Главная | Обратная связь

Пластинчатые теплообменники

На рисунке 1.5 показаны устройство и схема движения теплоносителей пластинчатого теплообменника.

Поверхность теплообмена в нем образуется собранными в блок штам- пованными пластинами, имеющими на поверхностях гофры, образующие из- вилистые щелевидные каналы шириной 3-6 мм. Теплоносители омывают противоположные поверхности каждой пластины. На передней поверхности пластин (рис. 1.6) имеются три прокладки (как правило, резиновые): одна большая фасонная для уплотнения пространства между пластинами и две ма- лые кольцевые для уплотнения отверстий, через которые поступает и уда- ляется вторая жидкость, движущаяся противотоком [1].

 

 

Рис. 1.5 Пластинчатый теплообменник:

 

а – устройство; б – схема движения теплоносителей; 1 – нечетные каналы; 2, 4 – головные плиты; 3 – четные каналы; 5 – стяжное винтовое устройство

 

Рис.1.6 Пластина пластинчатого теплообменника:

 

1, 4 – прокладки; 2, 3 – отверстия для первого теплоносителя; 5, 6 – отверстия для второго теплоносителя

После сборки всех пластин и головных плит четыре отверстия в пла- стинах образуют четыре коллектора, в два из которых подают теплоносите- ли, а через два других отводят эти жидкости, прошедшие через каналы пла- стин. Пластины собирают так, чтобы коллекторы одной жидкости сообща- лись с каналами четных пластин, а коллекторы другой жидкости с канала- ми нечетных пластин.

На рисунке 1.7 показаны потоки теплоносителей в межпластинчатых каналах. Рельеф пластины должен обеспечивать равномерное распределение потока жидкости по всей поверхности пластины, высокую турбулентность потока (даже при малых скоростях) и, в то же время, необходимую жесткость пластины.

 

 

 

– горячий теплоноситель; – холодный теплоноситель

 

Рис. 1.7 – Схема движения потоков теплоносителей в межпластинчатых каналах

 

За счет специально спроектированного инновационного профиля теп- лообменных пластин достигается высокий коэффициент теплопередачи. Кроме того, турбулентный поток в каналах способствует самоочищению по- верхности пластин от накипи и других отложений.

Соединение пластин и уплотнений устроено таким образом, чтобы кон- такт среды с уплотнениями в теплообменнике был минимальным. Это увели- чивает срок службы уплотнений.

Обычно толщина пластин составляет 0,5-0,7 мм. Современные тепло- обменники изготавливают с толщиной пластин 0,4-0,5 мм.

Легкая и компактная конструкция пластинчатого теплообменника меньше по пространству установки и весу в 3-4 раза, чем конструкция кожу- хотрубного теплообменника. Различают разборные и неразборные пластин- чатые теплообменники.

На рисунке 1.8 представлены конструкции разборных пластинчатых теплообменников Альфа-Лаваль. Разборные теплообменники поддаются ме-

ханической чистке, а также в случае изменения нагрузки поверхность тепло- обмена у разборных теплообменников можно легко изменить, добавляя или убирая определенное количество теплообменных пластин.

Рис. 1.8 – Конструкции разборных пластинчатых теплообменников Альфа-Лаваль

 

Пакет пластин размещен между опорной и прижимной плитами и за- креплен стяжными болтами. Каждая пластина снабжена прокладкой из тер- мостойкой резины, уплотняющей соединение и направляющей различные потоки жидкостей в соответствующие каналы. Равномерность теплопередачи и легкость управления техническим процессом отчасти зависит от толщины пластин теплообменника.

На рисунке 1.9 представлены конструкции неразборных пластинчатых теплообменников Альфа-Лаваль. Рабочие среды, участвующие в процессе теплопередачи, через патрубки вводятся в теплообменник. В аппарате рабо- чие среды распределяются по чередующимся каналам. Каналы, сформиро- ванные между пластинами и угловыми отверстиями, расположены таким об- разом, что две рабочие среды движутся в противоположных направлениях. В однопроходных теплообменниках все присоединительные патрубки находят- ся с одной стороны, делая установку аппарата очень удобной.

Рис. 1.9 Конструкции неразборных пластинчатых теплообменников Альфа-Лаваль

 

Недостатки пластинчатых теплообменников ограниченные давления при эксплуатации и большое число эластичных прокладок, выбор которых для ряда сред является проблемой. Для работы в средах, агрессивных по от- ношению к прокладке, и при температурах выше 200 °С применяют нераз- борные пластинчатые теплообменники, изготовляемые сваркой.

Экономичность пластинчатых теплообменников характеризуется тем,

что при одной и той же поверхности теплообмена на их изготовление требу- ется на 25-30 % меньше металла, чем на изготовление кожухотрубчатых теп- лообменников, т.е. они имеют большую удельную поверхность достигаю- щую 1500 м2/м3. В то же время благодаря значительным скоростям движения жидкости по каналам, образуемым пластинами, коэффициент теплопередачи в пластинчатых теплообменниках в 1,3-1,5 раза выше, чем в кожухотрубча- тых. К другим достоинствам теплообменника относятся малые гидравличе-

ские сопротивления, возможность легкой разборки, очистки и сборки, что обеспечивает стабильный теплообмен [5, 6].