logo
Автоматизируй с нами!
+7 (958) 756-82-62 (Viber)
+7 (962) 302-73-23 (WhatsApp)

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

Схематически конструкция показана на рисунке. Пластинчатый теплообменник – это наборная конструкция из гофрированных пластин из нержавеющей стали AISI 316 (или другой), скреплённых между двумя опорными плитами. Гофры формируют зигзагообразную систему каналов, по которым протекает теплоноситель, а также придают пластинам жёсткость. От толщины пластин зависит максимальное рабочее давление сред:

  • до 10 бар – 0,4 мм;
  • до 16 бар – 0,5 мм;
  • до 25 бар – 0,6 мм.

Для улучшения теплопередачи каналы формируют противоток, то есть теплоносители в каждом контуре движутся навстречу друг другу.

Узор каналов (угол рельефа) влияет на скорости потоков, их турбулентность и способность устройства самоочищаться.

  • Н-тип – высокая теплопередача, но и большее падение напора. Улучшенная самоочистка.

  • L-тип – меньше теплопередача, но и меньше потери давления. Быстрее загрязняются.

  • М-тип – смешанный, формируется компоновкой двух предыдущих типов пластин.

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

Пластины в паяных теплообменниках укладываются поочерёдно с противоположными углами гофров. Так формируется противоток, кроме того, точки соприкосновения также являются опорными, что увеличивает возможное рабочее давление до 45 бар.

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.