При движении по межпластинному каналу нагреваемая среда обтекает волнистую поверхность пластин, обогреваемых с обратной стороны греющей средой. Нагреваемая среда затем попадает в продольный коллектор и выходит из аппарата через другой штуцер.
Греющая среда движется в аппарате навстречу нагреваемой и поступает в штуцер, проходит через нижний коллектор, распределяется по каналам и движется по ним. Через верхний коллектор и штуцер греющая среда выходит из теплообменника.
Основным узлом теплообменника является теплопередающая пластина. Общий вид пластины с прокладкой приведены на рисунке. Внешний вид («рисунок» пластины) - это визитная карточка любого теплообменника. «Рисунок» должен обеспечивать равномерное распределение потока по всей поверхности пластины, высокую турбулентность потока даже при малых его скоростях, и в то же время обеспечить необходимую жесткость пластины.
Пластины собираются в пакет таким образом, что каждая последующая пластина повернута на 180 о относительно смежных, что создает равномерную сетку пересечения и взаимных точек опор вершин гофр.
Между каждой парой пластин образуется щелевой канал сложной формы, по которым и протекает рабочая среда. Такие каналы получили наименование сетчато - поточных. Жидкость при движении в них совершает пространственное трехмерное извилистое движение, при котором происходит турбулизация потока.
Особенностью каналов является то, что суммарная площадь поперечного сечения межпластинного канала, перпендикулярного основному направлению движения потока жидкости, остается постоянной по всей длине пластины, за исключением участков входа и выхода. Расположение коллекторных отверстий для входа и выхода рабочей среды на углах пластины - одностороннее (левое или правое).
Вид гофрирования пластин и их количество, устанавливаемое в раму, зависят от эксплуатационных требований к пластинчатому теплообменнику. Пластины штампуются из коррозийно-стойкого листового металла, марок Aisi-316, Aisi-321, титан и другие. По контуру пластины расположен паз для резиновых уплотняющих прокладок. Угловые отверстия для прохода рабочей среды имеют форму, обеспечивающую снижение гидравлических сопротивлений на входе в канал и выходе из него, снижение отложений на этих участках и позволяющую более рационально использовать всю площадь пластины для теплообмена.
Преимущества применения и эксплуатации пластинчатых теплообменников
1. Экономичность и простота обслуживания. При засорении ПТО может быть разобран, промыт и собран двумя работниками невысокой квалификации в течении 4-6 часов. При обслуживании кожухогрубчатых теплообменников (КТТО) процесс очистки трубок часто ведет к их разрушению и закупорке.
2. Низкая загрязняемость поверхности теплообмена вследствие высокой турбулентности потока жидкости, образуемой рифлением, а также качественной полировки теплообменных пластин.
3. Срок эксплуатации первой выходящей из строя единицы уплотнительной прокладки достигает 10 лет. Срок работы теплообменных пластин 15-20 лет. Стоимость замены уплотнений от стоимости ПТО колеблется в пределах 15-25 %, что экономичнее аналогичного процесса замены латунной трубной группы в КТТО, составляющей 80-90% от стоимости аппарата.
4. Стоимость монтажа ПТО составляет 2-4 % от стоимости оборудования соответственно. Что ниже на порядок, чем у кожухотрубчатого теплообменника.
5. Даже теплоноситель с заниженной температурой в системах теплоснабжения позволяет нагревать воду в ПТО до требуемой температуры.
6. Индивидуальный расчет каждого ПТО по оригинальной программе завода-изготовителя позволяет подобрать его конфигурацию в соответствии с гидравлическим и температурным режимами по обоим контурам. Расчет производится в течении 1-2 часов.
7. Гибкость: в случае необходимости площадь поверхности теплообмена в пластинчатом теплообменнике может быть легко уменьшена или увеличена простым добавлением или убавлением пластин при необходимости.
8. Двухступенчатая система ГВС, реализованная в одном теплообменнике, позволяет значительно сэкономить на монтаже и уменьшить требуемые площади под индивидуальный тепловой пункт.
9. Конденсация водяного пара в ПТО снимает вопрос о специальном охладителе, т.к. температура конденсата может быть 50 °С и ниже.
10. Устойчивость к вибрациям: пластинчатые теплообменники высокоустойчивы к наведенной двухплоскостной вибрации, которая может вызвать повреждения трубчатого аппарата.
Вывод: применение нового технологичного оборудования позволяет наряду с экономией первоначальных затрат (20-30%) переходить на другие режимы работы. Достигается более эффективное использование источников энергии, повышение их КПД. Окупаемость перевооружения объектов в теплоэнергетике колеблется от 2 до 5 лет, а в некоторых случаях достигает нескольких месяцев.
C анализом российского рынка пластинчатых теплообменников Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок пластинчатых теплообменников в России ».
[email protected]
WWW:
www.akpr.ru
Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
. Маркетинговые исследования
. Технико-экономическое обоснование
. Бизнес-планирование
Пластинчатые теплообменники от « Завода Триумф» сегодня являются одним из передовых и оптимальных решений проблем теплообмена на малом и большом производстве. Поэтому их активно применяют все промышленные отрасли.
Среди достоинств комплектующих можно отметить следующие:
- низкие затраты на производство, обслуживание устройств не является дорогостоящим;
- обеспечение эффективной и качественной тепловой передачи (коэффициент удалось повысить в 3-5 раз по сравнению с гладкотрубными теплообменниками);
- экономичность благодаря использованию ассиметричных каналов;
- устройство занимает небольшую площадь, так как использует наименьшую разницу температурного режима;
- среди основных преимуществ пластинчатых теплообменников – эффект самоочищения при помощи потока с высокой турбулентностью;
- мощность увеличивается за счет расширения пакета пластин.
Устройство является надежным и практичным, исключается смешение сред. Оборудование имеет небольшой вес, что предполагает легкость промывки и демонтажа.
Использование оборудования
Преимущества применения в эксплуатации теплообменников пластинчатого типа:
- простота установки, использования и ремонта устройства;
- для увеличения мощности предусматривается применение дополнительных пластин;
- турбулизация потока позволяет производить наименьшее загрязнение рабочей поверхности;
- небольшие габаритные параметры оснащения позволяют экономить производственную площадь и финансовые средства на обслуживание;
- конфигурация уплотнения не дает жидкостям смешиваться;
- комплектация предусматривает высокую стойкость перед коррозийными процессами.
Оборудование имеет оптимальную комплектацию. Устройство подбирается по требованиям заказчика. Предоставляется широкий выбор профилей и размерных параметров пластин. Максимально допустимая нагрузка для оснащения – 60 МВт. Поверхность теплообмена охватывает от 5 до 1750 квадратных метров.
В настоящее время в системах теплоснабжения всех развитых стран используются преимущественно именно пластинчатые теплообменники, ведь они имеют ряд значимых преимуществ по сравнению с кожухотрубными (подогреватели пароводяные ПП, подогреватели водоводяные ВВП, ПВВ, ПВ
).
Коэффициент теплопередачи пластинчатых теплообменников значительно выше (в 3-5 раз) коэффициента кожухотрубных.
Масса пластинчатых теплообменников меньше массы кожухотрубных в 3-10 раз в зависимости от их мощности. Подводящие трубы к пластинчатым теплообменникам можно присоединять с одной стороны. В пластинчатых теплообменниках проще производить внутренний осмотр. Также их преимуществом перед кожухотрубными является меньшая подверженность вибрации. Вальцовочные соединения в кожухотрубных теплообменниках теряют плотность даже от незначительных вибраций, что чревато перетеканием одной воды в другую, в зависимости от более высокого давления.
Изменение мощности происходит путем увеличения или уменьшения поверхности теплообмена, для этого достаточно просто изменить количество пластин в пакете. В случае применения изменение мощности происходит значительно сложнее.
Важным показателем является и то, что для пластинчатых теплообменников
теплоизоляция не требуется, также нет необходимости производить их ремонт на протяжении долгого времени эксплуатации.
Часто очищать теплообменники пластинчатые от отложений нет необходимости. Производить очистку можно двумя способами – механическим или химическим. Выбор способа очистки зависит от состава отложений.
Механическим способом теплообменники очищаются от кальциевых отложений. Для этого нужно разобрать устройство и очистить его, например, щеткой или чем-то подобным. Для небольших теплообменников такой способ очистки занимает около четырех часов, а для больших теплообменников с большим количеством пластин примерно восемь. Перед разборкой замеряется расстояние между плитами и по этому размеру изготавливается шаблон. После сборки нужно довести расстояние между плитами до первоначального для восстановления усилия стяжки шпилек.
Химическая очистка применяется к механически прочным отложениям с магнием и кремнием. В зависимости от состава отложений подбирают тип чистящего раствора. Химическая чистка производится следующим образом. При помощи специального устройства, состоящего из насоса и емкости для разведения раствора, происходит циркуляция чистящего средства через теплообменник. Для подобной очистки необходимо, чтобы подводящие и отводящие трубопроводы были оснащены штуцерами или специальными фланцами со штуцерами. В силу агрессивности химических растворов, трубопроводы из углеродистой стали нужно оградить от их губительного воздействия, например, путем отключения трубопроводов от теплообменников
перед очисткой.
Пластинчатые теплообменники являются специализированными устройствами, передающими тепло от горячего носителя к среде, которую нужно нагреть посредством гофрированных пластин. Сами пластины могут быть выполнены из разных материалов, например, графит, медь, сталь и так далее. При этом холодные и горячие слои располагают через один.
Плюсы и минусы
Пластинчатый теплообменник появился сравнительно недавно, но уже завоевал популярность у потребителей благодаря своим выдающимся качествам. Одним из наибольших преимуществ считают то, что разборные теплообменники очень компактны и хорошо экономят монтажную площадь.
В случае если возникает необходимость в увеличении количества пластин, то оборудование вовсе не обязательно демонтировать, поскольку требуемое число пластин добавляется или уменьшается в ходе эксплуатации, а это большой плюс.
Ко всему, все пластинчатые агрегаты просто чистятся, а их степень загрязнения является самой низкой. Эксплуатационные расходы и денежные затраты на энергоснабжение маленькие. А оборудование способно полноценно функционировать при очень низких температурных показателях.
Применение достаточно результативно, если есть необходимость в низкопотенциальном тепле и его передаче. Благодаря всему вышеуказанному, пластинчатые теплообменники остаются самыми технологичными и долговечными, а значит и самыми востребованными. Познакомиться с разными видами пластинчатых теплообменников, можно по адресу http://www.teploprofi.com/ .
К недостаткам этих теплообменников, стоит отнести тот факт, что при применении некачественного теплоносителя, теплообменник будет быстро засоряться. А в таком случае, придется систематично прочищать его, применяя специальное средство. Существуют и другие виды теплообменников, к примеру, кожухотрубный или паяный теплообменник, но у них слишком узкая специализация, поэтому они и не такие популярные, как пластинчатые.
Сфера применения пластинчатых теплообменников
Теплообменники этого типа используют для нагрева, охлаждения и конденсации:
- В системах отопления, вентиляции и кондиционирования, включая тепловые пункты.
- В бассейнах, в системах горячего водоснабжения.
- В случае разделения энергетических систем.
- Во время отбора и рекуперации тепла в коммунальной сфере.
- В специализированной холодильной технике, испарителях и конденсаторах в охладительных системах.
- С целью охлаждения разных сред для технологических потребностей.
- В системах пищевой, автомобильной, сталелитейной, текстильной и многих других сферах современной промышленности.
Пластинчатый теплообменник типа моноблок- основа двухступенчатой смешанной системы ГВС (горячего водоснабжения)
«Моноблок» - тип пластинчатого теплообменника предназначенный для работы в двухступенчатой системы ГВС, в котором обе ступени объединены в одном теплообменнике, такой теплообменник имеет шесть патрубков. (см. рис.).
Основные и пожалуй единственные плюсы моноблока является, компактность, в сравнение с двумя теплообменниками раздельно и соответственно меньшая стоимость, тем и обуславливается широта применения теплообменников типа «Моноблок».
Теперь попробуем определить его минусы.
Рис. Моноблок для двухступенчатой системы ГВС. Расположение патрубков: Н1 - Вход обратного теплоносителя из системы отопления, Н2 - Вход циркуляционной воды ГВС, Н3 - Выход нагретой воды ГВС, Н4 - Вход горячего тепло носителя из теплосети, F3 - Вход холодной водопроводной воды, F4 - Выход общего обратного теплоносителя в теплосеть.
«Простота» монтажа.
Считается что смонтировать один аппарат проще, чем несколько таких же. Но установленный моноблок выглядит как паук, опутанный паутиной трубопроводов, различной запорной арматуры и приборов. Таким образом теряется основное преимущество- простота обслуживания и ремонта. Если в одноходовом пластинчатом теплообменнике все патрубки расположены на передней плите Н1-Н4 и для его обслуживания и ремонта необходимо всего лишь воспользоваться запорной арматурой и сбросниками, то для разборки системы моноблока неизбежен демонтаж патрубков подвижной задней плиты. Также трубопроводы задней плиты могут перекрывать доступ к моноблочному теплообменнику. Для нормальной эксплуатации моноблока для начала стоит сделать грамотный проект привязки к трубопроводам теплоносителя, холодной и горячей воды с целью обеспечения лёгкого доступа для обслуживания и ремонта. Правильно смонтированный моноблок занимает место не меньше, чем два отдельно стоящих теплообменных аппаратов.
Надежность.
Важно помнить, что два отдельных теплообменника надежнее одного, выполняющего те же функции. Что мы получаем при выходе из строя одного из теплообменников? В таком случае система сможет работать с неполной нагрузкой, пока отремонтируется или пройдёт обслуживание второй теплообменник. Моноблок при неработоспособности даже одной ступени должен быть выведен из работы весь, потому что корпус один на обе ступени.
Эффективность.
При расчете моноблочного теплообменника тоже есть свои нюансы. Достаточно часто трудно создать моноблочную систему двухступенчатой смешанной схемы ГВС, по эффективности сопоставимую с двумя отдельными пластинчатыми теплообменниками. Это обусловлено тем, что установленный вид пластины в моноблоке для двух ступеней один. И в пределах теплофизических свойств этого типа нам необходимо решать задачу по компоновке пакетов пластин для обеих из ступеней, в то время как одна от другой ступени могут различаться по расходам, особенно по стороне теплоносителя. Вот, например, требования для первой ступени способность пропустить суммарный расход теплоносителя системы отопления и теплоносителя второй ступени при обеспечении небольших гидравлических сопротивлений и среднем теплосъеме. Для второй ступени это относительно малые расходы по стороне теплоносителя и воды горячего водоснабжения, более высокие допустимые гидравлические сопротивления и существенно больший теплосъем. То есть, если бы это были два отдельных теплообменника, то теплообменник первой ступени должен быть с большим диаметром патрубков и с «короткой» пластиной, а теплообменник второй ступени с меньшим диаметром патрубка и более «длинной» пластиной.
Есть вариант задания для подбора оборудования для двухступенчатой смешанной схемы. Исходные данные таковы: нагрузка системы горячего водоснабжения 0,4 Гкал/ч, нагрев холодной воды с 5°
С до 60°
С, общая нагрузка системы отопления 1,2 Гкал.ч, температурный график 150-70.
Разбивая нагрузку на ступени, в соответствии с (СП 41-101-95), для заданных условий получаем исходные данные для подбора теплообменников ступеней (см. табл.).
Фактически величина NTU характеризует тот тепловой режим, на котором будет работать теплообменник. Чем больше NTU, тем больше должна быть тепловая «длина» пластины теплообменника.
В этом случаях видно, что теплообменник второй ступени должен обладать большей, почти на 50%, способностью к теплосъему (тепловой «длиной»), чем теплообменник другой ступени. Кроме того, расходы по греющей стороне обеих ступеней отличаются почти в 3 раза. Это означает, что если для теплообменника второй ступени достаточны патрубки Ду32, то для теплообменника первой ступени патрубки должны быть больше, не менее Ду50.
Пакет пластин
Вышесказано, моноблок это, по сути, два теплообменника, расположенных в одной раме. А значит, и два пакета пластин, размещенных в одной раме, поделённые разворотной пластиной, имеющей два (верхних или нижних) глухих отверстия порта. Зачастую ближе к неподвижной плите находится пакет второй ступени, а за ней пакет первой ступени. Из-за разных функций, выполняемых этими пакетами (см. выше), они имеют разную компоновку и количество пластин. И так как все эти пакеты находятся в одной раме, есть возможность того, что в процессе сервисного обслуживания произойдет ошибка при сборке всего пакета пластин моноблока. То есть, если после разборки моноблока пакеты поменять местами или неправильно их скомпоновать то, вновь собрав аппарат, мы не получим от него заложенных тех характеристик, которые заложены в него изначально.
Таблица. Данные для подбора теплообменников.
С двумя теплообменными аппаратами ситуация проще. В этом случае, даже неправильно собрав весь пакет, мы не получим такого колоссального снижения мощности, расходов и изменения гидравлического сопротивления, как с моноблоком.
В итоге
Плюсы и минусы пластинчатого теплообменника с моноблочной компоновкой:
Плюсы:
1. Небольшая стоимость.
2. Моноблок немного компактнее двух теплообменников.
Минусы:
1. Сложный монтаж и неудобства в облуживания из-за трубопровода на прижимной плите.
2. Меньшая надежность.
3. Менее продуктивная работа.
4. Требовательность к сборке пакета пластин теплообменника.
Загрузка...