Теплообменники — простые по конструкции устройства, часто включающиеся в схемы разного рода промышленного оборудования. Иногда используются они и в бытовых системах охлаждения и кондиционирования. Как уже можно судить по названию, предназначены эти устройства для отбора тепла от одной среды и передачи его другой.
Основные разновидности теплообменников
В специализированном оборудовании могут использоваться разные типы подобных устройств: витые, графитовые, кожухотрубные, спиральные и т. д. Однако самым экономичным, эффективным и популярным видом является пластинчатый теплообменник. Принцип работы его основан на простой передаче тепла через металл. При этом габариты этой разновидности обменников невелики, а стоимость невысока. Использоваться такие устройства могут в оборудовании самого разного назначения.
Особенности конструкции
Пластинчатый теплообменник, устройство и принцип работы (схемы, представленные в статье, это подтверждают) которого на самом деле очень просты, состоит из следующих основных элементов:
- Передней неподвижной плиты с патрубками. Через последние в теплообменник попадают обе рабочие среды.
- Верхней и нижней направляющих штанг. Эти элементы необходимы для придания жесткости всей конструкции. Ту же функцию выполняет задняя опора устройства.
- Задней подвижной плиты.
- Самих пластин.
- Уплотнительных прокладок, служащих одновременно разграничителями между пластинами.
Иногда патрубки в таких теплообменниках устанавливаются не только на передней, но и на задней панели. В данном случае все зависит от назначения устройства и способа включения его в систему. При сборке теплообменников применяются также разного рода расходные материалы: крепежные болты, резиновые втулки и т. д.
Современный пластинчатый теплообменник: принцип работы
Функционирует устройство этого типа по перекрестной схеме. Секции поочередно заполняются нагреваемой и охлаждаемой средой. Теплообмен между ними происходит через пластины. Заполнение секций в процессе работы устройства обеспечивают прокладки-уплотнители разной формы. Последние могут или пропускать среду, или задерживать ее. Как видите, это очень простой принцип работы. Теплообменники пластинчатые устроены так, что среды в них перемещаются навстречу друг другу. При этом нагревающая подается сверху и выходит в нижний патрубок, а охлаждаемая, соответственно, наоборот.
Таким образом функционируют все подобные устройства. Принцип работы пластинчатого теплообменника для ГВС точно такой же, как у моделей, предназначенных для кондиционирования, охлаждения смазочных материалов и проч. Единственное отличие состоит в проходящих через корпус видах сред. В модели для ГВС — это, соответственно, вода, в других устройствах такого типа обмен может происходить между растворами, маслами, газами и т. д.
Технические характеристики
При выборе пластинчатых теплообменников обычно обращают внимание на такие показатели, как:
- мощность;
- расход;
- материал и площадь пластин;
- материал уплотнений;
- рабочая температура;
- допустимый размер твердых частиц в средах;
- максимальное рабочее давление.
Пластины устройства
Таким образом, мы с вами выяснили, какой имеет пластинчатый теплообменник принцип работы. Устройство пластины у этого простого в использовании оборудования элементарное. В каждой есть по 2 отверстия под среды. Помимо этого, пластины могут иметь рельеф, способствующий направлению прохождения жидкостей или газов. Толщина их зависит от назначения, габаритов устройства и давления в нем.
Поскольку эти элементы конструкции обменника постоянно находятся в агрессивной среде, изготавливаться они должны из максимально устойчивого к ней материала. Чаще всего такие пластины делают из нержавеющей стали. При этом обычно используется марка 1.4404/AISI 316L. Такая сталь содержит в себе молибден, а поэтому отличается повышенной устойчивостью к коррозии, повреждениям и воздействию хлоридов.
В том случае, если через теплообменник проходят не слишком агрессивные среды, для изготовления пластин могут использоваться и обычные марки нержавеющей стали. Очень часто также эти элементы делают из титана или титан-палладия. Используются при их производстве и другие материалы.
Уплотнители теплообменников
От качества этих элементов зависит долговечность и надежность теплообменника. Уплотнители предотвращают смешивание сред и направляют их по определенной траектории. На настоящий момент в теплообменниках используется всего две разновидности подобных элементов: клипсовые и клеевые. Для изготовления уплотнителей обычно применяются материалы на основе каучука. Это могут быть, к примеру, EPDM, ПВР, витон и т. д.
Клеевые уплотнители крепятся в специальных канавках на эпоксидку. Клипсовые варианты устанавливаются посредством специальных фиксирующих элементов.
Мощность и расход
Использоваться пластинчатый теплообменник, принцип работы которого и конструкция удобны, может в самых разных отраслях народного хозяйства. А следовательно, и мощность подобных устройств варьируется в довольно-таки широких пределах. К настоящему времени в разного рода отопительных и охлаждающих системах применяются теплообменники мощностью от нескольких сотен киловатт до десятков мегаватт. Зависит этот показатель в основном от количества использованных в устройстве пластин и их размеров.
Функционировать современные теплообменники этого типа могут в диапазоне рабочих температур (от -30 до 200 оС). Лучше, конечно, если охлаждаемая и нагреваемая среды при этом будут достаточно чистыми. Однако особенной чувствительностью к этому фактору пластинчатые теплообменники не отличаются. В большинстве моделей максимально допустимый размер твердых частиц в среде составляет 4 мм.
Температура и давление
У нас в стране теплообменники изготавливаются обычно по ГОСТ 55118-83. Такие устройства в большинстве случаев способны выдерживать давление до 1,6 МПа. Температура рабочих сред в отечественных моделях при этом может колебаться в пределах -30 ... +180 градусов.
Сфера применения
Пластинчатый теплообменник, принцип работы которого позволяет включать его в системы самой разной конструкции, может использоваться:
- На механическом производстве. С применением таких устройств охлаждаются смазочные жидкости, гидравлические и трансмиссионные масла и т. д.
- В поршневых и турбинных двигателях.
- В энергетических станциях.
- В компрессорах.
- В судоходстве. На судах теплообменники применяют в основном для центрального охлаждения.
- В легкой промышленности.
- В машиностроении и металлообработке.
- В системах отопления и кондиционирования.
Современные пластинчатые теплообменники, устройство и принцип работы которых были во всех подробностях рассмотрены нами в статье, таким образом, можно считать оборудованием надежным, эффективным и удобным в использовании. Ко всему прочему, и стоят такие модели по сравнению с другими разновидностями недорого. Все это делает их применение в разного рода охлаждающих и отопительных системах более чем целесообразным.
