемника, перемещение к месту монтажа или на промежуточную площадку. На месте установки теплообменника подготавливается фундамент, и оборудование аккуратно переставляется на размеченные места.
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
Схемы обвязки пластинчатого теплообменника
Существует несколько способов подключения ПТО к отопительной системе. Наиболее простым принято считать параллельное включение с регулировочным клапаном, принципиальная схема которого приведена ниже:
Схема параллельного подключения ПТО
К недостаткам такого подключения можно отнести повышенную нагрузку на отопительный контур и небольшую эффективность нагрева воды при значительной разности температур.
Параллельное подключение двух теплообменников в двухступенчатую схему обеспечит более продуктивную и надежную работу системы:
Схема двухступенчатого параллельного подключения
1 – пластинчатый теплообменник; 2 – температурный регулятор; 2.1 – клапан; 2.2 – термостат; 3 – насос циркуляционный; 4 – счетчик расхода горячей воды; 5 – манометр.
Нагревающей средой для первой ступени служит обратный контур отопительной системы, а в качестве нагреваемой среды – холодная вода. Во втором контуре нагревательной средой служит теплоноситель из прямой магистрали отопительной системы, а в качестве нагреваемой среды – предварительно подогретый теплоноситель из первой ступени.
Рекомендуем: Заслонка для дымохода: определение, виды, плюсы и минусы, способы установки
Для чего нужен теплообменник?
Нужно разделять, что для теплообменников различают два вида конструкции. Например, водяной контур считается внутренним, так как устанавливается непосредственно на котел. А вот второй тип – внешний, предназначен для установки на дымоходе.
Абсолютно все виды этих приспособлений должны заполняться жидкостью. То есть в обычном понимании – это своеобразный бак, который может быть размещен на дымоходе, к нему подведены трубы, по которым после горячая вода попадает в радиаторы или баки. Получается, что даже тепловая энергия от выходящих газов сохраняется и дает пользу. Тем самым происходит полный процесс с безотходным циклом. Съем тепла трубы дымохода, как уже говорилось, происходит при помощи подведенных труб, одна поставляет холодную воду, а другая ведет к баку или батареи уже горячую, нагретую воду.
Промывка пластинчатого теплообменника
Функциональность и работоспособность агрегата в значительной степени зависит от качественной и своевременной промывки. Частота промывки обусловлена интенсивностью работы и особенностями технологических процессов.
Методика проведения очистных работ
Образование накипи в теплообменных каналах является наиболее распространенным видом загрязнения ПТО, ведущим к снижению интенсивности теплообмена уменьшению общего КПД установки. Удаление накипи производится с помощью химической промывки. Если помимо накипи присутствуют другие виды загрязнения, необходимо произвести механическую очистку пластин теплообменника.
Химическая промывка
Метод применяется для очистки всех типов ПТО, и эффективен при незначительном загрязнении рабочей зоны теплообменника. Для проведения химической очистки не требуется разборка агрегата, что позволяет значительно сократить время проведения работ. Кроме того, для очистки паяных и сварных теплообменников другие методы не применяются.
Химическая промывка теплообменного оборудования производится в следующей последовательности:
- специальный моющий раствор вводится в рабочую зону теплообменника, где под воздействием химически активных реагентов происходит интенсивное разрушение накипи и других отложений;
- обеспечение циркуляции моющего средства по первичному и вторичному контурам ТО;
- промывка теплообменных каналов водой;
- слив чистящих препаратов из теплообменника.
В процессе проведения химической очистки особое внимание следует уделить окончательной промывке агрегата, поскольку химически активные компоненты моющих средств могут разрушить уплотнения.
Наиболее распространенные виды загрязнений и способы очистки
В зависимости от используемых рабочих сред, температурных режимов и давления в системе, природа загрязнений может быть различной, поэтому для эффективной очистки необходимо правильно подобрать моющее средство:
- очистка от накипи и металлических отложений используются растворы фосфорной, азотной или лимонной кислоты;
- для удаления оксида железа подойдет ингибированная минеральная кислота;
- органические отложения интенсивно разрушаются гидроксидом натрия, а минеральные – азотной кислотой;
- жировые загрязнения удаляют с помощью специальных органических растворителей.
Поскольку толщина теплообменных пластин составляет всего 0,4 – 1 мм, особое внимание следует уделять концентрации активных элементов в моющем составе. Превышение допустимой концентрации агрессивных компонентов может привести к разрушению пластин и уплотнительных прокладок.
Широкое применение пластинчатых теплообменников в различных отраслях современной промышленности и коммунального хозяйства обусловлено высокой производительностью, компактными габаритными размерами, простотой монтажа и технического обслуживания. Еще одним преимуществом ПТО является оптимальное соотношение цена/качество.
Монтаж теплообменника
Сборку теплообменников может производить только специально подготовленная бригада, знакомая с инструкцией производителя по монтажу. Место под агрегат должно позволять свободный подход со всех сторон для монтажа и последующего обслуживания. На трубопроводах, которые будут стыковаться с теплообменником, должны быть установлены запорные клапаны.
Перед началом установки теплообменников необходимо подготовить место установки. Для относительно небольших моделей может подойти прочная и ровная площадка в цеху. Более тяжелое оборудование требует устройства фундамента, на который будут установлены опоры из металла. Их основу составляют две вертикально расположенные стойки, которые жестко соединены между собой уголками.
Вальцовка труб перед сборкой секций агрегата проверяется на плотность. Все съемные узлы перед перевозкой были маркированы, что облегчит состыковку трубной решетки с корпусом и другими узлами.
На гайках и шпильках резьба должнапокрываться смазкой для простоты сборки и исключения заедания. Фланцевые соединения затягиваются и закрепляются гайками и шпильками.
Теплообменник перемещается на место монтажа, устанавливается на основание.После проверки параллельности осей агрегат крепится к опорам. Удаляются все транспортировочные заглушки, прокладки, стягивающие прутки. Производится визуальный осмотр для обнаружения повреждений при транспортировке. Устанавливаются и закрепляются съемные части и измерительные приборы, затягиваются гайки.
Когда теплообменник собран, внешние трубопроводы подключаются к разъемам агрегата. Соединение должно быть герметичным и не допускать разгерметизации при тепловом удлинении.
Перед сдачей в эксплуатацию проводится ряд проверок теплообменника: гидравлическое испытание и пневматическое. Контроль проводится в несколько этапов. Сначала давление подается в распределительную камеру с трубным пучком и отдельно в корпус. Затем проверяется способность держать давление корпуса, соединенного с трубным пучком, а потом и с распределительной камерой. Напоследок тестируются фланцевые соединения.
При правильном демонтаже, грамотно проведенных такелажных работах и перевозке монтаж теплообменника пройдет без проблем, также как и дальнейшая эксплуатация.
Компания “Синтез ТМК” предоставляет мощную технику, профессиональных инженеров, а главное — опыт демонтажа, такелажа и монтажа теплообменников.
Разборные пластинчатые виды
Преимущества
- минимум затрат на производство
- минимальная стоимость монтажа
- производительность подлежит регулировке
- простота эксплуатации и ремонта
- низкие расходы на эксплуатацию
- время простоя минимально
- небольшая энергоемкость
- отопительные системы
- жилые здания и помещения
- бассейны
- холодильные и климатические аппараты
- системы снабжения горячей водой
- тепловые пункты
Классификация видов
Классификация видов направлена на облегчение выбора теплообменника для каждого конкретного случая
Если обратить внимание на статистику, то станет ясно, что практически каждая баня это уникальный проект. Отличия могут быть минимальны, но они есть, а значит каждый конкретный случай зависит от характеристик помещения: наличия свободного места в помещении, наличия чердачного помещения и, конечно, бюджета стройки
По месту расположения емкости теплой воды
Прежде чем делить систему по месту расположения емкости для теплой воды, разберемся, а на что вообще влияет расположение бака с теплой водой? А влияет оно в первую очередь на необходимость насоса. Дело в том, что полноценный насос установить в бане не получится, так как для него нужно отдельное помещение. Но по факту, мощная насосная установка в бане и не нужна. Будет вполне достаточно циркуляционного насоса систем отопления. Но, если бюджет не позволяет пользоваться техникой, приходится вспоминать законы физики.
Согласно школьному курсу, теплая вода легче холодной, а значит горячий слой «всплывает» над холодным. Так образуется небольшая разность давлений, которая при некоторых ухищрениях во время прокладки трубопровода позволяет создать систему с естественной циркуляцией. До массового распространения насосов на том же принципе работали системы отопления всех частных домов.
Система с расположением бака в парилке
По расположению бака с теплой водой системы бывают:
- С расположением бака в парилке. Зачастую такой бак и вовсе прячут в одну кирпичную «рубашку» с печью, за счет чего достигается эффект термоса с долгим сохранением теплой воды. Но напор это разность между уровнем воды и высотой точки излива, то есть расположением распылителя душа. И тут начинаются проблемы: сделать при таком исполнении классический душ невозможно. Можно выполнить душевую с гибким шлангом и не поднимать его выше 1,5 метров. Почему именно 1,5 метра? Да потому, что при высоте бани в 2 м, сделать напор больше не получится. Поэтому нужно устанавливать циркуляционный насос, мучатся с гибким шлангом или выбирать другой вариант расположения бака. Но, справедливости ради, плюсы и у такой системы есть: малая протяженность трубопровода, быстрый прогрев воды и длительное сохранение температуры воды.
- С расположением бака за стеной парилки. В этом случае получается сэкономить место в парной, которого всегда не хватает, но незначительно увеличивается протяженность трубопроводов и пропадает эффект термоса. Проблемы с напором и в этом случае сохраняются.
- С расположением на чердаке. Если конструктивные особенности помещения позволяют выполнить бак в чердачном помещении, то этот вариант будет наиболее выигрышным для напора. Конечно, увеличивается сложность монтажа из-за увеличения общей протяженности трубопроводов, но появится возможность установки классического душа. При этом бак следует обязательно утеплять, желательно минеральной ватой, чтобы тепло не расходовалось на прогрев неотапливаемого чердака.
Система с расположением бака за стеной парилки
По расположению теплообменника
- С теплообменником внутри печи. Как правило, это змеевик из стальных труб или пластинчатый теплообменник. Главное удобство такой конструкции в том, что нет необходимости занимать дополнительное место вокруг дымохода, а значит экономится место в помещении. Если устроить теплообменник змеевик внутри топки, то вода будет прогреваться достаточно быстро, но при этом в разы увеличивается опасность вскипания воды в трубе. Для того, чтобы защитить систему, придется устанавливать циркуляционный насос отопления.
- С теплообменником на дымоходе. Теплообменник на дымоходе проще сделать самому, для его эксплуатации и ремонта не нужно разбирать печь, как в предыдущем случае. Если говорить о покупных теплообменниках, то теплообменник на дымоходе будет эффективнее. Единственный минус — это габариты. эффективный теплообменник в топку можно сделать своими руками, а квадратные метры, занятые теплообменником на дымоходе никуда не денутся, поэтому такую конструкцию используют достаточно редко и только в целях предотвращения вскипания и пережога труб.
Теплообменник на трубу дымохода
Сравнение пластинчатых теплообменников с кожухотрубными аналогами
Характеристика | Кожухотрубные теплообменники | Разборные пластинчатые теплообменники |
Коэффициент теплопередачи (условно) | 1 | 3 — 5 |
Разность (возможная) температур теплоносителя и нагреваемой среды на выходе | Не менее 5-10 °С | 1 — 2 °С |
Изменение площади поверхности теплообмена | Невозможно | Допустимо в широких пределах, кратно количеству пластин |
Внутренний объем (условно) | 100 | 1 |
Соединение при сборке | Сварка, вальцовка | Разъемные |
Доступность для внутреннего осмотра и чистки | Неразборный, труднодоступен, простая замена частей невозможна; возможна только промывка | Разборный. Легко доступный осмотр, обслуживание и замена любой части, а так же механической промывки пластин. |
Время разборки | 90 — 120 мин. | 15 мин. |
Материал трубок (пластин) | Латунь или медь | Нержавеющая сталь |
Уплотнения | Неразборный. Простая замена невозможна | Уплотнения бесклеевые легко меняются на новые. Жестко зафиксированы в каналах пластины. Отсутствие протечек после механической чистки и сборки |
Обнаружение течи | Невозможно обнаружить без разборки | Немедленно после возникновения, без разборки |
Подверженность коррозии при температуре более 60 °С | Да | Нет |
Чувствительность к вибрации | Чувствителен | Нечувствителен |
Вес в сборе (условно) | 10 — 15 | 1 |
Теплоизоляция | Необходима | Не требуется |
Ресурс работы до кап. ремонта | 5 — 10 лет | 15 — 20 лет |
Габариты (условно) | 5-6 | 1 |
Специальный фундамент | Требуется | Не требуется |
Стоимость (условно) | в зависимости от назначения и схемы присоединения 0,75 – 1,0 | 1,0 |
- https://masterok-remonta.ru/otoplenie-i-ventilyatsiya/plastinchatyy-teploobmennik.html
- https://www.teploprofi.com/teploobmennik-razborniy/
- https://sn22.ru/catalog/plastinchatie-teploobmenniki/
- https://sn22.ru/articles/printsip-raboty-teploobmennikov/
- https://kaminguru.com/sistema-otoplenija/shema-plastinchatogo-teploobmennika.html
- https://www.teploobmenka.ru/oborud/art-phe/
- https://teploobmennic.ru/blog/sovety-pokupatelyam/plastinchatyy-teploobmennik/
- https://www.teploprofi.com/plastinchatiy-teploobmennik/
Как вам статья?
Советы по эксплуатации кожухотрубного теплообменника
Теплообменники такого типа хоть и являются довольно неприхотливыми устройствами, однако, и они рано или поздно нуждаются в профилактических очистках или ремонте.
Ремонт теплообменника влечёт за собой некоторые последствия — чаще всего это уменьшение коэффициента теплоотдачи. Наиболее уязвимая часть кожухотрубного подогревателя — трубки. Как правило, именно они становятся причиной поломки. Зная об этой особенности теплообменных аппаратов, специалисты советуют приобретать их с запасом. Кроме этого, часто возникают проблемы, когда осуществляется регулирование этих устройств по конденсату. Любые изменения влекут за собой отклонения в площади теплообмена. Изменения в площади теплообмена, как правило, являются нелинейными.
Выполнить такое устройство своими руками довольно сложно, а в некоторых случаях — невозможно. Кожухотрубный теплообменник является очень сложным оборудованием, для производства которого требуется чёткое соблюдение технологического процесса, включающего в себя множество этапов.
Пластинчатый теплообменник: его принцип работы и конструкция устройства
Тепло в наши дома поступает из котельной либо от центрального теплопункта, в котором холодная вода нагревается от теплообменника, выполняющего важную роль в системах отопления и горячего водоснабжения. В индивидуальных домах теплообменник пластинчатый и вовсе считается центральным элементом системы, потому как нагревание теплоносителя выполняется именно в нем. Такие приборы могут различаться конструкцией и видом, но принцип действия — во многом общий для всех типов.
Пластинчатые теплообменники
Конструкция пластинчатого теплообменника
Назначение теплообменников всех видов — преобразовывать непрогретую жидкостную среду в нагретую (и наоборот).
Пластинчатые теплообменники обладают разборной конструкцией, состоящей из таких частей
- недвижимой плиты;
- подвижной плиты;
- комплекта пластин;
- деталей крепежа, объединяющих две плиты в единую раму;
- нижнего и верхнего направляющего элемента круглой формы.
Конструкция пластинчатого теплообменника
Размеры рам различных моделей могут существенно отличаться. Они зависят от мощности и тепловой отдачи подогревателя — с большим числом пластин увеличивается продуктивность прибора и, соответственно, возрастают его габариты и масса.
Пластины теплообменника
Конструкция пластинчатого теплообменника зависит от модификации устройства и может содержать различное количество пластин с закрепленными на них прокладками, герметизирующими каналы с протекающим по ним теплоносителем. Для достижения требуемой по условию герметичности плотности прилегания пар соседних прокладок одной к другой достаточно скрепления этих двух пластин с неподвижной плитой.
Нагрузки, действующие на аппарат, прилагаются главным образом на прокладки и пластины. Крепежные детали и рама, по сути, представляют собой корпуса прибора.
Рельефная окантовка пластин при сжатии гарантирует надежное крепление и дает конструкции теплообменника требуемую жесткость и прочность.
Конструкция пластин теплообменника
Прокладки закрепляются на пластинах посредством клипсового замка. Следует отметить, что прокладки при их зажатии самоцентрируются по направляющей. Утечка теплоносителя предотвращается окантовкой обшлага, создающей дополнительный барьер.
Для теплообменников производятся два типа пластин:
- с термически мягким рифлением;
- с термически жестким рифлением.
В деталях с мягким рифлением каналы устроены под углом 30°. Такой вид пластин отличается повышенной теплопроводимостью, но меньшей устойчивостью к давлению теплоносителя.
В частях с термически жестким рифлением при устройстве канавок соблюден угол в 60°. Этим пластинам не свойственна высокая теплопроводность, их преимущество — способность переносить высокое давление в системе.
Достижение оптимального режима теплоотдачи возможно при комбинировании пластин в теплообменнике. При этом необходимо учесть, что для эффективной работы прибора нужно, чтобы он функционировал в режиме турбулентности — теплоноситель должен перемещаться по каналам без каких-либо помех. К слову, кожухотрубный теплообменник, в котором реализована конструктивная схема «труба в трубе» — с ламинарным режимом течения жидкости.
Какая от этого выгода? При идентичных теплотехнических параметрах пластинчатый прибор обладает меньшими в несколько раз размерами.
Прокладки
К устройствам с пластинами предъявляются очень жесткие требования относительно герметичности, в связи с чем в последнее время прокладки стали выпускать из полимеров. Этиленпропилен, например, способен без проблем работать в условиях высоких температур — и воды, и пара. Но очень быстро разрушается в среде с содержанием масел и жиров.
Прикрепление прокладок к пластинам выполняется преимущественно клипсовым соединением, реже — посредством клея.
Из чего сделаны теплообменники
Пластинчатый теплообменник создается из таких элементов:
- Подвижная и зафиксированная неподвижной плиты;
- Патрубки с несколькими видами соединения для ввода и выхода теплоносителя,
- Горизонтальные направляющие;
- Стойки для фиксации;
- Резьбовые шпильки.
Конструктивные особенности изделия позволяют выполнять качественный теплообмен при сравнительно малых габаритах аппарата. Все теплообменные пластины изготовлены из одинаковых материалов, отличающихся по качеству и стоимости. Сложные сплавы используются для повышения устойчивости к разрушительному воздействию жесткой теплообменной среды.
Например, на больших морских судах устанавливаются титановые пластины для устойчивости к воздействию соленой воды. Выбор материала для изготовления уплотнительных элементов тоже зависит от состава теплообменной жидкости.
Для изготовления отдельных элементов используются такие материалы:
- EPDM для обычных жидкостей на гликолевой или водной основе;
- Nitril для нефтесодержащей или даже слегка маслянистой рабочей среды;
- Viton для работы с высокими температурами и испаряющимися жидкостями.
В большинстве случаев прокладки изготавливаются из полимеров, разработанных на основе каучука.
Принцип действия
Принцип работы теплообменника нельзя назвать слишком простым. Пластины развернуты одна к другой под 180°. Как правило, в одном пакете устанавливается по две пары пластин, создающих два коллекторных контура: ввода и отведения теплоносителя. При этом следует учесть, что пара расположенных с края элементов в тепловом процессе не задействуются.
На сегодняшний день производится несколько вариантов исполнения теплообменных приборов, устройство и принцип работы которых различны:
- одноходовые;
- многоходовые;
- двухконтурные.
Принцип работы прибора
Как работает одноходовой аппарат? Циркуляция жидкости в нем осуществляется перманентно по всей площади в едином направлении. Кроме того, выполняется и противоток теплоносителей.
Аппараты многоходовые используются только при не слишком большой разнице между температурой подающейся жидкости и температурой обратки. Ток жидкостей при этом будет осуществляться в различных направлениях.
Двухконтурные теплообменники состоят из двух независимых контуров. При условии постоянной корректировки подачи тепла применение такого оборудования наиболее целесообразно.
Схема обвязки
Подключают теплообменник к системе отопления несколькими способами. Самый простой вариант с параллельным включением и наличием регулировочного клапана, работающего от термоголовки.
Обязательными являются запорные шаровые вентили на всех выводах теплообменника, чтобы иметь возможность полностью перекрыть доступ жидкости и обеспечить условия для демонтажа оборудования. Регулировкой мощности и, соответственно, нагревом горячей воды должен заниматься клапан с управлением от термоголовки. Клапан устанавливается на подводящую трубу от отопления, а датчик температуры на выход контура ГВС.
При цикличной организации ГВС с наличием накопительной емкости устанавливается дополнительно тройник на входе нагреваемого контура для включения холодной водопроводной воды и обратки по ГВС. Избежать ненужного тока в обратном направлении в ветке горячей и холодной воды не даст обратный клапан.
Недостатком этой схемы является сильно завышенная нагрузка на систему отопления и неэффективный нагрев воды во втором контуре при большем перепаде температур.
Гораздо продуктивнее и надежнее работает схема с двумя теплообменниками, двухступенчатая.
Сфера применения
Существует несколько видов теплообменников, каждый из которых имеет свой принцип работы и специфику конструкции:
- разборный;
- паяный;
- сварной;
- полусварной.
Прибор разборной конструкции часто используется в теплосетях, подведенных к жилым домам и сооружениям различного назначения, в бассейнах, климатических установках и холодильниках, системах ГВС, теплопунктах.
Вид сварного пластинчатого агрегата
Теплообменники паяного вида нашли свое применение в:
- сетях вентиляции и системах кондиционирования;
- холодильных установках;
- турбинных приборах и компрессорах;
- промышленных агрегатах различного назначения.
Приборы сварные и полусварные используются в:
- химической и фармацевтической отраслях;
- сетях вентиляции и климат-системах;
- пищевой промышленности;
- тепловых насосах;
- в системах ГВС и отопления;
- агрегатах для охлаждения оборудования различного назначения;
- системах рекуперации.
Самым распространенным типом теплообменников, применяющихся в индивидуальных домовладениях, считается паяный, обеспечивающий нагрев или охлаждение воды.
Принцип работы
Принцип функционирования теплообменника не отличается простотой. В таких устройствах пластины монтируются с поворотом на 180 градусов по отношению одна к другой. В большинстве случаев в одном пакете содержатся несколько скомпонованных элементов, образующих пару коллекторных контуров для подачи и выхода разогретого теплоносителя. Однако две крайних пластины в процессе теплообмена не задействованы.
Современные производители используют два метода компоновки пластин:
- Одноходовая, при которой теплоноситель разделяется на несколько параллельно направленных потоков, перемещается по каждому каналу и направляется в порт для вывода.
- Многоходовая. Здесь применяется усложненная схема, поскольку теплообменник распределяется по одному количеству разрозненных каналов. Качественный теплообмен выполняется методом монтажа дополнительных пластин, в которых предусмотрены глухие порты.
Многоходовая конструкция теплообменников значительно сложнее в обслуживании.
Технические характеристики
Прокладки и пластины, как основные элементы теплообменных устройств, изготавливаются из различных по своим свойствам и характеристикам материалов. При выборе в пользу той или иной модели решающую роль играет назначение теплообменника и область его использования.
Если остановиться сугубо на системах ГВС и теплоснабжения, то в этой области больше распространены пластины, изготовленные из нержавеющей стали, а пластичные прокладки — из особой резины EPDM либо NBR. Установка пластин из нержавейки позволяет работать с теплоносителем, прогретым до 110°С, в другом же случае устройство пластинчатого теплообменника позволяет нагревать жидкость до 170°С.
Фрагмент пластины теплообменника
При использовании теплообменников в промышленном производстве и задействовании их в технологических процессах с воздействием щелочей, кислот, масел и иных агрессивных веществ, применяются пластины из никеля, титана и других сплавов. В таких случаях устанавливаются фторкаучуковые или асбестовые прокладки.
Подбор теплообменника производится согласно расчетам, выполняемым при помощи специализированных программ. При расчетах учитываются:
- первоначальная температура теплоносителя;
- относительный расход прогреваемой жидкости;
- требуемая температура нагревания;
- расход теплоносителя.
В роли нагревающей среды, протекающей через пластинчатый испаритель, может использоваться подогретая до температуры 95 или 115°С вода, а также пар температурой до 180°С. Вид теплоносителя подбирается в зависимости от вида применяемого котла и оборудования. Размеры и количество пластин подбираются с таким расчетом, чтобы в результате получить воду с температурой, соответствующей установленным стандартам — не более 70°С.
Стоит отметить, что основной технической характеристикой, являющейся также и главным преимуществом, считаются небольшие размеры устройства и способность обеспечить достаточно большой расход.
Вариативность возможных расходов и площадей обмена у пластинчатых приборов достаточно высока. Самые компактные из них, например, от бренда Alfa Laval, обладают площадью поверхности до 1 м2, обеспечивая протекание объема жидкости до 0,2 м3/час. Самые же крупные теплообменники имеют площадь порядка 2000 м2 и расход, превышающий 3600 м3/час.
Использование пластинчатых теплообменников в ИТП (теплоузлах) зданий при закрытой системе ГВС
Пластинчатые теплообменники активно и широко используются при реализации схем теплоснабжения зданий с закрытой системой ГВС.
Схема подогрева холодной воды до температуры горячей воды через теплообменник, как правило, двухступенчатая. То есть, подогрев холодной воды на нужды ГВС производится на двух теплообменниках. Теплообменник первой ступени монтируется на обратке системы отопления последовательно с ней. В нем холодная вода подогревается до 30-40°С. Затем подогретая вода поступает во вторую ступень и здесь происходит догрев до нормируемой температуры горячего водоснабжения, обычно 55- 60°С, теплоносителем отопления. Вторая ступень включается параллельно или последовательно системе отопления в зависимости от схемы.
В настоящее время для реализации таких схем в основном используют теплообменники двух фирм-производителей: Ридан и FUNKE. Ридан – это теплообменник от российского производителя (на фото ниже).
FUNKE – это немецкая, германская компания, теплообменик от этой фирмы на фото ниже.
Сравнивая два теплообменника, выскажу свое личное, субъективное мнение. Считаю теплообменники FUNKE более лучшими и надежными в работе, чем теплообменники Ридан. По крайней мере, мне FUNKE хлопот доставляли намного меньше, чем Риданы. Вообще не помню, чтобы с FUNKE какие то проблемы возникали, а вот про теплообменники от Ридан так сказать не могу. Но повторюсь, это мое частное мнение, основанное на моем личном практическом опыте.
Обвязка теплообменника
Теплообменные установки преимущественно монтируются в отдельных котельных, обслуживающих многоквартирные дома, индивидуальные постройки, предприятиях промышленности, теплопунктах центральных теплосетей.
Относительно небольшие размеры и масса устройств позволяют выполнить монтаж достаточно быстро, хотя некоторые обладающие большой мощностью модели требуют постановки на фундамент.
При установке прибора необходимо соблюсти основной принцип: заливание фундаментных болтов, посредством которых теплообменник надежно фиксируется, осуществляется во всех случаях. Схема обвязки непременно предусматривает подведение теплоносителя к расположенному сверху патрубку, а к размещенному снизу штуцеру выполняется подключение обратной магистрали. Подача нагретой воды подсоединяется наоборот — к нижнему патрубку, а выход ее — к верхнему.
Пример внедрения теплообменников
В подающем теплоноситель контуре необходима установка циркуляционного насоса. Кроме основного обязательно ставится и равный ему по мощности резервный насос.
Если в ГВС предусмотрена магистраль обратного движения жидкости, то схема и принцип работы пластинчатого теплообменника несколько изменяется. Нагревшаяся вода, подающаяся по замкнутому контуру, смешивается с холодной из водопровода, и лишь затем получившаяся смесь приходит в теплообменник. Корректировка температуры на выходе осуществляется посредством электронного блока, управляющего клапаном подающей теплоноситель магистрали.
При двухступенчатой схеме используется тепловая энергия обратной магистрали, что позволяет наиболее рационально использовать имеющееся тепло и снять с котла лишнюю нагрузку.
В каждой из рассмотренных систем на входе в теплообменник обязательно должны быть установлены фильтры, благодаря которым удается избежать загрязнения системы и продлить срок ее службы.
Если регулярное обслуживание производилось не вовремя, а также в результате экстремальных нагрузок – возможны протечки уплотнений и деформация пластин, что потребует их замену и, как следствие, разборку агрегата для доступа к поврежденным элементам.
Как разбирать пластинчатый теплообменник
Порядок разборки пластинчатого рекуператора выглядит следующим образом:
- Необходимо запастись парой фрикционных ключей подходящего диаметра на соответствующий размер стяжных болтов (так для теплообменника Ридан НН 04 – это 24-ый диаметр), в случаях разбора крупных агрегатов это может быть пневмоинструмент.
- Чтобы не порезать руки о края пластин, используются защитные перчатки.
- Дренируются и отключаются подводящие трубопроводы. При этом желательно сохранять видимое расстояние между трубами и корпусом теплообменника.
- Для того, чтобы после обслуживания собрать пакет в правильном порядке, каждая пластина нумеруется несмываемым маркером. Альтернатива: перед разборкой проводят маркером по рёбрам рабочих пластин (по диагонали).
- Если аппарат новый – кусачками срезается заводская пломба, а со шпилек снимается защитная изоляция.
- Замеряется размер стяжки пакета пластин (понадобится при обратной сборке).
- Во избежание повреждения резьбы на шпильках и стяжных болтах перед разборкой необходимо смазать их поверхность «графиткой» или обработать жидкостью WD-40.
- Если в теплообменнике стяжных шпилек 4, то по диагонали ослабляются на 1-2 оборота стяжные гайки. Если их больше, например, 6, то вначале ослабляют центральные, и только потом переходят к угловым.
- Полностью раскручиваются стяжные гайки и снимаются вместе со шпильками.
- Подвижная плита отодвигается до упора, чтобы получить доступ к пластинам.
- Поочерёдно раздвигаются пластины (сначала отводятся их нижние края) и снимаются с рамы.
Важно: металлические пластины иногда подвергаются воздействию экстремальных температур, после чего их бывает сложно разъединить. Необходимо действовать предельно аккуратно, чтобы не порвать уплотнители.
Как правильно собирать пластинчатый теплообменник
После проведения обслуживания — промывки теплообменного аппарата или замены нерабочих элементов, процесс сборки происходит в обратном порядке:
- Боковые плиты раздвигаются до упора.
- На раму устанавливается первая пластина и сдвигается к неподвижной плите. Прокладки должны быть обращены к этой плите.
- Ориентируясь на маркерные пометки, сделанные в процессе разборки, в правильном порядке собираются и устанавливаются оставшиеся пластины.
- Прижимная плита пододвигается к пакету пластин как можно ближе.
- Происходит установка шпилек, в случаях, когда обнаруживается их повреждение, неисправные шпильки и стяжные болты подлежат замене.
- Все гайки затягиваются на один оборот, после чего необходимо убедиться, что уплотнители стоят ровно.
- Далее гайки затягиваются в порядке по диагонали, поочерёдно поворачивая их на 1-2 оборота.
Важно: чтобы пакет пластин встал ровно, после стяжки прижимная плита должна стоять параллельно неподвижной плите. Стягивать пакет нужно так, чтобы верхушка прижимной плиты опережала нижний край максимум на 1-2 см. Как только размер стяжки приблизится к максимально допустимому значению (которое замерялось ранее), опережение края следует уменьшить.
Запуск системы
В обратном порядке входы и выходы пластинчатого теплообменника подключаются к трубопроводам. Важно при монтаже перед подачей теплоносителей стравить воздух из внутреннего контура установки.
Если в процессе обслуживания уплотнения заменялись на новые, то подача начинается с холодного теплоносителя, дабы избежать повреждения прокладок, если же уплотнения не менялись, то подачу начинают с горячего теплоносителя, чтобы восстановить рабочие характеристики прокладок для правильного теплообмена.
В процессе запуска обязателен контроль за давлением и температурами на входе и выходе теплообменника.
Услуги компании HESS
Разработка схемы обвязки парового теплообменника — сложная задача. Создание эффективной системы требует грамотного подхода к проектированию. Поэтому поручать выполнение данной задачи нужно опытным специалистам.
Компания HESS занимается производством, установкой и обслуживанием теплообменных систем. У нас можно заказать пароводяной кожухотрубный теплообменник, оборудование пластинчатого типа и др. Полный ассортимент технологических установок представлен в каталоге. Также наши специалисты могут разработать эффективную схему обвязки для теплообменника.
Чтобы заказать оборудование, оставьте заявку на сайте или свяжитесь с нами по указанному номеру. Менеджер более подробно расскажет о продукции бренда HESS, а также об услугах компании. Стоимость предложений узнавайте по телефону. Работаем по всей России.
Назад
Принцип работы и схема пластинчатого теплообменника
Теплообменник — это простое по своей конструкции оборудование, которое часто включается в схему различного рода промышленных устройств. В некоторых случаях пластинчатые теплообменники применяются в бытовых системах кондиционирования и охлаждения. Как ясно из названия, предназначены эти аппараты для отбора тепловой энергии от одной среды и передачи другой.
Пластинчатый теплообменник используется для нагрева или охлаждения разных процессов
Особенности конструкции
Основное предназначение любого вида пластичного теплообменника состоит в преобразовании нагретой жидкости в охлажденную среду. Конструкция пластинчатого теплообменника имеет разборные части, а состоит устройство из следующих элементов:
- набора пластин;
- подвижной и неподвижной плиты;
- верхней и нижней направляющей округлой формы;
- элементов крепления, которые объединяют плиты в общую раму.
Размеры рам разных изделий могут значительно различаться. Они будут зависеть от теплоотдачи и мощности нагревателя — с большим количеством пластин повышается продуктивность оборудования и, естественно, увеличивается вес и габариты.
На теплообменнике можно управлять мощностью – увеличивать или уменьшать
Преимущества пластинчатых приборов:
- незначительные производственные и инвестиционные затраты;
- высокоэффективная теплопередача;
- малые габариты;
- эффект самоочистки с помощью высокого турбулентного потока;
- возможность увеличить КПД благодаря добавлению пластин;
- высокая степень надежности;
- легкость промывки;
- небольшая масса;
- легкость монтажа;
- минимальное загрязнение поверхностей;
- невозможность смешения жидкостей за счет особой конфигурации уплотнения;
- высокая устойчивость к коррозии;
- минимальная поверхность теплообмена благодаря высокому КПД;
- незначительные потери давления благодаря оптимальному выбору пластин с разными видами профилей;
- эффективная регулировка температуры за счет небольшого объема теплоносителя.
В этом видео вы узнаете, как образуется горячая вода благодаря теплообменнику:
Устройство пластин
Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника будет зависеть от модификации оборудования, в котором может находиться разное количество пластин с зафиксированными прокладками. Эти прокладки перекрывают каналы с проходящим тепловым носителем. Чтобы достигнуть необходимой герметичности прилегания пар соединенных между собой прокладок, достаточно крепления этих пластин с подвижной плитой.
Нагрузки, которые действуют на это устройство, распределяются, как правило, на пластины и уплотнители. Рама и элементы крепежа, по большому счету, представляют собой корпус оборудования.
Рельефная поверхность пластин во время сжатия гарантирует прочное крепление и позволяет всей системе теплообменника набрать необходимую прочность и жесткость.
Прокладки фиксируются на пластинах с помощью клипсового соединения. Необходимо сказать, что прокладки во время зажатия самостоятельно центрируются относительно своей оси. Утечка теплового носителя предотвращается благодаря окантовке обшлага, который дополнительно создает барьер.
Для устройства пластинчатого теплообменника изготавливаются несколько видов уплотнителей: с жестким и мягким рифлением.
Подробнее о теплообменном оборудовании:
В мягких пластинах каналы находятся под углом 30 градусов. Этот вид устройств характеризуется высокой теплопроводностью, но незначительной стойкостью к давлению теплового носителя.
В жестких элементах при изготовлении канавок делается угол в 60 градусов. Для этих устройств не характерна повышенная теплопроводность, их основное достоинство — возможность переносить значительное давление теплоносителя.
Для достижения наилучшего режима тепловой отдачи можно комбинировать пластины. Причем нужно учитывать, что для оптимальной работы устройства необходимо, чтобы оно функционировало в режиме турбулентности — тепловой носитель обязан передвигаться по каналам без каких-либо задержек. Между прочим, кожухотрубный теплообменник, где конструкция имеет схему «труба в трубе», обладает ламинарным течением теплоносителя.
В чем состоит преимущество? Во время одинаковых теплотехнических характеристик пластинчатое оборудование имеет значительно меньшие габариты.
Требования к прокладкам
К аппаратам с пластинами предъявлены довольно жесткие требования касательно герметичности оборудования, именно по этой причине на сегодняшний день прокладки начали изготавливать из полимеров. К примеру, этиленпропилен может с легкостью эксплуатироваться в условиях повышенных температур — и пара, и жидкости. Однако довольно быстро начинает разрушаться в среде, которая содержит большое количество жиров и кислот.
Теплообменники различаются количеством пластин
Крепление уплотнителей к пластинам производится чаще всего с помощью клипсовых замков, в редких случаях — с помощью клеящего состава.
Принцип работы
Если рассматривать, как работает пластинчатый теплообменник, то его принцип действия нельзя назвать очень простым. Пластины развернуты друг к другу под углом 180 градусов. Чаще всего в одном пакете находится по две пары пластин, которые создают 2 коллекторных контура: входа и выхода теплового носителя. Причем необходимо учитывать, что пара, которая находится с края, не задействуется во время теплообмена.
Сегодня изготавливается несколько различных типов теплообменников, которые, в зависимости от механизма работы и конструкции, делятся на:
- двухходовые;
- многоконтурные;
- одноконтурные.
Принцип работы одноконтурного аппарата следующий. Циркуляция теплоносителя в приборе по всему контуру производится перманентно в одном направлении. Помимо этого, производится и противоток тепловых носителей.
Многоконтурные устройства применяются лишь во время незначительного различия между температурой обратки и входящего теплоносителя. Движение воды при этом производится в различных направлениях.
Подробнее о пластинчатом теплообменнике:
Двухходовые устройства имеют два независимых контура. С условием постоянной регулировки тепловой подачи использование этих устройств является наиболее целесообразным.
Область использования
Сегодня есть несколько разновидностей теплообменников.
При этом каждый из приборов имеет уникальную конструкцию и особенность работы:
- спаянный;
- разборной;
- полусварной;
- сварной.
Устройства с разборной системой зачастую применяются в тепловых сетях, которые подведены к жилым домам и зданиям разного предназначения, в климатических системах и холодильных камерах, бассейнах, теплопунктах и контурах ГВС. Паяные приборы нашли свое предназначение в морозильных установках, вентиляционных сетях, устройствах кондиционирования, промышленном оборудовании разного предназначения, компрессорах.
Подробное устройство пластинчатого теплообменника
Полусварные и сварные теплообменники применяются в:
- вентиляционных и климатических системах;
- фармацевтической и химической области; ;
- пищевой сфере;
- системах рекуперации;
- аппаратах для охлаждения приборов разного предназначения;
- в отопительных контурах и ГВС.
Наиболее популярным видом теплообменника, который применяется в быту, является паяный, обеспечивающий обогрев либо охлаждение теплоносителя.
Характеристики и расчет
Пластины и уплотнители в качестве главных деталей теплообменных устройств производятся из разных по своим показателям и характеристикам материалов. Во время выбора в пользу определенного изделия основную роль играет его предназначение и сфера применения.
Если рассматривать отопительные системы и ГВС, то в этой сфере чаще всего используются пластины, которые сделаны из нержавейки, и пластичные уплотнители из специальной резины NBR или EPDM. Наличие пластин из нержавеющей стали дает возможность работать с тепловым носителем, нагретым до 120 градусов, в другом же случае теплообменник может разогревать жидкость до 180°C.
Между пластинами для герметизации расположены прокладки
При применении теплообменников в промышленной сфере и их подключении к технологическим процессам с действием масел, кислот, жиров, щелочей и других агрессивных сред используются пластины, которые сделаны из титана, бронзы и иных металлов. В этих случаях требуется установка асбестовых или фторкаучуковых прокладок.
Выбор теплообменника выполняется с учетом расчетов, которые производятся с помощью специального программного обеспечения.
Во время расчетов необходимо учитывать:
- расход нагреваемой жидкости;
- изначальная температура теплового носителя;
- затраты теплоносителя на отопление;
- необходимая температура прогревания.
В качестве нагревающей среды, которая протекает через теплообменник, может применяться нагретая вода до температуры 90-120°C или пар с температурой до 170°C. Тип теплового носителя подбирается с учетом вида используемого котельного оборудования. Размеры и число пластин выбираются так, чтобы получился теплоноситель с температурой, которая соответствует действующим стандартам — не выше 65°C.
Теплообменник может быть изготовлен из разных видов металла
Необходимо сказать, что главными техническими характеристиками, которые при этом также считаются и основными преимуществами, являются компактные габариты оборудования и возможность обеспечить довольно значительный расход.
Диапазон площадей обмена и вероятных расходов у аппаратов довольно высокий. Самые маленькие из них, к примеру, от компании Alfa Laval, имеют размер поверхности до 1 м² и при этом обеспечивают прохождение количества теплоносителя до 0,3 м³/час. Наиболее же габаритные приборы имеют размер около 2500 м² и расход, который превышает 4000 м³/час.
Способы обвязки
Теплообменные приборы чаще всего устанавливаются в отдельных помещениях, обслуживающих частные постройки, многоэтажные здания, теплопункты центральных магистралей, промышленные предприятия.
Небольшой вес и габариты оборудования дают возможность производить установку довольно быстро, хотя определенные изделия, которые обладают большой мощностью, нуждаются в сооружении фундамента.
Монтаж и обслуживание теплообменника лучше доверить специалистам
Во время монтирования аппарата нужно соблюдать основное правило: заливка болтов в фундаменте, с помощью которых теплообменник прочно крепится, производится в любом случае. Схема обвязки должна обязательно предусматривать подводку теплоносителя к находящемуся наверху патрубку, а к установленному внизу штуцеру производится подсоединение обратного контура. Подача разогретой жидкости подключается наоборот.
В подающем контуре требуется наличие циркуляционного насоса. Помимо основного, непременно устанавливается и одинаковый с ним по мощности запасной насос.
Если в ГВС находится магистраль обратного передвижения воды, то механизм работы и схема несколько меняется. Горячая вода, которая подается по контуру, перемешивается с холодной из водопровода, и только после этого смесь подается в теплообменник. Регулировка температуры на выходе производится с помощью электронного блока, который управляет клапаном входящего теплового носителя.
Чем больше пластин в теплообменнике, тем выше мощность
В двухступенчатой системе можно использовать тепловую энергию обратной магистрали. Это дает возможность рациональней применять имеющееся тепло и снизить чрезмерную нагрузку на котельное оборудование.
В любой из вышеописанных схем обвязки на входе в теплообменник обязан находиться фильтр. С его помощью можно не допустить засорения системы и продлить срок ее эксплуатации.
При всех иных достоинствах пластинчатые теплообменники не опережают старые кожухотрубчатые модели только по одному важному показателю: во время обеспечения значительного расхода пластинчатые устройства недостаточно нагревают теплоноситель. Этот недостаток устраняется расчетом незначительного запаса при выборе количества пластин.
Источник https://interiorter.ru/pro-truby/ustanovka-plastinchatogo-teploobmennika.html
Источник https://okno-pro.ru/kotel/obvyazka-plastinchatogo-teploobmennika.html
Источник https://kaminguru.com/sistema-otoplenija/shema-plastinchatogo-teploobmennika.html