Пластинчатые теплообменники являются наиболее эффективными по сравнению с традиционными пластинчатыми

Пластинчатые теплообменники широко используются в пивоварении и пищевой промышленности. Их применение гарантирует отличное качество приготовляемых продуктов, соответствие их отраслевым стандартам. Основное достоинство пластинчатых устройств – высокий КПД: они быстро охлаждают большие объемы жидкости.

В Саранске комплексно осваиваются новые территории, в том числе ведется активное строительство объектов социальной инфраструктуры. В рамках федеральной программы «Новая школа» в 2016 г. построена средняя школа на 1450 мест в жилом микрорайоне «Юбилейный». Проект представляет собой 3 учебных корпуса для начальной и старшей школ, в комплекс входят 2 спортивных зала и зал для занятий хореографией, а также 2 бассейна — большой и малый.

Перед геподрядчиком ГКУ «Управление капитального строительства Республики Мордовия» была поставлена задача в кратчайшие сроки спроектировать и построить объект. Генеральным проектировщиком выступило ОАО «Мордовский институт инженерных изысканий и проектирования». К проектированию теплотехнической части проекта приступили в середине августа 2016 г. и уже к началу сентября был выдан готовый согласованный проект. Столь высокие темпы обеспечило привлечение к работе еще 3-х проектных организаций, а главное — применение типовых технических решений «Данфосс» по автоматизации систем теплоснабжения. Предложенное оборудование полностью соответствует отечественным строительным стандартам и современным показателям по энергоэффективности. За счет автоматизации обеспечено высокоточное регулирование, качественное теплоснабжение и соблюдение санитарных норм по отоплению и горячему водоснабжению. Рациональное теплопотребление ведет к экономии бюджетных средств, выделяемых на функционирование социального объекта.

Схемы ИТП в трех корпусах школы представлены в многофункциональном варианте. В каждом применены БТП заводского изготовления, в составе которых блоки системы отопления, системы вентиляции и системы горячего водоснабжения. Среди основных компонентов БТП регулирующие клапаны VFM2 с электроприводами типа ARV, теплообменные аппараты серии HH «Данфосс-Ридан», шаровые краны JIP Standart. Погодозависимая автоматика — контроллеры ECL 210, 310 с ключами A231, A368 — обеспечивает регулирование температуры теплоносителя на подаче в систему отопления и горячего водоснабжения в соответствии с потребностями здания и в зависимости от температуры наружного воздуха. Данная разработка также позволяет подключить ИТП к системе диспетчеризации для удаленного контроля над работой систем теплоснабжения. Отдельно были запроектированы два БТП для 2-х бассейнов, рассчитанные на подогрев теплых полов.

Все БТП в течение 5-6 недель были изготовлены  и отгружены на объект. Благодаря блочному решению за 1-2 рабочих дня БТП были установлены в помещениях для тепловых пунктов и подключены ко всем инженерным системам.

Alfa Laval представила новый паяный пластинчатый теплообменник AC65 на первом онлайн-мероприятии “Alfa Laval Net-Zero”, где были показаны последние разработки в области энергоэффективности, экологически чистой энергии и экономики замкнутого цикла. AC65 производится на современном заводе Alfa Laval в городе Сан-Бонифачо в Италии, его выпуск был обусловлен растущим спросом на теплообменники нового поколения для тепловых насосов большой мощности.

Alfa Laval каждый год поставляет миллионы эффективных теплообменников для котлов, а также сотни тысяч высокопроизводительных теплообменников премиум-класса – на рынок тепловых насосов. Однако, рынок теплового оборудования стремительно меняется: постепенно на смену котлам приходят тепловые насосы. Эта динамика создает растущий спрос на теплообменники для тепловых насосов, такие, как новый AC65 от Alfa Laval.

Максимальная эффективность

Вытянутый и плоский корпус AC65 выдерживает высокую тепловую нагрузку, гарантируя, что теплообменник может функционировать не только как высокоэффективный испаритель, но и отличный конденсатор.

Преимущество AC65 обеспечивают несколько уникальных особенностей конструкции. Первая из них – асимметричные пластины FlexFlow™, которые позволяют минимизировать заправку хладагента в испарителе, снижая общую стоимость при использовании синтетических хладагентов. В оборудовании, использующем пропан, — набирающий популярность природный хладагент — эта функция ещё важнее, поскольку количество пропана, которое можно использовать в одном блоке, строго ограничено.

Асимметричный профиль также снижает перепад давления на выходе из теплообменника, что позволяет использовать насос меньшего размера и потреблять меньше электроэнергии.

Вторая важная особенность AC65 – распределительная система DynaStatic™. DynaStatic™ — новейшая распределительная система, разработанная Alfa Laval. Эта технология позволяет корректировать распределение хладагента, а значит адаптировать AC65 к будущим тенденциям и потребностям клиентов, включая изменения в требованиях к эксплуатации, использование новых хладагентов и другие запросы. Помимо большой длины AC65 также гарантирует высокую эффективность испарителя, поскольку обеспечивает правильное распределение поступающих жидкости и газа по поверхности пластин.

Перспективная инвестиция

«AC65 можно адаптировать к будущим потребностям клиентов, включая изменения в требованиях к эксплуатации, использование новых хладагентов и другие запросы. Уникальные характеристики теплообменника AC65 делают его надёжной инвестицией для наших клиентов», — говорит Фредрик Экстрем, президент подразделения «Паяные и сварные пластинчатые теплообменники» Alfa Laval.

«AC65 производится на новом заводе Alfa Laval в Сан-Бонифачо, который обеспечивает большие объёмы производства и высокое качество продукции благодаря использованию станков и оборудования нового поколения, соответствующих требованиями Индустрии 4. 0, — продолжает он. Благодаря находящейся на территории завода современной термической лаборатории и увеличенной в два раза производственной площади, Сан-Бонифачо позволяет безопасно тестировать все новые хладагенты, включая легковоспламеняющиеся, такие как пропан».

Паяные теплообменники серии AC

Паяные пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники Alfa Laval с применением медной пайки представляют собой компактные, эффективные и не требующие технического обслуживания решения для процессов нагрева, охлаждения, испарения и конденсации в самых разных областях применения. Каждый теплообменник предназначен для оптимизации режима работы и обладает рядом уникальных характеристик, обеспечивающих превосходные тепловые показатели и максимальную надёжность. Это обеспечивает максимально возможный срок службы, даже в условиях чрезвычайно высокого давления. Идеальное решение для использования с природными хладагентами благодаря компактным размерам, оптимизированной конструкции пластин и высокому расчётному давлению.

Незапланированные простои причиняют убытки. Главная причина — это отказ оборудования. В обрабатывающих отраслях, таких как химическая промышленность, среднегодовые затраты на незапланированные простои достигают 5 % всего объема производства. В нефтехимической промышленности — 2-5 %.

В производственных отраслях со сложными технологическими процессами пластинчатые теплообменники использовать выгоднее по сравнению с кожухотрубными по нескольким причинам. Во-первых, у пластинчатых теплообменников повышенный коэффициент теплопередачи, потому что в них жидкость перемешивается сильнее (турбулентный поток). В результате оборудование отзывчивее реагирует на изменение нагрузки, одновременно снижается потребление энергии и увеличивается рекуперация тепла. Во-вторых, пластинчатые теплообменники меньше загрязняются, чем кожухотрубные (также из-за повышенной турбулентности потока внутри каналов).

Прокладки в разборных пластинчатых теплообменниках традиционно изготавливают из высокопрочной резины. Разрушение прокладок и коррозия материалов вызывают утечки.

Причины утечек через прокладки

• Неправильная затяжка крепежа;
• Неправильная установка пластин;
• Скачки давления;
• Неподходящий материал прокладки;
• Продолжительное воздействие повышенного давления или температуры.

Внешняя утечка приводит к утрате продуктовой среды и незапланированным простоям. Также это приводит к экологически опасным разливам.

Свойства резиновых прокладок ограничены предельно допустимой температурой эксплуатации, которую нельзя превышать, чтобы сохранить характеристики материала. Если температура рабочей среды приближается к предельной или превышает это значение в течение продолжительного времени, прокладки расплавляются или становятся хрупкими. Это состояние также вызывает сплющивание прокладок, что приводит к утечкам и непредвиденным расходам на техническое обслуживание и незапланированные простои оборудования.

По оценкам экспертов по надежности, незапланированные простои в обрабатывающих отраслях обходятся в 10 раз дороже плановых. Кроме того, что незапланированные простои снижают производительность и прибыльность предприятий, опасен разрушительный вред экологии.

Сварные пластинчатые теплообменники

Сварной пластинчатый теплообменник лучше противостоит химическим веществам и экстремальным температурам. Сварные пластинчатые теплообменники герметично изолированы с помощью дуговой сварки неплавящимся электродом в защитной атмосфере инертных газов (TIG) без присадочных металлов. Преимущества сварных теплообменников заключаются в практически полном отсутствии утечек. Прочность сварки многократно превышает предел прочности прокладок.

Дуговая сварка часто используется в высокотехнологичных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая и автомобильная, из-за прочных и качественных сварных швов на тонких материалах. Помимо высококачественных соединений, дуговая сварка редко оставляет дефекты. Многие конструкционные материалы, такие как нержавеющая сталь, кислотостойкие стали, титан и никелевые сплавы свариваются.

Полностью сваренные пластинчатые теплообменники идентичны по свойствам разборным пластинчатым теплообменникам. Установки противотока спроектированы таким образом, что жидкости внутри теплообменника движутся разнонаправленно друг другу. Повышается производительность теплообменника по сравнению с поперечным потоком. Противоток создает равномерный перепад температур по пути движения жидкости.

Факторы производительности

В дополнение к увеличенной тепловой мощности за счет противотока, сварные пластинчатые агрегаты показывают положительные характеристики в сложных условиях.

Во-первых, сварные теплообменники выдерживают экстремальные температуры и устойчивы к тепловым ударам. Любое из этих условий повреждает разборный теплообменник и приводит к незапланированным простоям.

Во-вторых, сварные пластинчатые теплообменники обслуживают реже, поскольку нет прокладок. Расположение пластин сварных пластинчатых теплообменников выстраивается в соответствии с технологическим процессом, независимо, однопроходное ли устройство с впускными и выпускными соплами на одной стороне или многопроходное, чтобы уменьшить температурные сближения горячей и холодной текучих сред. В любом случае количество соединений трубопроводов сведено к минимуму, чтобы проще обслуживать.

В-третьих, у пластинчатых теплообменников узкие проточные каналы. Благодаря повышенной производительности и меньшему объему жидкости, снижаются эксплуатационные расходы.

Наконец, пластинчатые теплообменники небольшие и компактные. Устройства занимают меньше площади и легче по весу, чем кожухотрубные конструкции.

Сварные пластинчатые теплообменники доказали свою надежность и производительность на нефтеперерабатывающих заводах и других предприятиях со сложными технологическими процессами.

Применение в пивоварении

Для приготовления пива необходимо нагреть сусло до высокой температуры. Но для запуска брожения, перед добавлением дрожжей, сырье обязательно нужно охладить. Одноклеточные грибы, которыми являются дрожжи, живут и «работают» только в теплой воде (5–25 °С). При этом перед производителем остро встает вопрос о необходимости подбора оборудования для снижения температуры сусла. Одно из решений – использование пластинчатого теплообменника.

С его помощью можно не только охладить сырье, но и нагреть его – такая функция используется для поверхностного кипячения или пастеризации пенного напитка.

Теплообменник при изготовлении пива несет такие функции:

Конструкция

Теплообменник разборного типа представляет собой стальную прямоугольную конструкцию, размещенную на несущей стойке. Он состоит из двух направляющих, на которых закреплены пластины из нержавеющей стали, зафиксированные прижимными плитами.

Пластины – это цельные изделия без сварных соединений и стыков. Шланги подсоединяются через штуцеры из нержавейки.

Основные элементы пластинчатого теплообменника:

• комплект пластин с уплотнительными элементами;
• планки прижимные (подвижная и неподвижная);
• штуцеры для подключения шлангов.

Кожухотрубные теплообменники

Если вы когда-либо исследовали продукты с жидкостным охлаждением, то, возможно, сталкивались с двумя вариантами: кожухотрубными или пластинчатыми теплообменниками. Как кожухотрубные, так и пластинчатые теплообменники работают по одним и тем же принципам, обмениваясь теплом между двумя жидкостями посредством теплопроводности, но с очень разными методами конструкции. Решение о том, что лучше для вас, может быть трудным, если вы не понимаете преимуществ того или другого дизайна. Состоит из пучка маленьких трубочек внутри большого цилиндра (или оболочки). Кожухотрубные теплообменники — это простая, но эффективная конструкция, принцип действия которой существует уже более 100 лет. Они могут быть изготовлены по низкой цене, даже при небольших объемах, благодаря своей простоте и гибкости. Они идеально подходят для применения там, где требуется регулярное техническое обслуживание и техобслуживание, например в морской среде, поскольку большинство конструкций легко демонтируются.

Преимущества кожухотрубных теплообменников

• Меньшие конструкции могут быть более дешевыми;
• Гораздо проще в обслуживании;
• Уплотнительные кольца также делают их дешевыми в обслуживании;
• Лучшее решение для охлаждающей жидкости морской воды или других жидкостей, подверженных риску засорения в узких пространствах;
• Может обеспечить лучшие варианты установки (трехпроходные, двухпроходные конфигурации коллектора и т. д.);
• Идеальное решение для гидравлических блоков питания, горнодобывающего оборудования, судов с охлаждением морской водой и отопления плавательных бассейнов.

Хотя принцип действия пластинчатых теплообменников очень похож на кожухотрубные, конструкция их сильно отличается. Вместо пучка труб пластинчатые теплообменники используют несколько слоев плоских пластин, уложенных друг на друга, чтобы создать ряд каналов для потока жидкостей. Они часто могут быть более компактными и иногда более дешевыми, чем оболочка и труба, но не обладают такой же гибкостью конструкции, как кожухотрубчатые. Однако их полная конструкция из нержавеющей стали делает их идеальными для таких применений, как пищевая промышленность и фармацевтическое производство.

Преимущества пластинчатых теплообменников

• Более компактная конструкция
• Более дешевый вариант везде, где требуется нержавеющая сталь
• Более высокие возможности рабочего давления
• Более высокие температурные возможности
• Идеально подходит для небольших систем централизованного теплоснабжения, охлаждения напитков, пищевого и фармацевтического производства, а также для низкотемпературного охлаждения масла.

Разница между теплообменниками

• В пластинчатом теплообменнике высокий коэффициент теплопередачи, поскольку различные гофрированные пластины инвертированы друг с другом, образуется сложный путь потока, так что жидкость течет трехмерно в пути потока между гофрированными пластинами и может быть получена при низком числе Рейнольдса (обычно Re=50-200). Турбулентный поток, поэтому коэффициент теплопередачи высок, как правило, считается в 3-5 раз выше кожухотрубного типа;
• Логарифмическая средняя разница температур велика, а терминальная разница температур малаВ кожухотрубном теплообменнике две жидкости протекают в трубном и кожухотрубном процессах соответственно, что обычно является поперечным потоком, а логарифмический средний поправочный коэффициент разности температур невелик, а пластинчатые теплообменники в основном являются режимами стокового или противоточного потока, и поправочный коэффициент обычно составляет около 0,95. Кроме того, поток холодной и горячей жидкости в пластинчатом теплообменнике параллелен теплообменной поверхности и нет обводного потока, что делает пластинчатый теплообменник Разница температур в конце устройства мала, теплообмен для воды может быть ниже 1 ° C, а кожухотрубный теплообменник обычно составляет 5 ° C;
• Мелкопластинчатый теплообменник имеет компактную конструкцию, а площадь теплообмена на единицу объема в 2~5 раз больше, чем у кожухотрубного типа. Это не то же самое, что тип оболочки и трубки, и место обслуживания для извлеченного трубного пучка зарезервировано. Теплообменная емкость пластинчатого теплообменника составляет около 1/5~1/8 кожухотрубного теплообменника;
• Легко изменить зону теплообмена или комбинацию процессов. До тех пор, пока несколько пластин добавляются или уменьшаются, цель увеличения или уменьшения площади теплообмена может быть достигнута. Изменяя расположение пластин или заменяя несколько пластин, можно достичь требуемой технологической комбинации. Для адаптации к новым условиям теплообмена площадь теплопередачи кожухотрубного теплообменника увеличить практически невозможно;
• Толщина пластины легкого пластинчатого теплообменника составляет всего 0,4~0,8 мм, в то время как толщина теплообменной трубы кожухотрубного теплообменника составляет 2,0~2,5 мм, а тип кожуха-оболочки больше, чем у пластинчатого теплообменника. Каркас намного тяжелее, а пластинчатый теплообменник обычно составляет лишь около 1/5 веса оболочки;
• Низкая цена С таким же материалом, пластинчатый теплообменник примерно на 40-60% ниже, чем тип оболочки и трубы под той же площадью теплообмена.

Сравнение при перепаде температур

В определенных условиях, когда существует значительный перепад температур между охлаждающей средой и охлаждаемой жидкостью, кожухотрубный теплообменник часто является более экономичным охлаждающим решением по сравнению с пластинчатым теплообменником. Это происходит из-за малого пути потока внутри пластинчатого теплообменника, который создает значительное количество турбулентности, приводящей к высокому перепаду давления внутри агрегата.

Как следует из названия, пластинчатые теплообменники изготавливаются из серии тонких металлических пластин. Обычно изготовленная из нержавеющей стали, каждая пластина содержит сложный прессованный узор, и для обеспечения водонепроницаемости устройства резиновые прокладки «прослоены» между всеми металлическими пластинами, которые затем сжимаются вместе в жесткую раму, образуя расположение параллельных проточных каналов с чередующимися горячими и холодными жидкостями.

В отличие от этого, кожухотрубные теплообменники состоят из двух основных компонентов: наружного корпуса (или кожуха) и трубчатого сердечника (или пучка) внутри кожуха. Охлаждающая среда течет через сердечник трубы, в то время как горячая жидкость поступает в оболочку через впускное отверстие, проходя через ряд перегородок снаружи сердечника трубы и вокруг него, прежде чем покинуть оболочку через выпускное отверстие. Для максимальной эффективности теплопередачи горячая и холодная жидкости перемещаются в направлении «противотока» через теплообменник. О принципах работы и условиях эксплуатации пароводяных теплообменников читайте в нашей статье.

Хотя пластинчатые теплообменники могут быть довольно компактными и иметь возможность увеличиваться в размерах, если требования к охлаждению изменятся, их обслуживание будет более дорогостоящим, чем эквивалентный кожухотрубный теплообменник, поскольку, как правило, резиновые прокладки стареют, твердеют и нуждаются в замене каждые 2 года.

Это трудоемкое и дорогостоящее упражнение, выводящее теплообменник из эксплуатации на более длительные сроки. Кроме того, обнаружение утечек может быть более сложным и требует квалифицированной рабочей силы для выполнения работ. И, благодаря большему сопротивлению потоку воды внутри теплообменника, повышается вероятность загрязнения, что снижает эффективность установки.

В отличие от этого кожухотрубные теплообменники чрезвычайно просты в обслуживании; снятие торцевых крышек открывает сердечник трубы, который может быть извлечен для очистки и планового технического обслуживания. Эффективность теплопередачи качественного кожухотрубного теплообменника, чрезвычайно высока, в то время как сами агрегаты прочны и обеспечивают длительный срок службы. Кожухотрубные теплообменники также могут использоваться с самыми требовательными охлаждающими средами, включая морскую воду и богатую минералами или загрязненную воду. Подробнее о потерях в теплообменниках вы сможете узнать в статье у нас на сайте.

Кожухотрубные теплообменники по-прежнему являются предпочтительным вариантом для многих инженеров из-за простоты обслуживания и их совместимости для использования с охлаждающими жидкостями морской воды. Если вы хотите использовать пластинчатый теплообменник с морской водой, то это должен быть пакет пластин с из титана, поэтому стоимость часто выше, чем эквивалентная оболочка и труба (даже с титановыми трубами!).

Наши специалисты подберут Вам оптимальный теплообменник исходя из Ваших параметров.

Применение в пищевой промышленности

В пищевой промышленности пластинчатые теплообменники Ридан и других производителей используются давно и достаточно активно. Приготовление большинства напитков, продуктов питания невозможно без их применения.

Основные технологические процессы такие:

• Пастеризация молока. Это непрерывный процесс, означающий уничтожение находящихся возбудителей опасных для человека заболеваний. Молочные теплообменные аппараты производятся из высококачественных материалов, имеющих бактерицидные свойства.
• Пастеризация вина. Из-за высокой вероятности присутствия различных микроорганизмов в сырье, приготовляемый напиток нужно пастеризовать. Этот процесс важен для дозревания молодых вин, так как улучшает их органолептические свойства.
• Пастеризация соков. Цель процесса та же – удаление из сырья микроорганизмов, увеличение срока годности, качественная очистка продукта.

Пластинчатые теплообменники эффективно работают даже при малых перепадах температур. Для моделей, применяемых в пищевой промышленности, требуется тщательный уход и очистка по причине строгого лабораторного контроля готовой продукции.

Применение в производстве масла

В процессе изготовления растительного масла пластинчатый теплообменник применяется для рафинации продукта. В качестве используемой для нагрева среды выступает пар, вода либо ранее прошедшее очистку масло. Также теплообменные аппараты задействованы в процессах дезодорации, отбеливания, охлаждения (винтеризации).

Последний процесс протекает в два этапа:

• Охлаждение масла проточной водой до 30–40 °С.
• Понижение температуры до 6–8 °С.

Высокий показатель рекуперации (сокращение энергопотребления) обеспечивается точным побором модели теплообменника.

Несмотря на имеющиеся недостатки, пластинчатые теплообменники Alfa Laval и других производителей в плане энергоэффективности превосходят другие типы оборудования, применяемые для охлаждения сырья. Использование аппаратов такого типа позволяет ускорить пастеризацию и другие технологические процессы, из-за чего получили широкое распространение в пищевой промышленности.

Пластинчатый теплообменник

Пластинчатый теплообменник передает тепло от одной среды к другой с помощью одинаковых тонких пластин, изготовленных из титана или нержавеющей стали. Они удерживаются вместе с помощью тонкого зазора, поддерживаемого прокладочным материалом из резины и асбестового волокна. Они очень компактны и имеют дополнительное преимущество переменной емкости.

Из-за своей простой конструкции и большой поверхностной области пластины легко очистить и работать с теплообменным аппаратом. Он в основном состоит из шести основных частей, а именно: прижимная пластина, каркасная пластина, уходная штанга, направляющая штанга, пакет пластин и опорная стойка. В совокупности они образуют теплообменник пластинчатого типа, состоящий из пакета пластин из гофрированных металлических пластин с отверстиями для прохода текучей среды.

Пакет пластин удерживается на месте парой пластин; та, которая неподвижна, называется рамной пластиной, а та, которая может двигаться, называется прижимной пластиной. Даже количество пластин в пакете не является фиксированным, а определяется такими факторами, как расход, разность давлений, рабочая температура, типы жидкости и стоимость установки.

Одна металлическая пластина может иметь высокий или низкий тетра-рисунок, который способствует эффективному теплообмену между жидкостями. Эти типы гофрированных структур создают турбулентность в потоке, создавая гораздо лучший теплообмен между двумя средами. Плиты собраны таким образом, что горячее средство пропускает на одной стороне плиты пока холодные потоки на другом. Для лучшего теплообмена через металлическую пластину среды текут во встречном параллельном направлении.

Принцип работы

Пластинчатый теплообменник работает по простому принципу теплопроводности и второму закону термодинамики. Он в основном состоит из пакета пластин с четырьмя отверстиями для входа и выхода теплой и холодной среды. Эти теплые и холодные среды протекают по альтернативным каналам; с различными средами на противоположных сторонах пластины. Прокладка вдоль гофрированной пластинчатой структуры защищает среду от смешивания или перетекания на другую сторону пластины.

Две текучие среды в системе следуют по встречному пути потока: одна жидкость входит сверху, выходя снизу, а другая входит снизу и выходит сверху. Скорость потока контролируется в системе, чтобы избежать негативных последствий турбулентного потока, таких как эрозия. Тип и длина пластины выбираются в соответствии с требованиями заказчика; скорость теплообмена и его эффективность зависят от размера и толщины металлической пластины.

https://youtube.com/watch?v=sg3C9Xj-Vac%3Ffeature%3Doembed

С серией пластин, сделанных с очень тонким зазором; тонкий слой жидкости образуется по обе стороны металлической пластины. Это обеспечивает большую площадь поверхности для теплообмена. Пластина может иметь различную гофрированную структуру в зависимости от требуемой эффективности расхода и разницы температур между жидкостями. При правильной работе можно добиться теплопередачи с разницей температур всего в один градус.

Распределение потока пластинчатого теплообменника

Простейшим типом устройства пластинчатого теплообменника является тот, в котором обе жидкости имеют только один проход, поэтому никаких изменений в направлении потоков жидкости не происходит. Этот тип известен как однопроходная схема 1-1 и делится на два подмножества: встречный поток и параллельный поток.

Заметным преимуществом однопроходной компоновки является то, что входы и выходы жидкостей могут быть установлены на неподвижной плите, что позволяет легко обслуживать и чистить оборудование, не прерывая работу трубы. Эта конструкция известна как U-образное расположение и является наиболее распространенной однопроходной конструкцией. Другой однопроходной конструкцией является Z-образная компоновка, в которой имеются входы и выходы жидкостей через обе концевые пластины.

Встречный поток, где токи текут в противоположных направлениях, обычно предпочтительнее параллельного потока, где токи текут в том же направлении из-за более высокой достижимой тепловой эффективности.

Многопроходные устройства также могут быть использованы для увеличения скорости теплопередачи или потока жидкости. Эти устройства обычно требуются в тех случаях, когда существует значительная разница между расходами токов. Ознакомиться с принципом работы и условиями эксплуатации пароводяных теплообменников можно в статье на нашем сайте.

Теплопередача пластинчатого теплообменника

Общая скорость теплопередачи между жидкостями, проходящими через пластинчатый теплообменник, может быть выражена следующим уравнением:

где U, A и ∆Tm-общий коэффициент теплопередачи, общая площадь пластины и эффективная средняя разность температур соответственно.

Общая площадь плиты может быть рассчитана следующим образом:

Np и Ap — это количество пластин (кроме торцевых пластин) и площадь каждой пластины.

Типы пластинчатых теплообменников

Существует два основных типа пластинчатых теплообменников, включая Паяные пластинчатые теплообменники (BPHE) и Пластинчатые и каркасные теплообменники.

Пластинчатые и каркасные теплообменники

Пластины образуют каркас, в который пластины запрессовываются коллекторами и стяжными тягами в пластинчатом теплообменнике, а прокладки поддерживают уплотнение. В дополнение к их герметизирующему эффекту прокладка работает для направления потока жидкостей и помещается вдоль канавок на краях пластин.

Максимальная температура, используемая для уплотнения теплообменников, составляет от 80 до 200°C, а давление может быть поднято до 25 бар. Прокладки существуют в различных типах бутилового или силиконового каучука.

Основными особенностями данного типа теплообменника являются следующие:

• Быстрая и легкая разборка для очистки деталей и контроля операций;
• Совместимость с переменными условиями труда путем добавления или исключения тепловых пластин для изменения установленного теплового потока;
• Предотвращение загрязнения другой жидкости из-за любой утечки жидкости в результате неполного уплотнения шайб и направления ее в сторону;
• Ограничение для максимальных значений давления и температуры из-за работы прокладок;
• Возможность использования материалов, плохо приспособленных к пайке, например титана;
• Высокие затраты обусловлены конструкцией пресс-форм, прессов и всех этапов строительства;
• Высокая стоимость прокладок.

Паяные пластинчатые теплообменники не имеют коллектора, стяжек или прокладок, поскольку пластины паяются в печах при температуре 1100°C. На этапе сборки лист паяного материала (обычно медный, но также и никелевый) помещают между пластинами, плотно прижимают и затем выпекают в течение нескольких часов. Теплообменник BPHE более компактен и легче, чем теплообменник с прокладками.

Точки пересечения гофр двух соединенных пластин создают плотную сеть контактных точек, которые обеспечивают герметичность и вызывают закрученные потоки, усиливающие теплообмен. Таким образом, существует высокая турбулентность жидкостей даже при низких входных скоростях, и поток достигает от ламинарного до турбулентного при низких скоростях потока.

Мгновенно осознается, что путь, созданный флюидами, хаотичен. На самом деле поперечное сечение постоянно меняется. Основным недостатком этих теплообменников является то, что они не являются съемными. Поэтому техническое обслуживание и очистка нецелесообразны или, по крайней мере, сложны, и нет никакой гибкости, потому что количество пластин вообще не может быть изменено. Поверхность пластин гофрирована для увеличения турбулентности жидкости по каналам.

Оценка пластинчатого теплообменника

Все пластинчатые теплообменники внешне выглядят одинаково. Внутри них есть различия в деталях конструкции пластин и применяемых технологиях герметизации. Следовательно, при оценке пластинчатого теплообменника необходимо изучить детали изделий и проанализировать этапы исследований и разработок, проводимых производителем, послепродажное обслуживание и наличие запасных частей.

Важной особенностью, которую следует учитывать при оценке теплообменника, является его рифленая форма. Существует два типа гофр: промежуточные и шевронные. Как правило, большее усиление теплопередачи через шевроны происходит из-за увеличения перепада давления. Таким образом, они более используются, чем чередующиеся гофры.

Преимущества и недостатки пластинчатого теплообменника

В этом разделе мы упомянем некоторые сильные и слабые стороны пластинчатых теплообменников по сравнению с кожухотрубными теплообменниками.

• Простая разборка и различные конфигурации пластин обеспечивают гибкость пластинчатых теплообменников для совместимости с новыми технологическими приложениями путем простого добавления или удаления или перестановки пластин.
• Узкие каналы между соседними пластинами обеспечивают небольшой объем жидкости, содержащейся в пластинчатом теплообменнике. Поэтому, прибор имеет быструю реакцию к изменениям с короткими временами запаздывания так, что температуры будут охотно проконтролированы.
• Производство пластинчатых теплообменников практически недорого.
• По сравнению с 50% рекуперацией тепла кожухотрубных теплообменников, до 90% тепла рекуперируется в пластинчатых теплообменниках из-за гофр пластин и малого гидравлического диаметра, вызывающих повышенную турбулентность и высокие скорости теплопередачи.
• Для той же области теплопередачи пластинчатые теплообменники часто занимают на 80% меньше места, чем кожухотрубные теплообменники.

• Важная слабость пластинчатых теплообменников связана со стандартными пластинчатыми прокладками, которые не выдерживают давления более 25 АТМ и температуры более 160 °С, вызывающих утечку;
• Гофрированная конфигурация пластин и небольшие проточные пространства вызывают падение высокого давления из-за трения, что повышает затраты на перекачку;
• Трение между пластинами может вызвать износ и, следовательно, образование небольших отверстий, которые трудно обнаружить;
• Хотя иногда пластинчатые теплообменники могут использоваться в процессах конденсации или испарения, они не рекомендуются для газов и паров из-за ограничений пространства внутри каналов и ограничений давления;
• Другим ограничением является использование пластинчатых теплообменников при обработке высоковязких жидкостей или жидкостей, содержащих волокнистый материал, из-за связанного с этим падения высокого давления и проблем с распределением потока.

Производственный отдел kvip. su с опытом более 20 лет может предоставить:

• аудит и выезд на производство;
• настройку оборудования;
• расчеты от 2-3 часов после оставления заявки;
• гарантию от 12 месяцев;
• обоснование стоимости;
• сопровождение в дальнейшем.

Ознакомиться с нашим ассортиментом товаров Вы сможете в каталоге.

Напишите нам. Наши менеджеры свяжутся с Вами в ближайшие сроки.

В корпусе имеется по паре входных и выходных отверстий, предназначенных для подключения шлангов. По одному из них поступает горячая жидкость (сусло), по второму – холодная вода. Подача обеих жидкостей производится насосом.

Теплообменный процесс осуществляется по принципу водотока. Элементы с холодной средой и с горячей чередуются. По этой причине происходит активное взаимодействие сред с различной температурой. На выходе получают сусло, прогретое до требуемого уровня, и горячую рабочую жидкость. Сырье для производства пива перемещается в резервуар, а вода – в канализацию.

Эффективность теплообменного процесса объясняется использованием множества тонких пластин ребристой формы. Из-за этого повышается площадь контакта холодной среды с горячей, увеличивается КПД аппарата.

Пластинчатый теплообменник имеет такие преимущества:

• Скорость охлаждения (нагрева). Благодаря высокой производительности жидкость охлаждается в 4–6 раз быстрее, чем при использовании аппаратов иной конструкции.
• Полная автоматизация всех процессов изготовления продукции.
• Значительное снижение себестоимости конечного продукта.
• Размеры. Несмотря на большую полезную площадь теплообмена, размеры прибора меньше, чем у других аппаратов.
• Возможность модернизации. Комплект пластин ограничен только подвижным и неподвижным стягивающими плитами. При необходимости прижимы могут разбираться. Это позволяет добавлять дополнительные элементы.

Теплообменный разборной аппарат пластинчатой конструкции также имеет и минусы:

• Использование насоса. Эффективная работа устройства невозможна без повышенного расхода холодной воды, подаваемой внутрь под давлением.
• Частое обслуживание. Из-за небольшого расстояния между пластинами на них быстро накапливаются отложения, снижающие давление и производительность аппарата. Потому пластинчатые приборы требуют более частого осмотра, профилактического обслуживания.

Как правильно выбрать теплообменник

Теплообменники представляют собой оборудование, позволяющее без смешивания передавать тепловую энергию между двумя средами, имеющими различные температуры, через разделяющую их стенку. Теплообменники широко представлены в промышленности, поскольку передача тепловой энергии лежит в основе многих процессов (нагрев или охлаждение продукта, конденсация паров или испарение жидкостей и т. ), но они также используются для энергосбережения (восстановление потерянной энергии, оптимизация энергопотребления), автомобилях, системах отопления и кондиционирования воздуха и т.

Существует множество различных типов теплообменников в зависимости от конкретного применения, но большинство промышленных теплообменников можно разделить на две основные категории: кожухотрубные теплообменники и пластинчатые теплообменники.

• Как выбрать теплообменник?Cтандартные теплообменники представлены у многих производителей, однако если у вас есть особые требования, то теплообменник также возможно изготовить на заказ в соответствии с вашими условиями эксплуатации и окружающей средой. Ваш выбор будет зависеть от следующих факторов:
  Тип теплообменника:

  Рабочие условия, а именно температура, скорость потока и давление жидкостей на входе и выходе теплообменника.Типы жидкостей, циркулирующих в теплообменнике, и их физические и химические свойства.Ограничения, связанные с установкой и обслуживанием.На основе этих элементов производители могут помочь вам подобрать размеры и тепловую мощность теплообменника в соответствии с вашими потребностями.

• Тип теплообменника:
• Рабочие условия, а именно температура, скорость потока и давление жидкостей на входе и выходе теплообменника.
• Типы жидкостей, циркулирующих в теплообменнике, и их физические и химические свойства.
• Ограничения, связанные с установкой и обслуживанием.
• Почему стоит выбрать кожухотрубный теплообменник?Кожухотрубный теплообменник производителя BowmanКожухотрубные теплообменники появились на рынке самыми первыми, однако до сих пор широко используются в промышленности благодаря их исключительной надежности, особенно при работе с жидкостями высокого давления или высокой вязкости. Кожухотрубные теплообменники состоят из трубок, внутри которых циркулирует жидкость. Эти трубки расположены внутри кожуха, в котором содержится вторая жидкость.Кожухотрубные теплообменники могут достигать очень больших размеров и удовлетворяют высоким требованиям к теплообмену. Техническое обслуживание может быть сложнее по сравнению с пластинчатыми теплообменниками как раз по причине их размеров и возможного закупоривания трубок. Кроме того, эффективность кожухотрубного теплообменника ниже, чем у пластинчатого.Материал кожуха должен быть совместим с протекающей через него жидкостью, а материал трубок должен быть совместим с обеими жидкостями.Некоторые производители предлагают спиральные теплообменники, для которых требуется меньшая площадь.
• Почему стоит выбрать пластинчатый теплообменник?Пластинчатый теплообменник FISCHERПластинчатые теплообменники имеют много преимуществ перед трубчатыми теплообменниками. При одинаковой производительности они компактнее, легче и обладают более высокой эффективностью.Пластинчатые теплообменники могут иметь различные конструкции, но принцип действия остается одинаковым: жидкость протекает между очень тонкими гофрированными пластинами (с поперечными каналами для создания турбулентного потока), которые обеспечивают теплообмен. Жидкости могут проходить через пластины в противотоке, что повышает эффективность теплообмена. В некоторых моделях можно добавить дополнительные пластины, чтобы получить бóльшую поверхность теплообмена без значительного увеличения площади, занимаемой теплообменником.За счет турбулентного потока жидкостей эти теплообменники, как правило, являются самоочищающимися, однако в связи с турбулентностью происходят значительные потери давления обеих жидкостей.Пластинчатые теплообменники могут быть изготовлены из специальных материалов, за счет которых становятся легче и устойчивее к коррозии: например, из нержавеющей стали, из титана и т.д..Пластинчатые теплообменники можно разделить на три основных типа:

• Как правильно выбрать лазерно-гравировальный станокКакие прочие характеристики следует учесть?Какие существуют типы лазерных источников?Какую мощность лазера выбрать?Подробнее
• Какие прочие характеристики следует учесть?
• Какие существуют типы лазерных источников?
• Какую мощность лазера выбрать?
• Как правильно выбрать окрасочный пистолетКакой источник питания выбрать для пневматического окрасочного пистолета?Как выбрать подходящий окрасочный пистолет?Какую технологию распыления выбрать?Подробнее
• Какой источник питания выбрать для пневматического окрасочного пистолета?
• Как выбрать подходящий окрасочный пистолет?
• Какую технологию распыления выбрать?
• Как правильно выбрать станок для лазерной сваркиПочему стоит выбрать станок для лазерной сварки?Как выбрать источник лазерного пучка? Какую конфигурацию выбрать для сварочной машины?Подробнее
• Почему стоит выбрать станок для лазерной сварки?
• Как выбрать источник лазерного пучка?
• Какую конфигурацию выбрать для сварочной машины?

Выводы

Технический прогресс неумолим. Техника развивается, и ее новые образцы обладают, как правило, более привлекательными потребительскими свойствами. Это одинаково справедливо и про телефоны, и про теплообменники, и про любую другую продукцию. Ушли в прошлое дисковые телефоны с привязанным карандашом для записи номеров. Постепенно уходят и огромные кожухотрубные теплообменники.

Однако, на рынке есть кожухотрубные теплообменники ТТАИ, которые не только, как правило, не дороже пластинчатых, но и дают возможность существенно снижать эксплуатационные издержки. Что в условиях ограничения роста тарифа не самое последнее дело.

Мы не умаляем роль и место пластинчатых теплообменников – это действительно высокоэффективные и высококачественные теплообменные аппараты, и в ряде случаев их применение оправдано и даже оптимально. Но они не являются панацеей, и в большинстве случаев, особенно в сфере теплоснабжения, им есть более достойная альтернатива, превосходящая их по всему комплексу потребительских свойств – теплообменники ТТАИ.

Поскольку критерий истины – практика, остается сослаться на более чем 25-летний опыт эксплуатации более девяти тысяч теплообменников ТТАИ в тех самых «суровых российских условиях» и в не менее разнообразных условиях стран СНГ.

Не будем переписывать тут многочисленные отзывы эксплуатирующих организаций о теплообменниках ТТАИ – читатель может перейти по ссылке и ознакомиться с ними, а лучше позвонить и поговорить с «эксплуатацией».

В конце лишь предостережем, что на рынке появились подделки под теплообменники ТТАИ и при выборе поставщика нужно соблюдать осторожность, и с удовлетворением отметим, что плохую продукцию подделывать не будут – это бессмысленно.

Из всего вышеперечисленного можно сделать, как минимум, семь полезных выводов:

• Самый лучший и действенный вариант увеличения энергетической эффективности – каскадная компоновка пластинчатых теплообменников;
• Оценки энергоэффективности в первом приближении хоть и оптимистичны, но не всегда точны. Поэтому их нужно уточнять путем решения уравнений, которые определяют взаимосвязь между теплофизическими параметрами;
• Системы уравнений при компоновке каскадной установки теплообменников, определяющей связь теплофизических параметров, могут поддаваться не только численному, но и аналитическому решению;
• Система уравнений, определяющая связь теплофизических параметров, может быть решена только численным образом, если речь идет о комбинированной компоновке;
• Если теплообменники обладают энергоэффективностью менее 70%, то путем их комбинированной установки возможно в ограниченных пределах увеличить эффективность.
• Благодаря комбинированной компоновке риск обмерзания существенно снижается;
• Представленная схема обеспечивает оценку достигаемого снижения риска обмерзания, а также результирующей энергоэффективности любой схемы каскадного применения пластинчатых рекуператоров.

На основе материалов из журнала «ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ»