Теплообмінник пластинчастий: принцип роботи. Теплообмінники пластинчасті: пристрій

Теплообмінники — прості по конструкції пристрої, часто включаються в різного роду схеми промислового обладнання. Іноді використовуються вони і в побутових системах охолодження і кондиціонування. Як можна судити з назви, призначені ці пристрої для відбору тепла від одного середовища і передачі його іншій.

Основні різновиди теплообмінників

У спеціалізованому обладнанні можуть використовуватися різні типи таких пристроїв: виті, графітові, кожухотрубні, спіральні і т. д. Однак найбільш економічним, ефективним і популярним видом є пластинчастий теплообмінник. Принцип його роботи заснований на простій передачі тепла через метал. При цьому габарити цього різновиду обмінників невеликі, а вартість невисока. Використовуватися такі пристрої можуть в обладнанні самого різного призначення.

Особливості конструкції

Пластинчастий теплообмінник, пристрій і принцип роботи (схеми, представлені в статті, це підтверджують) якого насправді дуже прості, складається з наступних основних елементів:

Передній нерухомої плити з патрубками. Через останні потрапляють в теплообмінник обидві робочі середовища.

Верхній і нижній напрямних штанг. Ці елементи необхідні для додання жорсткості всієї конструкції. Ту ж функцію виконує задня опора пристрою.

Задній рухомої плити.

Самих пластин.

Ущільнювальних прокладок, службовців одночасно розмежувачами між пластинами.

Іноді патрубки в таких теплообмінниках встановлюються не тільки спереду, але і на задній панелі. В даному випадку все залежить від призначення пристрою і способу включення його в систему. При складанні теплообмінників застосовуються також різного роду витратні матеріали: кріпильні болти, гумові втулки і т. д.

Сучасний пластинчастий теплообмінник: принцип роботи

Функціонує пристрій цього типу за перехресною схемою. Секції по черзі заповнюються нагрівається і охолоджувальної середовищем. Теплообмін між ними відбувається через пластини. Заповнення секцій в процесі роботи пристрою забезпечують прокладки-ущільнювачі різної форми. Останні можуть або пропускати середу, або затримувати її. Як бачите, це дуже простий принцип роботи. Теплообмінники пластинчасті влаштовані так, що середовища в них переміщаються назустріч один одному. При цьому нагріваюча подається зверху і виходить в нижній патрубок, а охолоджувана, відповідно, навпаки. Таким чином функціонують всі подібні пристрої. Принцип роботи пластинчастого теплообмінника для ГВП точно такий же, як у моделей, призначених для кондиціонування, охолодження мастильних матеріалів та ін. Єдина відмінність полягає в проходять через корпус видах середовищ. У моделі для ГВП — це, відповідно, вода, в інших пристроях такого типу обмін може відбуватися між розчинами, маслами, газами і т. д.

Технічні характеристики

При виборі пластинчастих теплообмінників зазвичай звертають увагу на такі показники, як:

потужність;

витрата;

матеріал і площа пластин;

матеріал ущільнень;

робоча температура;

допустимий розмір твердих частинок в середовищах;

максимальний робочий тиск.

Пластини пристрою

Таким чином, ми з вами з'ясували, який має пластинчастий теплообмінник принцип роботи. Пристрій пластини у цього простого у використанні обладнання елементарне. В кожній є по 2 отвори під середовища. Крім цього, пластини можуть мати рельєф, що сприяє напрямом проходження рідин або газів. Товщина їх залежить від призначення, габарити пристрою і тиску в ньому.
Оскільки ці елементи конструкції обмінника постійно перебувають в агресивному середовищі, вони повинні виготовлятися з максимально стійкого до неї матеріалу. Найчастіше такі пластини роблять з нержавіючої сталі. При цьому зазвичай використовується марка 14404/AISI 316L. Така сталь містить молібден, а тому відрізняється підвищеною стійкістю до корозії, пошкоджень і дії хлоридів. У тому випадку, якщо через теплообмінник проходять не надто агресивні середовища, для виготовлення пластин можуть використовуватися і звичайні марки нержавіючої сталі. Дуже часто ці елементи роблять з титану або титан-паладію. Використовуються при їх виробництві та інші матеріали.

Ущільнювачі теплообмінників

Від якості цих елементів залежить довговічність і надійність теплообмінника. Ущільнювачі запобігають змішуванню середовищ і направляють їх по певній траєкторії. На даний момент в теплообмінниках використовується всього два різновиди таких елементів: клипсовые і клейові. Для виготовлення ущільнювачів зазвичай застосовуються матеріали на основі каучуку. Це можуть бути, наприклад, EPDM, ПВР, вітон і т. д. Клейові ущільнювачі кріпляться у спеціальних канавках на епоксидку. Клипсовые варіанти встановлюються за допомогою спеціальних фіксуючих елементів.

Потужність і витрата

Використовуватися пластинчастий теплообмінник, принцип роботи якого і конструкція зручні, може в самих різних галузях народного господарства. А отже, і потужність подібних пристроїв варіюється в досить широких межах. До теперішнього часу в різного роду опалювальних і охолоджуючих системах застосовуються теплообмінники потужністю від декількох сотень кіловат до десятків мегават. Залежить цей показник в основному від кількості використаних у пристрої пластин і їх розмірів.
Функціонувати сучасні теплообмінники цього типу можуть в діапазоні робочих температур (від -30 до 200 про З). Краще, звичайно, якщо охолоджувана і нагрівається середовища при цьому будуть достатньо чистими. Однак особливою чутливістю до цього фактору пластинчасті теплообмінники не відрізняються. У більшості моделей максимально допустимий розмір твердих частинок в середовищі становить 4 мм.

Температура і тиск

У нас в країні теплообмінники виготовляються зазвичай з ГОСТ 55118-83. Такі пристрої в більшості випадків здатні витримувати тиск до 16 МПа. Температура робочих середовищ у вітчизняних моделях при цьому може коливатися в межах -30 +180 градусів.

Сфера застосування

Пластинчастий теплообмінник, принцип роботи якого дозволяє включати його до системи самої різної конструкції, може використовуватися:

На механічному виробництві. Із застосуванням таких пристроїв охолоджуються мастильні рідини, гідравлічні і трансмісійні масла і т. д.

У поршневих і турбінних двигунів.

В енергетичних станціях.

В компресорах.

В судноплавстві. На судах теплообмінники застосовують в основному для центрального охолодження.

У легкій промисловості.

В машинобудуванні і металообробці.

В системах опалення та кондиціонування.

Сучасні пластинчасті теплообмінники, пристрій і принцип роботи яких були у всіх подробицях розглянуто нами у статті, таким чином, можна вважати обладнанням надійним, ефективним і зручним у використанні. До всього іншого, і коштують такі моделі порівняно з іншими різновидами недорого. Все це робить їх застосування в різного роду охолоджувальних та опалювальних системах більш ніж доцільним.