Производители создают три разновидности теплообменников пластинчатого типа:
1. Разборные устройства, имеющие минимально возможные размеры. Данные аппараты очень просто обслуживаются. Их гофрированные пластины и все каналы при необходимости имеется возможность без затруднения очистить. При этом конструкция таких теплообменников позволяет изменять число, и даже тип гофрированных пластин. В результате появляется возможность уменьшить или увеличить мощность отдельно взятого аппарата. Если же возникает утечка теплоносителя, то в этом случае исправить поломку тоже не составляет никакого труда, так как можно выполнить быструю замену уплотнительного элемента или пластины.
2. Полусварные устройства, к которым еще относятся полуразборные аппараты. Такие теплообменники состоят из нескольких модулей, изготовленных при помощи сварки. В состав каждого из них входит две гофрированные пластины. Для их сварки между собой используются лазерные аппараты. Из данных модулей собирается единый пакет. Для этого применяются торцевые пластины и болты, с помощью которых они стягиваются. Эти теплообменники используются в тех случаях, когда какой-нибудь теплоноситель имеет повышенное давление или температуру. Еще аппараты данного вида применяются для нагрева или охлаждения опасных сред.
3. Неразборные устройства, которыми являются теплообменники, изготовленные при помощи пайки. Они состоят из определенного количества гофрированных плит из нержавейки. Данные элементы соединяются между собой методом пайки. Этот процесс осуществляется в вакууме. При этом еще используется припой из никеля или меди. Такие теплообменники отличаются повышенной надежностью, небольшими габаритами и легкой установкой. Неразборные устройства способны самостоятельно очищать свои каналы, так как в них присутствует высокая турбулизация потока среды. Кроме того, они дают хороший экономический эффект. Используются данные аппараты в теплоснабжении, где с их помощью осуществляется нагрев воды.
Все вышеперечисленные теплообменники пластинчатого типа создаются из тонколистового металла. Минимальное количество пластин в одном аппарате обычно составляет 7 штук. Их максимальное число может быть любым, так как практически ничем не ограничивается. При этом самая большая температура нагревающей среды не превышает 150 градусов. В то же время максимальное давление составляет 9,8 бар. На количество теплоносителя, который проходит через теплообменник, влияют его габариты.
Принцип функционирования пластинчатого теплообменника
На неподвижной плите, использующейся для опоры устройства, расположен патрубок, через который в аппарат поступает среда. Она впоследствии будет нагрета до нужной температуры. После этого среда перемещается в продольный коллектор. Для этого в теплообменнике имеется угловое отверстие. Благодаря наличию коллектора среда движется до последней пластины. При этом она еще равномерно распределяется абсолютно по всем каналам, расположенным между гофрированными пластинами. Кроме того, уплотнения, которые размещены по специальной схеме, способствуют соединению межпластинных каналов и углового коллектора.
Когда нагреваемая среда двигается по межпластинным каналам она проходит по гофрированным поверхностям плоских элементов теплообменника. Они же в свою очередь нагреваются с обратной стороны другим теплоносителем, имеющим определенную температуру в каждой конкретной ситуации. После этого среда, которая подвергается нагреванию, попадает в нижний коллектор. Затем она выходит из теплообменника через соответствующий патрубок.
Теплоноситель, являющийся греющей средой, попадает в аппарат через патрубок, предназначенный для подачи нагретой жидкости. Его движение выполняется навстречу среде, подлежащей нагреву. Благодаря наличию нижнего коллектора происходит распределение греющего теплоносителя, который потом перемещается по каналам. Данная среда выходит из аппарата через верхний коллектор, соединенный со специальным выходным патрубком.
Каналы, предназначенные для нагреваемой и греющей среды, чередуются. По этой причине устройство, имеющее самую простую конструкцию, обязано состоять минимум из 3 пластин. Именно такое количество плоских элементов теплообменника образовывает два канала. Один из них предназначен для нагревающего теплоносителя, а второй — для нагреваемой среды.
Перемещающаяся по каналам жидкость выполняет извилистые движения в трех направлениях. Благодаря этому образуется ее турбулизация. При этом гидравлическое сопротивление не только на выходе, но и на входе в канал уменьшается, когда теплоноситель проходит через угловые отверстия. За счет этого абсолютно вся площадь пластинчатых элементов устройства используется эффективно. Поэтому нужно по возможности устанавливать на объектах именно пластинчатые теплообменники. Главное правильно выполнить подбор таких аппаратов.
Сравнение ПТО и КТТО
Вес, габариты, цена
Цилиндрический корпус КТТО, вмещающий набор труб, отличается большой металлоемкостью, занимает значительную площадь. ПТО, оснащенный тонкими пластинками, плотно подогнанными друг к другу, более компактен. Вес первого превышает вес второго в два-шесть раз, в заполненном виде – в три-восемь. Это отражается на стоимости: цена на кожухотрубчатый аппарат в четверть раза больше.
Теплопередача
Низкие скорости перемещения рабочих сред в кожухотрубчатых аппаратах снижают коэффициент теплопередачи в три-четыре раза по сравнению с ПТО. Малая толщина и гофрировка пластин увеличивают поверхность теплообмена, турбулентность потока теплоносителей. Последнее препятствует образованию осадка. При этом узкие каналы, малые промежутки между деталями создают сопротивление продвижению жидкости, пара. Необходимо повышенное гидравлическое давление (100-150 кПа по сравнению с 10-15 кПа КТТО), мощные насосы.
Устойчивость
Кожухотрубчатое изделие более устойчиво к гидравлическим ударам, жесткости воды, чем пластинчатое.
Температура
У КТТО Разность температур теплоносителей на выходе составляет минимум 5-10, у ПТО – 1-2 градусов. При этом разность температурных режимов на входе у первого не должна превышать 50 °C.
Расчетный срок эксплуатации
У ПТО – 15-20 лет, у КТТО – 5-10.
Ремонтное обслуживание
Разборные ПТУ отличает блочно-модульная система. Это позволяет разбирать отдельные части для проверки, очистки всей поверхности, при необходимости заменять их новыми. Демонтировать присоединенные трубопроводы не требуется. В случае повреждения резиновых прокладок место течи удается легко установить.
Трубки – наиболее уязвимыми местами кожухотрубчатой системы. В случае повреждений их заглушают с обеих сторон: замена представляет сложный и трудоемкий процесс. Это ведет к потере тепловой мощности. Очистка аппарата происходит с помощью химического, кавитационно-ударного методов. Разборные устройства очищают механически.
Таким образом, кожухотрубное теплообменное оборудование проигрывает пластинчатому по следующим критериям:
- производительность;
- цена;
- компактность;
- эффективность ремонтных работ;
- срок службы.
При этом его отличает невосприимчивость к агрессивным средам, гидравлическим ударам, возможность безразборной очистки.