Выравнивание пластин на направляющих происходит автоматически. При установке пластин не нужно ничего поддерживать или подталкивать. Прокладка образует надежный барьер, предотвращающий утечку теплоносителя.
Типы, устройство и принцип работы пластинчатых теплообменников
- Теплоносители подаются на входы ТО.
- Теплоносители движутся по внутреннему периметру теплообменного аппарата, который образован пакетом пластин.
- В процессе движения, по мере соприкосновения с поверхностью пластин, более горячий теплоноситель отдает часть своего тепла нагреваемому теплоносителю.
- С выходов теплоноситель с измененной температурой поступает в систему отопления, водоснабжения или вентиляции.
- Входы и выходы теплообменников могут иметь различное сечение (у аппаратов "Ридан" диаметр до 500 мм) и соединяются с основным трубопроводом через патрубки.
Принцип работы и конструкция пластинчатого теплообменника хорошо показаны на видео ниже:
Принцип работы пластинчатого теплообменника
Типы пластинчатых теплообменников в зависимости от конструкции:
- разборный;
- паяный
- сварной;
- частично сварные.
Пластинчатые разборные теплообменники
Разборный пластинчатый теплообменник – это устройство, в котором основную функцию теплообмена между теплоносителями выполняет пакет пластин. Среды не смешиваются, благодаря попеременному расположению пластин с плотными резиновыми уплотнителями, которые образуют два контура движения.
Название "разборный" этот тип устройства получил потому, что пакет пластин не только собирается, но и разбирается во время регулярного обслуживания (промывки) или ремонта.
Конструктивная схема складного теплообменника
Складной теплообменник состоит из следующих компонентов:
- Неподвижная прижимная пластина – ключевой компонент.
- Пластины Пластины теплообменника изготавливаются из нержавеющей стали или титана и прижимаются друг к другу уплотнениями. Количество пластин зависит от технических параметров и требований к оборудованию.
- Пакет пластин – Основной функциональный элемент, формирующий внутренний контур оборудования и осуществляющий теплообмен.
- Опорная база – направляющая планка, к которой крепятся пластины при монтаже аппарата.
- Подвижная прижимная пластина – прижимает весь пакет к неподвижной прижимной плите с помощью крепежных элементов: зажимных винтов, подшипников, стопорных шайб.
- опорная рама – Вертикальный элемент, к которому крепятся направляющие балки (верхняя и нижняя опорные балки).
Структура теплообменника
Как уже упоминалось выше, конструкции теплообменников значительно различаются, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в последующих статьях.
В качестве примера рассмотрим складчато-пластинчатый теплообменник как наиболее современный и вытеснивший более старые поколения теплообменников: кожухотрубные, "труба в трубе" и другие типы.
Данный тип ТО состоит из двух основных пластин: подвижной и неподвижной оконечной. Обе пластины имеют несколько отверстий.
Отверстия, которые имеют индикацию входящего и выходящего потока, прочно укреплены специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.
Рисунок 4: Схема РПТО
При монтаже трубные элементы соединяются с входными и выходными отверстиями с помощью патрубков. Для соединения могут использоваться трубы различных диаметров и типов резьбы (современные требования предполагают использование резьбы ГОСТ № 12815 и ГОСТ № 6357). Оба имеют непосредственное отношение к устройству и его типу.
Посередине между зажимными пластинами находится набор пластин. Пластины имеют толщину всего 0,5 мм и изготавливаются из нержавеющей стали или титана методом холодной штамповки.
Все слои пластин переплетены тонкой специальной уплотнительной резиной, которая помещается между всеми слоями пластин. Резиновый материал обладает значительно повышенной устойчивостью к высоким температурам, что делает рабочие каналы полностью герметичными.
Прямые направляющие снизу и сверху фиксируют пакет пластин, а также служат направляющими при монтаже устройства. Пластины сжимаются до необходимого размера с помощью компрессионных гаек.
Принцип работы теплообменника
Передняя и задняя пластины имеют отверстия, которые соединены с системой трубопроводов. По ним теплоноситель и теплоприемник подаются в блок.
Рисунок 5: Движение теплоносителя внутри пакета пластин
Пристенный слой имеет гофрированный вид и постепенно начинает становиться турбулентным в условиях высокоскоростного потока. Каждая среда движется навстречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы избежать смешивания.
Параллельные пластины образуют рабочие каналы. Двигаясь по всем каналам, каждая среда совершает тепловой обмен и покидает внутреннюю часть аппарата. Это означает, что все пластины являются самым важным элементом из всех частей теплообменника.
Схема потока в пластинчатом теплообменнике может быть однопоточной или многопоточной, в зависимости от технических характеристик и условий применения:
Рис. 6. Схемы движения теплоносителей в пластинчатом теплообменнике в зависимости от принципа работы
Как работает теплообменник в системе отопления?
Схема отопления с теплообменником
Принцип работы пластинчатого теплообменника в системе отопления заключается в следующем:
- Нагретый теплоноситель поступает из котельной в теплообменник.
- Тепловая энергия передается через пластины теплоносителю в контуре потребителя с эффективностью до 95%.
- Затем нагретая вода поступает по трубам к радиаторам конечного потребителя.
- Использованный теплоноситель поступает в обратный теплообменник при более низкой температуре, где он повторно нагревается, проходя через пластины, и подается к радиаторам.
- Скорость потока теплоносителя во внутреннем контуре регулируется циркуляционным насосом, который установлен в обратке.
- Для компенсации потерь теплоносителя во внутреннем контуре отопления используются дополнительные насосы, которые забирают часть воды из обратки внешнего контура на ТЭЦ или котельную. Поскольку количество подпиточного материала невелико по отношению к основному теплоносителю в домашней системе отопления, качество воды в домашних трубах не ухудшается в течение всего отопительного сезона.
- В автономной системе отопления используется ряд автоматических и регулирующих запорных клапанов для постоянного поддержания необходимых параметров: температуры, расхода теплоносителя, перепада давления.
Применение
Подробные схемы подключения пластинчатых установок в системах отопления имеют смысл только в совокупности с системой ГВС, ведь в современном отоплении и водоснабжении – это два тесно связанных процесса.
Поэтому в следующих статьях мы рассмотрим применение пластинчатых теплообменников для бытового горячего водоснабжения, а затем варианты и схемы подключения теплообменников в общей системе.
Подпишитесь на нашу рассылку в социальных сетях и по электронной почте, чтобы не пропустить никакой информации.
Если вам срочно нужен теплообменник для вашей системы отопления, заполните форму ниже. Инженеры ProTeplo помогут вам выбрать лучшую модель для вашего применения.
Плюсы и минусы
Принцип работы пластинчатого теплообменника дает следующие преимущества
- Эффективная теплопередача без смешивания жидкостей (благодаря высококачественным уплотнениям).
- Возможность регулировки температуры и увеличения мощности (путем добавления пластин).
- Компактные размеры, простота установки и надежная работа.
- Уникальные особенности нагревателя включают коррозионную стойкость, минимальную потерю давления и самоочистку (жидкости проходят через турбулентный вихрь).
- Устройство позволяет одновременно использовать один источник тепла как для ГВС, так и для системы отопления. Это снижает стоимость теплоносителя и избавляет от необходимости приобретать дополнительное оборудование.
- Дом становится более автономным, так как снижается зависимость от внешних коммуникаций.
Недостатком является стоимость теплообменника. Во многих моделях (особенно от известных производителей) его вряд ли можно назвать бюджетным. Не стоит также забывать, что агрегат не является самостоятельным отопительным прибором. Для его работы используется внешний теплоноситель, нагретый до нужной температуры.
Виды теплообменников для частных домов
Сварные и полусварные теплообменники используются в промышленных целях. Они выдерживают условия агрессивных сред (например, фреонов или морской воды), высокого давления и температуры. В частном домостроении устанавливают еще два типа пластинчатых теплообменников: разборные или паяные. Каждый тип имеет свой набор характеристик.
Разъемные пластинчатые теплообменники подходят для бытового и профессионального использования. Они имеют следующие особенности:
- Складные модели состоят из чередующихся пластин и полностью ремонтопригодны; их можно снимать для технического обслуживания (удаления накипи).
- Производительность можно регулировать путем добавления или удаления пластин. Производительность системы изменяется при изменении нагрузки.
- Для изготовления теплообменника используются высококачественные материалы, обеспечивающие высокий коэффициент теплопередачи и минимизирующие потери тепла.
- Когда теплоноситель (вода) находится в движении, он создает вихревые токи и запускает процесс самоочистки.
- Если соблюдать правила эксплуатации, то складная модель прослужит 15-20 лет.
Читайте также:
Эксплуатация и обслуживание теплообменников
Паяные пластинчатые модели с монолитным корпусом встречаются реже. Их внутренний объем меньше, чем у разборной конструкции, а гофрированные пластины спаиваются между собой никелем или медью. При такой конструкции теплообменник обладает следующими преимуществами:
Выбор пластинчатых теплообменников по техническим характеристикам
При выборе пластинчатого теплообменника следует учитывать следующее
- желаемую температуру нагреваемой жидкости;
- максимальную температуру теплоносителя
- давление;
- расход теплоносителя;
- требуемый расход нагреваемой жидкости.
Производители выпускают устройства с различными техническими характеристиками. Например, популярная марка Alfa Laval имеет следующие технические характеристики.
Специализированное программное обеспечение и услуги специалистов облегчают поиск нужного агрегата. Установки обычно сконфигурированы для получения температуры жидкости на выходе 70 °C.
Области применения
Надежные и эффективные пластинчатые теплообменники используются в различных областях.
- Минерально-масляная промышленность. Подходят для охлаждения труднообрабатываемых энергетических продуктов.
- Системы отопления и горячего водоснабжения. Системы используются для нагрева жидкостей, поставляемых потребителям.
- Машиностроение и металлургия. Оборудование используется для охлаждения станков и машин.
- Пищевая промышленность. Теплообменники являются, например, частью пастеризационных установок.
- Судостроительная промышленность. Оборудование охлаждает различное оборудование и нагревает морскую воду на судах.
Это лишь малая часть областей применения теплообменников. Аппараты также используются в автомобилестроении, кислотной и щелочной промышленности и других отраслях.
Установка и подключение пластинчатых теплообменников
Небольшие размеры делают пластинчатые теплообменники простыми в установке. Только для установки более крупных аппаратов потребуется сооружение фундамента. В большинстве случаев достаточно болтовых соединений. Присоединенные трубы придают конструкции дополнительную жесткость.
Простейшая схема подключения теплообменника выглядит следующим образом.
Если в системе есть обратная линия, схема подключения будет следующей.
Холодная вода смешивается с жидкостью, протекающей через закрытый контур горячей воды. Электронный блок управления регулирует работу устройства.
Двухступенчатое подключение выглядит следующим образом.
Этот метод позволяет экономить средства. Имеющаяся тепловая энергия используется по максимуму. Лишняя нагрузка на котлы снимается.
Москва, ул. Суздальская, д. 10, стр. 2
+7 (495) 961-25-10; +7 (977) 805-31-51
[email protected]
Москва, Мурзинская ул,
лит. А, офис 403-1
+7 (812) 980-73-73; +7 (981) 710-91-00
[email protected]