|
Пластинчатые теплообменники
Теплообменник предназначен для передачи тепла от одного потока жидкости или газа (далее - среды) к другому без смешения этих сред. Основная идея заключается в том, чтобы одна среда обогревала или охлаждала другую, а не сам теплообменник. Иными словами, чем массивнее теплообменник, тем он менее эффективен.
Необходимо учитывать и стоимость самого материала теплообменника: чем легче изделие, тем меньше вы платите - это особенно важно при установке теплообменников для больших тепловых нагрузок или в там, где требуются дорогостоящие коррозионностойкие материалы, такие как титан, титан-палладий или никилевые сплавы.
В кожухотрубных теплообменниках лишь небольшой процент огромной массы металла реально обеспечивает процесс теплообмена, тогда как в пакете пластин практически весь материал пластин образует высокоэффективную поверхность теплообмена. В теплообменниках используются пластины, которые наряду с экономией материала обеспечивают и наилучшую теплопередачу.
Когда две пластины повернуты друг к другу на 180 градусов, "елочные" рельефы взаимно пересекаются, образуя каналы с тупым (high), острым (low) или средним (medium) углами пересечения (см. соответственно рис. H, L, M) парами соседних пластин.
Пары пластин складываются вместе в пакет, который может состоять из пар H+H+H+M...L+L+L+L...M+L+M+L... и т.д., в зависимости от преобладания требований эффективности теплообмена или минимизации потери давления для данного приложения. Потоки сред могут быть организованы в одном направлении или в противоположных направлениях. В большинстве проектов используются потоки сред в противоположных направлениях.
Теплообменник любой конструкции представляет собой аппарат, основной функцией которого 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 ПТО как более экономичный по отношению к КТО в любом случае. Рассмотрим такие факторы более подробно.
Компактность:
Первое и одно из основополагающих преимущество 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 значительную экономию пространства для установки аппарата. Это бывает очень важным при отсутствии места для установки аппарата (например, использование теплообменников в качестве охладителей в судостроении). Для ПТО характерны очень малые тепловые потери в окружающую среду с поверхности аппарата без дополнительной теплоизоляции, сравнительно низкая стоимость пластинчатых аппаратов при очень высоком качестве используемых материалов, значительное снижение затрат на установку (основание) и обвязку аппаратов.
Снижение расхода теплоносителя:
Основным преимуществом, обеспечивающим экономичность ПТО перед КТО является то, что пластинчатые аппараты требуют на 80% меньше теплоносителя, чем аналогичные кожухотрубные. Это обусловлено тем, что скорость протекания теплоносителя в ПТО примерно в два раза ниже, чем в КТО, внутренний объем аппарата в 6 раз меньше, а коэффициент передачи тепла в 1,5-3 раза больше. Кроме того, теплоноситель проходит по 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 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 аппарату обеспечивает высокое качество теплообмена. Холодный теплоноситель в ПТО 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 ПТО в десятки раз меньше чем в КТО, что обеспечивает качественную работу автоматики, точное поддержание задания по температуре и, следовательно, - экономичность работы аппарата.
Конструкция ПТО практически обеспечивает невозможность появления внутри аппарата внутренних протечек, ведущих к смешиванию сред: любая появляющаяся протечка (кроме физического разрушения внутренней части платины) определяется визуально. Этот факт снижает утечки теплоносителя неявно, но практически всегда существующие в старых КТО.
Снижение затрат на эксплуатацию аппарата:
Ряд преимуществ конструкции ПТО перед КТО обеспечивает дополнительное снижение затрат при эксплуатации аппаратов связанное с его конструкцией и качеством исполнения. Это - высокая турбулентность потоков теплоносителя, проходящего через аппарат обеспечивает высокую сопротивляемость теплообменных поверхностей ПТО к образованию различного рода отложений, снижающих КПД теплообмена. Такой факт позволяет проводить процедуру очистки поверхностей аппарата гораздо реже, чем у КТО. Частота очистки, разумеется, зависит от условий эксплуатации аппарата. При появлении необходимости в очистке затраты на разборку и полную очистку ПТО в сотни раз ниже, чем при ремонте (очистке) КТО.
Отсутствие коррозии поверхностей и высокое качество материала аппарата увеличивает срок службы аппарата в несколько раз. Возможный ремонт ПТО сводится к замене пластины/прокладки. Высокая надежность аппаратов снижает вероятность появления потерь в результате аварийных ситуаций.
Принципы работы и конструкция пластинчатого теплообменника:
Пластинчатый теплообменник - это теплообменник поверхностного типа, в котором передача тепла от одной среды (греющего теплоносителя) к другой (нагреваемому теплоносителю) происходит через металлическую стенку, которую принято называть поверхностью теплообмена. Пластинчатый теплообменник представляет собой аппарат, поверхность теплообмена которого образована из тонких штампованных гофрированных пластин. Рабочие среды в теплообменнике движутся в щелевых каналах сложной формы между соседними пластинами. Каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей чередуются между собой (рис. 3 ).
Гофрированная поверхность пластин усиливает турбулизацию потоков рабочих сред и повышает коэффициент теплоотдачи. Контурная резиновая прокладка охватывает два угловых отверстия, через которые проходит поток рабочей среды в межпластинный канал и выходит из него, а через два других отверстия, изолированных дополнительно кольцевыми уплотнениями, встречный поток проходит транзитом. Вокруг этих отверстий имеется двойная прокладка, которая гарантирует герметичность каналов. Она сконструирована таким образом, что в случае ее повреждения, протечки можно определить визуально и заменить прокладку за короткое время. Уплотнительные прокладки крепятся к пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в аппарате образуют две системы герметичных межпластинных каналов, изолированных друг от друга металлической стенкой и прокладками - одна для греющей среды, другая для нагреваемой. Обе системы межпластинных каналов соединены со своими коллекторами и далее со штуцерами для входа и выхода рабочих сред на неподвижной плите теплообменника. Пластины собираются в пакет таким образом, что каждая последующая пластина повернута на 180° в плоскости ее поверхности относительно смежных, что создает равномерную сетку пересечения взаимных точек опор вершин гофр и обеспечивает жесткость пакета пластин.
Рама теплообменника ( Рис. 4 ) состоит из неподвижной плиты ( 1 ), стойки ( 4 ), верхней ( 2 ) и нижней ( 7 ) направляющих, подвижной плиты ( 3 ) и комплекта стяжных болтов ( 8 ).
Верхняя и нижняя направляющие крепятся к неподвижной плите и к стойке. На направляющие навешивается подвижная плита ( 3 ) и пакет пластин ( 5, 6 ). Неподвижная и подвижная плиты стягиваются болтами. У одноходовых теплообменников все присоединительные штуцера расположены на неподвижной плите.
Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатый Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатый Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатый Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник
Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатый Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатый Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник теплообменник Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатый Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник Пластинчатые теплообменники Пластинчатые теплообменники, теплообменник, пластинчатый теплообменник |
