Пластинчатые теплообменники для чего нужны – Что такое пластинчатый теплообменник и для чего он нужен в системе отопления? — Полезная информация — Магазин «Спектр тепла»»

Пластинчатый теплообменник: принцип работы

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.

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.

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.

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.

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.

Итоги по теме

При всех прочих преимуществах современные пластинчатые теплообменники не смогли опередить устаревшие кожухотрубчатые по единственному, но очень важному критерию. При обеспечении значительного расхода, пластинчатые приборы немного не догревают воду. Такой недостаток легко устраняется созданием небольшого запаса при подборе количества пластин и расчете их площади.

Видео по теме:

profiteplo.com

4.2 Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников

89

4 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

4.1 Конструкция и принцип действия пластинчатого теплообменника

Повысить эффективность процессов нагрева и охлаждения сред можно, оптимизировав использование уже имеющейся в распоряжении энергии. При теплопередаче два вещества с различной температурой вступают в контакт, и одно нагревает или охлаждает другое. Это означает, что уже находящаяся в системе энергия просто переносится на другой этап процесса, т.е. туда, где ее можно использовать с большей отдачей.

Сегодня задачи теплопередачи во всем мире решаются обычно на основе трех базовых технологий:

• классически – с помощью громоздких кожухотрубных теплообменников;

• с помощью меньших по размеру и более простых конструктивно спиральных теплообменников;

• с помощью пластинчатых теплообменников, представляющих собой компактное и современное решение со значительно большим тепловым КПД и самым высоким потенциалом развития технологии.

Технологически пластинчатые теплообменники идеально подходят для оптимизации процессов теплопередачи. Использование гофрированных пластин, являющихся основой пластинчатого теплообменника, помимо интенсификации процессов теплообмена и уменьшения возможности возникновения отложений, обеспечивает большую площадь поверхности теплообмена, посредством которой тепло передается от одной среды к другой, несмотря на небольшие габаритные размеры аппаратов.

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов:

• разборные пластинчатые теплообменники;

• паяные пластинчатые теплообменники;

• сварные и полусварные пластинчатые теплообменники.

Пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких металлических пластин c гофрированной поверхностью, которые скрепляются между собой посредством уплотнительных прокладок или соединяются сваркой (иногда эти способы сборки сочетаются) в зависимости от используемого теплоносителя, а также в зависимости от ряда конструктивных причин, например, необходимости удалять или добавлять пластины в процессе эксплуатации. Пластины теплообменника сжимаются в пакет на жесткой раме с направляющими при помощи мощных прижимных плит и стяжных болтов, чтобы создать технологическую систему для заполнения параллельных каналов. Одна жидкая или газообразная среда движется по чётным каналам, другая – по нечётным. Все пластинчатые теплообменники вне зависимости от их производителя снаружи выглядят одинаково. Основные отличия заключаются в используемых материалах, особенностях конструкции пластин, а также применяемой технологии уплотнения. В пластинчатом теплообменнике «Alfa Laval» применяется одношаговая выпрессовка пластин, позволяющая повысить однородность материала пластин, снизить внутренние напряжения, использовать более тонкие пластины, а в результате увеличить эффективность теплопередачи. Полностью сварной пакет пластин позволяет повысить предел температуры и давления соответственно до 350°C и 40 атм.

Рисунок 4.1 – Схема пластинчатого подогревателя «Alfa Laval»

Конструкция пластины теплообменника «Alfa Laval» состоит из нескольких зон:

1. Зона распределения расположена в верхней и нижней частях пластины, она обеспечивает равномерное распределение теплоносителя по всей ее ширине, исключая появления «мертвых зон» внутри аппарата. Эффективное распределение потоков теплоносителей – сложная задача для современных аппаратов, где вход и выход совмещены по вертикали для упрощения трубной обвязки, что повышает равномерность распределения теплоносителя и увеличивает расчетное давление.

2. Основная зона теплопередачи имеет первостепенное значение для создания максимальной турбулентности, соответствующей необходимому перепаду давлений.

Входной патрубок теплообменника обеспечивает снижение перепада давлений и скорости теплоносителей, что надежно предотвращает эрозию.

Рисунок 4.2 – Схема сильфонного компенсатора

Основной рельеф пластины составляет узор «елочкой». Угол наклона должен быть тщательно просчитан, чтобы обеспечить требуемую турбулентность, перепады температур и падение давления.

Тупоугольные стрелы соответствуют высокому гидродинамическому сопротивлению и высокому коэффициенту теплопередачи. Остроугольные стрелы соответствуют низкой потере давления, но и более низкому коэффициенту теплопередачи. Это позволяет подобрать теплообменник, оптимально соответствующий каждому конкретному случаю.

Рисунок 4.3 – Типы пластин теплообменников

Частью конструкции являются наклеивающиеся уплотнения. В случае если режим эксплуатации может стать причиной набухания уплотнений, их надежность можно увеличить путем склеивания. Это особенно актуально при необходимости многократной разборки аппарата. Нет нужды заменять наклеивающиеся уплотнения при проведении техобслуживания. Используемый «Alfa Laval» эпоксидный клей, пройдя тепловую обработку, надежно фиксирует уплотнение и не растворяется.

Функцией любого теплообменника является передача тепла от одной среды к другой. Наиболее эффективным считается такой теплообменник, который при минимальном расходе рабочих сред через аппарат максимально передает тепловую энергию от одной среды к другой. Поскольку в аппарате происходит только теплообмен от среды к среде, нельзя говорить о прямой экономии тепла, получаемой в результате замены аппарата: как в случае с кожухотрубным аппаратом, так и в случае с пластинчатым тепло просто передается от одной среды к другой. Однако от эффективности передачи тепла в аппарате косвенно зависит эффективность работы периферийного по отношению к аппарату теплового оборудования, а, следовательно – и его экономичность. Именно такая экономия, поскольку она вызывается заменой аппарата, может называться экономическим эффектом теплообменника.

В каждом конкретном случае экономичность работы аппарата определяется правильностью его расчета и соответствием режима его работы расчетному. Однако существует ряд факторов, которые определяют пластинчатые теплообменники как более экономичный по отношению к кожухотрубному теплообменнику в любом случае. Рассмотрим такие факторы более подробно.

1. Компактность пластинчатых теплообменников.

Первое и одно из основополагающих преимуществ пластинчатого аппарата заключается в его компактности. Кожухотрубный теплообменник занимает приблизительно в 6-8 раз больше места, чем аналогичный ему по мощности пластинчатый. Компактность пластинчатых аппаратов определяет следующее:

— значительную экономию пространства для установки пластинчатого теплообменника, что бывает очень важным при отсутствии места для установки аппарата;

— очень малые тепловые потери в окружающую среду с поверхности пластинчатого теплообменника без дополнительной теплоизоляции;

— сравнительно низкую стоимость пластинчатых аппаратов при очень высоком качестве используемых материалов;

— значительное снижение затрат на установку (основание) и обвязку пластинчатых аппаратов.

2. Снижение расхода теплоносителя в пластинчатых теплообмен-никах.

Основным преимуществом, обеспечивающим экономичность пластинчатого теплообменника перед кожухотрубным, является то, что пластинчатые аппараты требуют на 80% меньше теплоносителя, чем аналогичные кожухотрубные. Это обусловлено тем, что скорость протекания теплоносителя в пластинчатом теплообменнике примерно в два раза ниже, чем в кожухотрубном, внутренний объем аппарата – в 6 раз меньше, а коэффициент передачи тепла в 1,5-3 раза больше. Кроме того, теплоноситель проходит по пластинчатому аппарату однократно и по короткому пути. Благодаря этому достигается следующее:

— меньшее количество теплоносителя обеспечивает значительное снижение мощности насосов, размера арматуры и периферийного оборудования систем с теплообменником. Мощность насосов отражается на расходе электроэнергии, размер арматуры обуславливает снижение капитальных затрат на строительство системы с пластинчатым теплообменником;

— снижение необходимости циркуляции теплоносителя по контуру котельная-теплообменник обеспечит снижение потерь тепловой энергии при ее транспортировке как минимум в 2 раза;

— низкая скорость протекания теплоносителя по теплообменнику обеспечивает высокое качество теплообмена. Холодный теплоноситель в пластинчатом теплообменнике можно нагреть практически до температуры горячего (до разности в 1-3°С), а горячий – соответственно остудить до температуры холодного. Этот факт обеспечивает следующий источник экономии тепловой энергии: при понижении температуры обратного теплоносителя автоматически снижаются потери тепла в обратных трубопроводах, а также возрастает КПД котлов. Последнее обусловлено тем, что при горении топлива тепло передается от сжигаемого топлива холодному теплоносителю гораздо эффективней;

— короткий путь теплоносителя по аппарату при использовании приборов автоматического регулирования температуры дает значительные преимущества. Постоянная времени в пластинчатых теплообменниках в десятки раз меньше чем в кожухотрубных, что обеспечивает качественную работу автоматики, точное поддержание задания по температуре и, следовательно, – экономичность работы пластинчатого аппарата;

— конструкция пластинчатого теплообменника практически обеспе-чивает невозможность появления внутри аппарата внутренних протечек, ведущих к смешиванию сред: любая появляющаяся протечка (кроме физического разрушения внутренней части пластины) определяется визуально. Этот факт снижает утечки теплоносителя неявно, но практически всегда существует в старых кожухотрубных аппаратах.

studfile.net

Пластинчатый теплообменник — принцип работы

Пластинчатый теплообменник – это аппарат, который производит теплообмен в одном помещении или месте, создавая из горячей среды холодную и наоборот. Различными жидкостями, газом или даже водяным паром может «питаться» пластинчатый теплообменник, принцип работы которого – это охлаждать либо наоборот нужную среду.

Рис. 1 Пластинчатые конструкции

Теплообменник состоит из так званых пластин, которые сделаны из гофрированного металла. Это может быть и нержавеющая сталь в качестве материла для пластин и любой другой металл – смотря для каких потребностей нужно данное устройство. Пластины соединяются между собой и устанавливаются в специальную раму.

Высокая турбулентность теплоносителей увеличивает коэффициент теплопередачи. Между пластинами теплообменника устанавливаются прокладки, которые являются герметическим материалом. С одной стороны оборудования проходит горячая среда, а с другой – холодная. Пластины в раме плотно прилегают друг к другу – таким образом, теплообменник занимает меньше места.

Для чего еще нужны прокладки в пластинчатом теплообменнике? А для того, чтобы теплоносители проходили по трубам бесперебойно. Благодаря такому принципу работы теплоносители удачно смешиваются друг с другом.

Для чего используется и как работает пластинчатый теплообменник

Данное оборудование нагревает или, наоборот, охлаждает различные технологические процессы на разных промышленных отраслях:

• Газовых.
• Нефтяных.
• Химических.

Составляющие теплообменного устройства:

• Устройство пластинчатого теплообменника оснащено неподвижной плитой.
• Присоединительные патрубки.
• Гофрированные пластины, которые крепятся между собой с двух сторон прокладками.
• Две направляющие (верхняя и нижняя).

Такое устройство оборудования дает возможность сэкономить место, где должен стоять теплообменник.

Работа теплообменника начинается с патрубка (находится на неподвижной плите). Через него в пластинчатую конструкцию входит нагреваемая жидкость. Из углового отверстия жидкость попадает в продольный коллектор. Далее по коллектору доходит до последней пластины, а уже из нее попадает в межпластинные каналы. Они, в свою очередь, соединены с коллектором.

Рис. 2 Принцип работы аппарата

Проходя свой путь, жидкость также проходит по пластинам (их неровной поверхности). Потом нагреваемая жидкость попадает в нижний коллектор и через отверстие улетучивается с теплообменника. Греющая жидкость попадает в теплообменную систему через еще один патрубок, далее течет в сторону нагреваемой жидкости. Благодаря нижнему коллектору греющая жидкость начинает равномерно наполнять каналы и проходить по ним. Так же, как и в первом случае, выходит эта жидкость через специальное отверстие.

В самом простом и доступном пластинчатом устройстве должно быть хотя бы 3 пластины. Меньшее количество не сможет образовать между собой два нужных канала.

Какие есть виды теплообменников

В общем, с принципами работы пластинчатой конструкции все ясно.

Теперь нужно рассмотреть типы данной системы:

• Одноходовая конструкция. В этом теплообменнике нагревающая жидкость двигается постоянно в одинаковом направлении по всей длине аппарата. В этом аппарате также есть противоток теплоносителей.
• Многоходовая пластинчатая конструкция. Такой аппарат можно применять, только если температурная разница между теплоносителями невелика. Теплоносители движутся в разных направлениях.
• Многоконтурная конструкция. Такие теплообменники имеют два независимых контура. Они оба находятся на одной какой-то стороне. При постоянной регулировке тепловой мощности, такой аппарат – это лучший вариант для выбора.

Пластины пластинчатой конструкции сделаны из высококачественных материалов – нержавеющей стали или других металлов. Аппарат может содержать как 5 пластин, так и 50 – все зависит от того, какая мощность для промышленных помещений нужна. Хорошо еще и то, что мощность в теплообменнике можно регулировать, снимая, или, наоборот, прикрепляя к раме пластины.

Данный агрегат может выдерживать температуру от -25 до +200, жидкости за час использовать от 5 м³ до 2000 м³. Площадь аппарата может быть разной – все зависит от того, для каких целей нужен этот теплообменник.

Для каких целей применяется пластинчатый теплообменник

Область применения аппаратов необычайно широка. Они применяются практически везде, где только можно.

Итак, где чаще всего устанавливают, а также используют такие аппараты:

• Для централизованной отопительной системы, для нагрева водопровода, а также воды в бассейнах и т. д.
• Пластинчатые конструкции используют в машиностроении и металлургии. Для каких целей? А для охлаждения различных машин и станков.
• Для судостроения. На суднах нужно иногда подогревать морскую воду и охлаждать плавательные системы. С этим прекрасно справится теплообменник.
• Для пищевой промышленности. Нужно же где-то охлаждать молочные продукты и станки. Так вот, пластинчатая конструкция – это просто идеальный вариант для этого.
• Для автомобильной промышленности.
• Для нефтяной промышленности, так как нефтепродукты зачастую нужно охлаждать.

Это далеко еще не весь список мест, где может использоваться данный аппарат.

Данные теплообменники имеют в своем составе только штампованные пластины. Они являются очень качественным продуктом, а также не ржавеют. Это означает, что срок службы такого аппарата очень длинный. Он вмещает в себе два агрегата – и воздухоохладитель, и подогреватель для различных жидкостей.

Рис. 3 Теплообменник

Для того чтобы выбрать правильный и подходящий аппарат, необходимо сначала овладеть всей информацией по этому вопросу. Ведь вариантов для покупки есть очень много. Нужно не забывать, что мощность теплообменника регулируется при помощи снятия или крепления пластин. Поэтому изначально можно купить аппарат с меньшей мощность, тем самым сэкономив немного денежных средств.

Для того чтобы укрепить межпластинные каналы, компания изготовляет также дополнительные средства (прокладки, резины), которые будут работать хорошо при любых температурных перепадах. Прокладки из резины вставляются так, чтобы в аппарате появлялось 2 канала. Они становятся полностью герметичными, поэтому теплообменник – это безопасное оборудование.

Статьи по теме:

Пластинчатый теплообменник: технические характеристикиРазборный пластинчатый теплообменникКожухотрубчатый теплообменник

kotlomaniya.ru

Пластинчатые теплообменники для отопления

Введение

Пластинчатые теплообменники для систем отопления – одно из направлений использования агрегатов данного типа.

Ранее, при проектировании объектов промышленного и гражданского назначения лидировали кожухотрубные рекуператоры. Подобные устройства имеют высокие показатели мощности. Однако они занимают огромную площадь, не поддаются инспекции и вызывают проблемы с профилактическим обслуживанием.

Пластинчатые теплообменные аппараты стали настоящей находкой в данном направлении. Развитие технологий существенно снизило разницу в мощности по сравнению с кожухотрубными агрегатами, а компактные габариты, возможность осмотра, простота разборки и очистки повысили спрос на пластинчатые рекуператоры.

В соответствующем разделе нашего каталога можно посмотреть модельный ряд подобных агрегатов, а также купить теплообменник для отопления. Далее в статье рассматривается их назначение и принцип работы. 

Для чего нужен теплообменник в системе отопления

Система отопления многоквартирного дома или административного здания может быть:

• зависимой – устаревший вариант, в котором теплообменные аппараты не используются;
• независимой – современный тип, для реализации такой системы применяются пластинчатые теплообменники.

Зависимая система отопления

Принцип организации зависимой схемы теплоснабжения

В зависимой системе контур теплоснабжения между источником тепла (котельная или ТЭЦ) и потребителем – единое целое. Теплоноситель с температурой +95 °С поступает в дом, где по внутренним коммуникациям идет к радиаторам конечных потребителей – квартиры жильцов. Отдав тепло, по обратке теплоноситель возвращается в котельную.

Если же температура на входе в многоквартирный дом выше и составляет +105 °С, то для ее понижения до требуемого значения используют элеваторный узел и перемычку. С их помощью происходит подмешивание охладившегося теплоносителя из обратки к поступающему в дом.

Использование элеватора и перемычки

Плюсы подобной схемы реализации:

• простота внедрения;
• низкая стоимость комплектующих;
• проще в обслуживании.

Минусы:

• старые трубопроводы большой протяженности, идущие от котельной к потребителю, ржавеют, поэтому вода, поступающая в теплосистему дома, содержит большое количество осадков и агрессивных включений. Это приводит к быстрому износу современных алюминиевых радиаторов отопления в квартирах, а также пластиковых труб, пришедших на смену устаревшим чугунным, во внутренних коммуникациях жилых домов и административных зданий;
• в случаях аварий на участке подачи теплоносителя, потребитель остается без тепла;
• во время резких колебаний погоды – тяжело регулировать уровень температуры на стороне потребителя, что приводит к излишнему нагреву помещений и переплате за коммунальные услуги.

Для устранения недостатков зависимых систем активно внедряются независимые.

Независимые системы отопления

Основное назначение рекуперативных теплообменников – осуществление теплообмена между двумя различными средами, имеющими разную температуру без их смешивания.

Поэтому использование рекуператоров в отопительных системах позволяет разделить контур подачи тепла от теплоснабжающей организации потребителю на две несообщающиеся части, где через контактную поверхность — пластины, происходит обмен теплом без контакта сред.

Очень упрощенно выглядит такая схема теплоснабжения следующим образом:

Независимая система теплоснабжения

На данной схеме не учтено много дополнительных элементов, например, подпиточный насос, который подключают для сохранения количества жидкости в домовом контуре, но в целом, работа подобной системы выглядит именно так.

Плюсы независимой системы:

• чистота горячей воды в домовом контуре отопления, что позволяет использовать пластиковые трубы и алюминиевые радиаторы;
• в случаях аварий на линии подачи тепла от теплоснабжающей организации до пластинчатого теплообменника с помощью циркуляционного насоса можно управлять скоростью потока теплоносителя. Это позволяет сохранять температуру внутри помещения на требуемом уровне некоторое время;
• высокая энергоэффективность (до 40% по сравнению с зависимой системой) за счет регулировки температуры у потребителей, как следствие — экономия денежных средств на коммунальных платежах.

Минусы:

• дороже в реализации;
• сложнее в обслуживании.

Как работает теплообменник в системе отопления

Схема отопления через теплообменник

Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата в системе отопления выглядит следующим образом:

1. Из котельной нагретый теплоноситель поступает в теплообменный аппарат.
2. Через пластины тепловая энергия с эффективностью до 95% передается теплоносителю в контуре потребителя.
3. Далее нагретая вода по трубам поступает конечным потребителям в радиаторы отопления.
4. Отработанный теплоноситель поступает на обратку теплообменника уже с меньшей температурой, где, вновь проходя через пластины, подогревается и поступает в батареи.
5. Скорость движения теплоносителя во внутреннем контуре регулируется с помощью циркуляционного насоса, который устанавливается на обратке.
6. Для того, чтобы компенсировать потери теплоносителя во внутреннем контуре отопления, применяются подпиточные насосы, которые забирают часть воды с обратки внешнего контура, идущего в ТЭЦ или котельную. Поскольку количество подпиточного материала мало по отношению к основному теплоносителю в домовой системе отопления, то качество воды в трубах жилого дома не ухудшается в течение всего отопительного сезона.
7. В работе независимой системы отопления используется различная автоматика и регулирующая запорная арматура для постоянного поддержания требуемых характеристик: температуры, скорости движения теплоносителя, падения давления.

Заключение

Подробные схемы подключения пластинчатых установок в системах отопления имеет смысл рассматривать только в совокупности с системой ГВС, поскольку в современном отоплении и водоснабжении – это два тесно взаимосвязанных процесса.

Поэтому в последующих статьях будет разобрано использование пластинчатых теплообменных аппаратов для горячего водоснабжения, а далее варианты и схемы подключения теплообменников в общей системе.

Подписывайтесь на новости в соц сетях и e-mail рассылку, чтобы не пропустить их.

Если вам необходим теплообменник для системы отопления прямо сейчас, то заполните форму ниже. Инженеры компании «ПроТепло» помогут подобрать оптимальную модель под вашу задачу.

proteplo.org

принцип работы и конструкция прибора

Под пластинчатым теплообменником подразумевается специальный прибор, который охлаждает или подогревает воздух в одном конкретно взятом помещении, а не во всех комнатах дома. Энергоносителями для такого оборудования могут быть как жидкие, так и газообразные виды топлива.

Основной составляющей устройства является пластина из гофрированной стали. В большинстве случаев она изготовлена из нержавейки, но иногда используют и другие виды металла, всё будет зависеть от сферы применения прибора. Конструктивно пластины соединены друг с другом и установлены в специальной раме.

Благодаря высокой турбулентности теплоносителя увеличивается степень теплоотдачи. Пластины теплообменника разделены прокладками из специальной резины. За счёт плотного прилегания пластин друг к другу теплообменник имеет небольшие размеры. Основным предназначением прокладок в устройстве пластинчатого теплообменника является бесперебойное обеспечение протекания жидкости по трубам. За счёт такой особенности прибора оба теплоносителя не смешиваются между собой.

Основные разновидности пластинчатых теплообменников

Учитывая особенности конструкции разных видов теплообменников, их можно условно подразделить на следующие виды:

• Одноходовой теплообменник, нагревает жидкость, двигаясь постоянно в одном направлении. Такой аппарат обладает противотоком теплоносителей.
• Многоходовой пластинчатый прибор применяется только при относительно невысокой температурной разнице теплоносителей. При этом движение жидкостей происходит в двух направлениях — прямом и обратном.
• Многоконтурный агрегат обустраивается двумя независимыми контурами, которые располагаются, с одной стороны прибора. Такой пластинчатый теплообменник считается лучшим, если необходима постоянная регулировка мощности выработки тепла.

Для изготовления пластин теплообменника используют только высококачественные материалы. При этом конструкция прибора оснащается 5 или 50 отдельными элементами, количество которых зависит от мощности агрегата. Такие теплообменники могут дополняться пластинами, закрепляемыми непосредственно на раме, что позволяет изменять мощностные показатели прибора. Качественный теплообменник выдерживает изменение температуры теплоносителя в диапазоне от -25° C до +200° C.

Сфера использования пластинчатого устройства

Сфера применения пластичного теплообменника достаточно обширна. Они используются практически везде, где это необходимо. Поэтому перечислять все отрасли, где применяется устройство бессмысленно и далее будут приведены только некоторые из них:

• в качестве централизованной системы отопления, для подачи тёплого водоснабжения, нагрева жидкости в бассейнах и т. д;
• пластинчатый теплообменник нашёл широкое применение в машиностроительной и металлургической сфере для охлаждения разных промышленных агрегатов;
• в судостроительной сфере для подогрева морской воды на корабле или охлаждения системы отвечающей за плавучесть;
• очень часто теплообменник используется в промышленности, выпускающей, пищевую продукцию, где постоянно необходимо охлаждать какие-либо продукты;
• в нефтеперерабатывающей индустрии для охлаждения нефтепродуктов.

Такую популярность агрегат получил благодаря своему качеству работы и значительному эксплуатационному ресурсу, который достигается за счёт использования штампованных пластин. А учитывая то что, они изготавливаются из нержавеющей стали, то им, не страшна, коррозия и другие химические процессы. Благодаря тому, что пластинчатый теплообменник является универсальным устройством для подогрева и охлаждения, сложно переоценить его использование в любой сфере.

Конструктивные особенности теплообменника

Конструктивно теплообменник является сборным агрегатом, состоящим, из следующих элементов:

• неподвижная плита;
• подвижная плита;
• комплект пластин из нержавейки;
• элементы крепежа для стяжки плит образующих основную раму;
• два направляющих в нижней и верхней части агрегата по форме напоминающих круглый прут.

Габариты рамы могут сильно отличаться в зависимости от мощности агрегата. Более мощные модели оснащаются большим количеством пластин для обеспечения качественной производительности прибора. Естественно, это влияет на размеры и общую массу пластинчатого теплообменника.

Обеспечение герметизации протоков для циркуляции жидкости достигается благодаря прокладкам из специальной резины. Необходимая степень плотности прилегания прокладок, размещённых, на пластинах, установленных по соседству, обеспечивается стягиванием неподвижной и подвижной плиты.

Если подойди к рассмотрению теплообменника со стороны воздействующих на агрегат нагрузок, то основное их действие направлено на пластины и резиновые прокладки. В свою очередь, рама и стяжки — это просто корпус прибора. Поэтому основной теплообменника являются пластинчатые элементы.

Особенности и характеристики пластин

Как уже неоднократно упоминалось, для изготовления пластин используется только нержавеющая сталь — материал, устойчивый к коррозии и высоким температурам. Технологией изготовления пластинчатых элементов теплообменника является штамповка, которая позволяет изготавливать плиты сложной конфигурации. Плюс ко всему это позволяет сохранить основные характеристики материала.

Также важно учитывать, что для изготовления пластин подойдёт не любая нержавеющая сталь. Используют только определённые марки. Сами же плиты обладают необычной формой. Поверх ровной поверхности проделаны специальные бороздки, располагающиеся как в симметричном, так и хаотичном порядке. Благодаря такой рифлёной поверхности увеличивается площадь отбора тепла и обеспечивается более равномерное распределение теплоносителей.

Крепление резиновых прокладок выполняется непосредственно на пластинах при помощи специальных клипс. Плюс ко всему прокладки имеют самоцентрирующуюся конструкцию, что очень удобно, а благодаря манжетам создаётся дополнительный барьер, помогающий, удерживать теплоноситель. Если рассматривать типы выпускаемых производителями пластин, то их существует всего два.

1. Элемент, имеющий термически жёсткое рифление. Канавки на такой плите выполнены под углом в 30 градусов. Они обладают высокими теплопроводящими характеристиками, но не выдерживают слишком большого давления при циркуляции теплоносителя.
2. Пластина, обладающая термически мягкой рифленостью, выполненной, под углом в 60 градусов. Такой элемент обладает низкой теплопроводностью, но легко противостоит высокому давлению теплоносителя циркулирующего внутри агрегата.

Благодаря комбинации разных типов пластин внутри основного корпуса прибора можно добиться оптимального варианта теплоотдачи всей конструкции в целом. Однако для эффективной работы пластинчатого теплообменника важно чтобы теплоноситель циркулировал в турбулентном состоянии. Проще говоря, жидкость внутри агрегата при максимальной теплоотдаче должна протекать беспрепятственно.

На чём основан принцип работы теплообменника?

Принципиальной особенностью функционирования пластинчатых теплообменников является температурный обмен между соседними рабочими средами. В последние дни такое оборудование всё чаще используется в коммунальных организациях, при создании индивидуального отопления, в сфере энергетики и других индустриях.

Такая популярность в первую очередь обусловлена малыми габаритами прибора при максимальной эффективности работы, которая была достигнута за счёт быстрой вихревой циркуляции теплоносителей в контуре. Также благодаря такому эффекту на нагревательных элементах не осаживаются отложения и не образуется накипь.

Основой конструкции прибора являются тончайшие рифлёные пластины из нержавеющей стали, которые стягиваются в пакет. Принцип работы пластинчатых теплообменников основывается на передаче тепловой энергии от горячего теплоносителя к холодному, которые циркулируют внутри контура во встречном направлении. При этом циркулирующие среды не смешиваются, так как в месте их соприкосновения установлены резиновые прокладки из термостойкого материала.

Положительные стороны прибора

Пластинчатый теплообменник является новым и универсальным прибором для обогрева и охлаждения помещений. При этом он во многом, превосходит конкурирующие изделия благодаря своей компактности и высокой производительности. Помимо своих размеров и высокой теплоотдачи такой прибор обладает множеством других положительных характеристик:

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

Если было решено приобрести пластинчатый теплообменник и поближе ознакомиться с принципом его функционирования, то не стоит откладывать это в долгий ящик. Такое универсальное устройство поможет не только нагреть любое помещение, а, и в нужный момент охладить его.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

kotel.guru

Области применения пластинчатых теплообменников

В наши дни теплообменники пластинчатые пользуются высоким спросом, потому что в стране работает множество промышленных предприятий, которым нужно это оборудование. Эти устройства находят применение в системах отопления и ГВС, а также в различных промышленных автоматических линиях. Их можно встретить  в бытовых приборах, например отопительных котлах. Есть теплообменники и в вентиляционных системах климатического оборудования. Спектр применения теплообменников «Е8» – очень большой. И в каждом отдельном случае надо подобрать их правильно, чтобы они обеспечивали нормальное функционирование объекта.

Выбор теплообменников

Выбирая теплообменники пластинчатые, надо знать, какой конструкции отдать предпочтение. Различают теплообменники пластинчатые и трубчатые. Более широкое использование в народном хозяйстве нашёл первый вид устройств. С помощью теплообменников происходит нагрев одной среды и охлаждение другой – согласно тому, как построен технологический процесс. Пластинчатые теплообменники могут использоваться на корабле, потому что вода для охлаждения его двигателей поступает из-за борта, следовательно, её приходится нагревать до рабочей для двигателя температуры. Это выполняется при помощи теплообменников. Заодно нужно поддерживать подходящую температуру масла, и это тоже задача теплообменника. Здесь происходит, во-первых, охлаждение и нагрев разных сред, а во-вторых, у масла и воды температура в одном и том же корабельном двигателе должна быть разной.

Ещё одной характеристикой служит мощность теплообменника. Она должна быть достаточной, чтобы можно было выдерживать правильный температурный режим. Перед тем, как пластинчатые теплообменники заказывать, надо рассчитывать их режимы. Если при этом не учесть требуемый запас по мощности, нарастить мощность такого типа устройства можно всегда, добавив к нему дополнительные пластины. Увеличивать мощность теплообменников можно тогда, когда меняется сам техпроцесс, нагреватель меняется на более мощный и т.д.

Критерием выбора может стать среда, если она нестандартная. Надо узнать всё о такой среде, в особенности – её термодинамические показатели:

• теплопроводность;
• теплоёмкость;
• плотность;
• вязкость.

От этих показателей также зависит режим работы.

Теплообменники пластинчатые рассчитываются индивидуально в зависимости от сферы и места их использования. Когда их надо заказать, то вычисляются и такие показатели, как массовый расход среды. Иногда считают их размеры и мощность по тепловой нагрузке. Неприятным сюрпризом порой становится неравномерная теплоотдача вещества. Даже кипящая вода не меняет своей температуры, пока полностью не станет паром, потом он будет нагреваться дальше по диаграмме состояния. Для каждого вещества строится график, согласно его термодинамическим характеристикам.

Где используются теплообменники?

В народном хозяйстве теплообменники пластинчатые нашли своё применение:

• в пищевой промышленности;
• на сахарных заводах;
• в котельных и небольших теплопунктах;
• в судоходстве и судостроении;
• в климатическом оборудовании;
• в криогенной технике;
• на автоматических технологических линиях промышленных предприятий;
• в бытовых кондиционерах;
• на хлебозаводах;
• на молокозаводах;
• на консервных комбинатах;
• в промышленных морозильниках;
• в общественных банях.

Помимо приведённого списка можно представить себе практически любое промышленное предприятие или экспериментальную базу, где найдёт себе место теплообменник «Е8». И это не считая тех, которые уже стоят в кондиционерах этого учреждения!

www.e8company.ru

Что такое теплообменник в системе отопления

Мне очень часто приходиться слышать вопрос от клиентов — что такое теплообменник в системе отопления? Вопрос простой, на первый взгляд нелепый и все же справедливый. Ведь, казалось бы, любая система отопления прекрасно обходиться без теплообменника даже при производстве горячей воды.

Вопрос о непосредственном отборе горячей воды из системы отопления сложен, поэтому давайте разберем его немного позже, в другой статье. А сейчас разберемся с вопросом, зачем в системе отопления стоит теплообменник?

В каждой ли системе отопления есть теплообменник.

Скажу сразу, теплообменник стоит не в каждой системе отопления, и даже более, в нашей стране это редкость. А вот в остальном мире повсеместно. Там все устроено по-другому, котельные работают без персонала, температура на выходе одна, максимально необходимая для обеспечения теплом в самые лютые, по их меркам морозы. Каждый потребитель берет тепла столько, сколько считает нужным, то количество тепла за которое он готов или в состоянии оплатить.

В отопительном контуре в качестве теплоносителя может использоваться не только вода (хотя чаще всего все-таки умягченная с помощью комплексонов и омагниченная вода), это может быть антифриз, масло или другая жидкость, но даже если вода ни кто и не подумает брать воду прямо из системы отопления, эту ему обойдется очень дорого. Вот здесь и приходит на выручку теплообменник, который устанавливается в систему отопления и разделяет ее на две части, систему отопления от поставщика к потребителю и систему отопления самого потребителя.

После теплообменника установленного в системе отопления потребитель ставит множество регуляторов, некоторое подобие нашей системы погодного регулирования, которые следят за температурой в различных комнатах, в системе подачи горячей воды, теплого пола, рекуперации и т.д.

Схема ИТП при независимом присоединении к тепловой сети через теплообменник.

У нас в стране такая система отопления называется независимой, на ней построено большинство блочных тепловых пунктов и основное ее назначение несколько другое, кроме погодного регулирования теплообменник в системе отопления предотвращает выход из строя современных пластиковых труб, которые повсеместно успешно внедряются в современных отопительных системах.

Такие трубы выдерживают максимальную температуру до 90 градусов С, при этом максимальный срок труб из PPRS материалов (а правильно их называют именно так) при такой температуре составляет не более 5 месяцев. Как видите не много, хорошо, что и сильные морозы у нас так долго не держатся.

Надеюсь теперь Вам понятно, что такое теплообменник в системе отопления.

Теперь для любознательных, какой теплообменник чаще всего применяется в независимой системе отопления и как он выглядит.

Чаще всего в блочных тепловых пунктах, построенных по схемам независимого отопления, применяются пластинчатые теплообменники. Устройство теплообменников очень хорошо описано на этом сайте, а вкратце смотрите на рисунке ниже.

Устройство пластинчатого разборного теплообменника.

В основе любого пластинчатого теплообменника лежит набор пластин, перфорированных особым способом штамповкой, для увеличения площади теплообмена и формирования каналов по которым движется вода. Пластины собраны в пакет, на торцевой неподвижной плите имеются патрубки для ввода и вывода теплоносителя греющей и нагреваемой среды, в которые и выведены каналы из пластин.

Где устанавливать такой теплообменник в системе отопления или горячего водоснабжения роли не имеет, отличаются только сами схемы блочных тепловых пунктов и мощность, на которую рассчитаны пластинчатые теплообменники. А подобрать и изготовить пластинчатый теплообменник очень легко, как и потом увеличить или уменьшить его мощность, если конечно ваш теплообменник разборный, а не паяный.

Если кому недостаточно сведений об устройстве пластинчатого теплообменника или блочного теплового пункта, есть необходимость в его подборе или расчете, проектировании рекомендую очень толковый сайт http://ridan-ug.ru/ поставщика теплообменного оборудования Ридан.

А тему сегодняшней статьи — что такое теплообменник в системе отопления можно считать исчерпанной. Есть у Вас есть вопросы по работе теплообменного оборудования задавайте, с удовольствием отвечу, Юрий Олегович Парамонов, ООО Энергостром, 2016 год.

Читать далее — Причины сдерживающее использование блочных тепловых пунктов

Что еще почитать по теме:

kip-mtr.ru