Само понятие «теплообменник» говорит о том, что устройство осуществляет теплообмен, передавая тепловую энергию от теплоносителя.
В соответствии с областью применения пластинчатый теплообменник может иметь размер от нескольких десятков сантиметров, до нескольких метров.
Какие бывают
Пластинчатые теплообменники отличаются методом сборки:
- разборные;
- паяные;
- сварные и полусварные.
Пластины выполняют главную функцию, возложенную на теплообменник. Они имеют контакт со средами, где должна изменяться температура.
Пластины внутри теплообменника имеют не плоскую, а рельефную форму. В зависимости от формы рельефа увеличивается площадь теплообмена.
Стандартные пластины имеют симметричный рельеф:
- Рифление под углом в 30 о называют жестким. Оно обеспечивает высокий коэффициент теплообмена, но при этом теряется давление.
- Рифление в 120 о обеспечивает меньшие потери давления, но при этом и теплообмен происходит медленнее.
- Пластины со средним каналом имеют рифление под углом в 60 о .
- Существуют пластины, имеющие комбинированный рельеф, с так называемым узором елочкой, дающий разные конфигурации каналов.
В один теплообменник вставляются пластины с несколькими типами рифления каналов, что обеспечивает более высокую эффективность всего агрегата.
Внутренняя организация
Основу разборного теплообменника составляет рама, состоящая из неподвижной и прижимной плит, задней стойки и двух направляющих планок. Верхняя направляющая соединяет заднюю стойку с неподвижной плитой.
Внутри рамной конструкции установлен пакет пластин, количество которых может варьироваться. Разборные теплообменные агрегаты позволяют устанавливать в них различное количество пластин, поэтому их рамы выпускаются разных размеров. На схеме показано, как устроен пластинчатый теплообменник, и как происходит движение теплоносителей.
В разборных пластинчатых теплообменниках пакет с пластинами располагается между неподвижной и прижимной плитами, и прижат к неподвижной плите при помощи резьбовых шпилек. Пластины отделены друг от друга пластичными, обеспечивающими герметизацию, резиновыми или полимерными уплотнителями. Уплотнительные прокладки в разных моделях теплообменников либо приклеиваются в специальных пазах, либо крепятся к пластине клипсовыми зажимами.
В паяных пластинчатых теплообменниках пластины соединяются между собой твердым припоем, благодаря чему отпадает необходимость в прижимных плитах и прокладках-уплотнителях. Припой скрепляет пластины между собой и обеспечивает герметизацию, благодаря чему повышается сопротивляемость высокому давлению, создаваемому между пластинами, и обеспечивается оптимальное КПД теплообмена. В сравнении с аналогичными разборными устройствами, паяные пластинчатые теплообменники имеют меньший вес и габариты.
В сварных пластинчатых теплообменниках между пластинами имеется большое количество точек сварки, обеспечивающих повышенную герметизацию. Такие теплообменники применяются для теплоносителей, которые химически агрессивны, или работают под давлением от 100 барелей и выше. В теплообменниках, взаимодействующих с разными по химическому составу средами, могут применяться пластины из различающихся металлов и марок сталей.
В полусварном пластинчатом теплообменнике пластины сварены попарно, а между парами пластин проложены резиновые или полимерные прокладки. Такое устройство пластин обеспечивает эффективность теплообменников, применяемых для охлаждения химически агрессивных теплоносителей.
Пластины штампуются из нержавеющих сталей, сходных с российской маркой 08Х18Н10Т. Затем полируются. Толщина стального листа в пластине зависит от рабочего давления в теплообменнике и может составлять 0,4-1 мм.
Принцип работы
К корпусу теплообменника подведены трубы (или трубки) – в зависимости от объема теплоносителя и размеров теплообменника.
Принцип работы теплообменника основывается на движении теплоносителя по каналам, образованным рельефной конструкцией пластин. При этом они не смешиваются друг с другом.
Таким образом, соприкасаясь с металлом пластины, одна среда отдает тепловую энергию, а другая, напротив, ее забирает. Благодаря этому перемещению теплоносителей происходит нагревание одного и охлаждение другого носителя тепловой энергии.
Где применяются
Пластинчатые теплообменники применяются не только как нагревательные устройства, но и для охлаждения. В качестве нагревающих приспособлений пластинчатые теплообменники применяются:
- в централизованных котельных;
- в солнечных установках (электростанциях),
- бытовых отопительных котлах.
Охлаждающее свойство теплообменников применяется в самых различных областях экономики:
- в энергетике;
- пищевой отрасли;
- в машино- и автомобилестроении;
- в сталелитейной индустрии и т.д.
Теплообменники нашли широкое применение и в бытовых приборах, которыми мы пользуемся повседневно.
Испарители
Испаритель — устройство, действие которого основано на принципе теплообменника.
В нем осуществляется переход жидкости в газообразное или парообразное состояние вследствие повышения температуры. Пластинчатая конструкция испарителя, как показывает практика, более эффективна и компактна, чем кожухотрубная.
Основная сфера применения пластинчатых испарителей – холодильные установки и машины, в которых осуществляется охлаждение:
- технологических жидкостей;
- воздуха и газообразных смесей;
- пара с целью конденсации воды.
[warning]Важно знать: для того чтобы кондиционер работал стабильно на протяжении многих лет, необходимо следить за чистотой испарителя. В противном случае на нем образуется «шуба» из пыли и грязи, и он перестает выполнять свою охлаждающую функцию. А это может привести к перегреву механизмов кондиционера и его выходу из строя.[/warning]
Другими словами, испарители применяются в промышленных и бытовых холодильниках, кондиционерах и сплит-системах.
Рекуператор воздуха
Рекуператор воздуха устроен по принципу теплообменника. В нем встречаются два воздушных потока — приточный и вытяжной.
Они обмениваются тепловой энергией, в результате в помещение поступает прогретый и подсушенный воздух, а уходит воздух несколько охлажденный. В летнее время все происходит наоборот.
Слово рекуператор образовалось от латинского «recuperatio», и в переводе означает «возвращать». Рекуператоры воздуха бывают трубчатые, ребристые, пластинчатые.
Таким образом, рекуператор нужен там, где наблюдается большой контраст между температурами на улице и в помещении. Он позволяет снизить затраты на обогрев воздуха зимой во время отопительного сезона и на кондиционирование — летом.
Горячее водоснабжение
В котлах отопления и горячего водоснабжения теплообменник работает по принципу подогревателя.
Пластинчатый теплообменник значительно компактнее других видов теплообменников, и поэтому в бытовых двухконтурных котлах все чаще устанавливается именно эта конструкция.
Это небольшое устройство, не более 20 см высотой, занимает в котле немного места, но:
- обеспечивает более высокий КПД;
- создает меньшие потери тепла;
- позволяет иметь возможность для промывания и реконструкции.
[advice]Следует помнить: вода, которую мы применяем в котлах ГВС и отопления жесткая, то есть содержит повышенную концентрацию извести и других соединений, откладывающихся на стенках в виде накипи.[/advice]
Поэтому необходимо при монтаже оборудования устанавливать фильтры, которые уменьшат образование накипи в проточном и отопительном теплообменниках.
Как устроен и работает пластинчатый теплообменник, смотрите в следующем видео:
