Пластинчатые теплообменники: обзор
.
Если просто разместить над огнём наполненную бочку, то, конечно, вода в ней нагреется и, в конце концов, закипит. Но сколько при этом будет сожжено топлива, сколько уйдёт в дым, а сколько – на нагрев, и нужна ли именно такая горячая вода для отопления или бытовых нужд? Поэтому, чтобы максимально эффективно «снять» тепло с дров, угля или газа и рационально распределить между потребителями, используют теплообменники.
Что такое теплообменник?
Вообще, теплообменник – это любое устройство, где переходит передача тепла от горячей среды к холодной. Рубашка твердотопливного котла с оребрением в топке – тоже теплообменник, как и батарея в комнате, как и огромная градирня. Но в данной статье мы поговорим о пластинчатых теплообменниках, которые чаще используются в быту и промышленности:
- для систем отопления и ГВС;
- для систем охлаждения (воздуха, масла, холодильные агрегаты).
Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника
Узор каналов (угол рельефа) влияет на скорости потоков, их турбулентность и способность устройства самоочищаться.
Существуют разборные пластинчатые теплообменники и паяные, неразборные. У каждого вида свои особенности и сфера применения.
Разборные теплообменники
Разборные устройства состоят из пакета пластин, собранных между прижимными плитами и стянутых болтами (шпильками). Направление потоков в таких теплообменниках определяется укладкой EPDM-уплотнителя. Данный материал работает в диапазоне от – 30 °С до + 160 °С с водой, паром и другими средами без минеральных масел, то есть в бытовой сфере. Возможно использование NBR (нитриловой резины) для теплоносителей с маслами и при температурах от – 30 °С до + 120 °С, или фторкаучука FKM для агрессивных сред от -20 °С до +200 °С. Срок службы EPDM при рабочих температурах до 100 °С составляет 8-12 лет.
Внешний вид разборного пластинчатого теплообменника, уплотнение и принцип его укладки.
Преимущества и недостатки разборных теплообменников
Очевидное преимущество – ремонтопригодность: достаточно легко поменять не только уплотнение, но и пластины, или изменить их количество, то есть подобрать оптимальные параметры для конкретной системы отопление-ГВС. Также упрощается чистка каналов. К недостаткам относятся ограничения по рабочим температурам, давлению и химическому составу сред.
Паяные теплообменники
По периметру каждая пластина имеет отбортовку, по которой идёт пайка, пропаиваются в вакуумной печи также и опорные точки с помощью тонкой медной фольги. Для агрессивных сред используется никелевый припой. Для высокорасходных потоков с низкой теплопередачей (например, газ) используют пластины L-типа, для хладагентов или воды, где сравнительно малый расход, но нужен большой теплообмен – H-тип.
Внешний вид паяного теплообменника и разрез.
Преимущества паяных теплообменников
-
Надёжное герметичное соединение пластин, чего не могут обеспечить уплотнения, а значит, повышение рабочих параметров – давления, температур.
-
Использование в разных средах – от подогрева воды до пищевой и химической промышленности.
-
Компактность моноблока.
-
Самоочистка каналов.
Неразборная конструкция влечёт за собой два существенных недостатка: невозможность ремонта и невозможность изменения мощности. Как правило, паяные теплообменники поставляются готовыми типоразмерами по каталогам производителя.
Как подобрать теплообменник?
Если рассчитывать устройство «с нуля», то расчёт включает примерно два десятка формул и ещё больше коэффициентов. Обычно производители предлагают готовый модельный ряд из наборов стандартизированных пластин на заданные мощности – 20 кВт, 30 кВт и т. д. Для разборных теплообменников возможны вариации с количеством пластин, чтобы максимально приблизить эффективность к расчётной.
Для подбора теплообменников оперируют следующими данными для каждой стороны, греющей и нагреваемой:
-
расход в м3/ч;
-
входная и выходная температуры;
-
максимальное давление;
-
допустимый перепад давления;
-
тепловая мощность.
Зачастую производители (например, SWEP) предоставляют специальное программное обеспечение для расчёта, или же калькулятор на сайте. Но даже в таких случаях мы рекомендуем обратиться к специалисту, который учтёт все факторы в данной системе отопления-ГВС.