Тепло в наші будинки надходить з котельні або від центрального теплопункту, в якому холодна вода нагрівається від теплообмінника, що виконує важливу роль в системах опалення та гарячого водопостачання. В індивідуальних будинках теплообмінник пластинчастий і зовсім вважається центральним елементом системи, тому як нагрівання теплоносія виконується саме в ньому. Такі прилади можуть відрізнятися конструкцією і видом, але принцип дії - багато в чому загальний для всіх типів.
Конструкція пластинчастого теплообмінника
Призначення теплообмінників всіх видів - перетворювати непрогріту рідинну середу в нагріту (і навпаки).
Пластинчасті теплообмінники мають розбірний конструкцією, що складається з таких частин:
- нерухомої плити;
- рухомий плити;
- комплекту пластин;
- деталей кріплення, які об'єднують дві плити в єдину раму;
- нижнього і верхнього направляючого елемента круглої форми.
Розміри рам різних моделей можуть істотно відрізнятися. Вони залежать від потужності і теплової віддачі підігрівача - з великим числом пластин збільшується продуктивність приладу і, відповідно, зростають його габарити і маса.
пластини теплообмінника
Конструкція пластинчастого теплообмінника залежить від модифікації пристрою і може містити різну кількість пластин з закріпленими на них прокладками, герметизирующими канали з протікає по ним теплоносієм. Для досягнення необхідної за умовою герметичності щільності прилягання пар сусідніх прокладок однієї до іншої досить скріплення цих двох пластин з нерухомою плитою.
Навантаження, які діють на апарат, додаються головним чином на прокладки і пластини. Кріпильні деталі і рама, по суті, являють собою корпусу приладу.
Рельєфна окантовка пластин при стисненні гарантує надійне кріплення і дає конструкції теплообмінника необхідну жорсткість і міцність.
Прокладки закріплюються на пластинах за допомогою кліпсовой замку. Слід зазначити, що прокладки при їх зажатии трикулачні по направляючої. Витік теплоносія запобігає окантовкою обшлага, що створює додатковий бар'єр.
Для теплообмінників виробляються два типи пластин:
- з термічно м'яким рифленням;
- з термічно жорстким рифленням.
В деталях з м'яким рифленням канали влаштовані під кутом 30 °. Такий вид пластин відрізняється підвищеною теплопровідністю, але меншою стійкістю до тиску теплоносія.
У частинах з термічно жорстким рифленням при влаштуванні канавок дотриманий кут в 60 °. Цим пластин не властива висока теплопровідність, їх перевага - здатність переносити високий тиск в системі.
Досягнення оптимального режиму тепловіддачі можливо при комбінуванні пластин в теплообміннику. При цьому необхідно врахувати, що для ефективної роботи приладу потрібно, щоб він функціонував в режимі турбулентності - теплоносій повинен переміщатися по каналах без будь-яких перешкод. До слова, кожухотрубний теплообмінник, в якому реалізована конструктивна схема «труба в трубі» - з ламінарним режимом течії рідини.
Яка від цього вигода? При ідентичних теплотехнічних параметрах пластинчастий прилад має менші в кілька разів розмірами.
Прикріплення прокладок до пластин виконується переважно кліпсовой з'єднанням, рідше - за допомогою клею.
Принцип дії
Принцип роботи теплообмінника можна назвати занадто простим. Пластини розгорнуті одна до іншої під 180 °. Як правило, в одному пакеті встановлюється по дві пари пластин, що створюють два колекторних контуру: введення і відведення теплоносія. При цьому слід врахувати, що пара розташованих з краю елементів в тепловому процесі не задіюються.
На сьогоднішній день проводиться кілька варіантів виконання теплообмінних приладів, пристрій і принцип роботи яких різні:
- одноходові;
- багатоходові;
- двоконтурні.
Як працює одноходовой апарат? Циркуляція рідини в ньому здійснюється перманентно по всій площі в єдиному напрямку. Крім того, виконується і протитечія теплоносіїв.
Апарати багатоходові використовуються тільки при не дуже великій різниці між температурою подається рідини і температурою обратки. Струм рідин при цьому буде здійснюватися в різних напрямках.
Двоконтурні теплообмінники складаються з двох незалежних контурів. За умови постійного коригування подачі тепла застосування такого обладнання найдоцільніше.
Сфера використання
Існує кілька видів теплообмінників, кожен з яких має свій принцип роботи і специфіку конструкції:
Прилад розбірної конструкції часто використовується в тепломережах, підведених до житлових будинків та споруд різного призначення, в басейнах, кліматичних установках і холодильниках, системах ГВС, теплопунктах.
Теплообмінники паяного виду знайшли своє застосування в:
- мережах вентиляції і системах кондиціонування;
- холодильних установках;
- турбінних приладах і компресорах;
- промислових агрегатах різного призначення.
Прилади зварні та полусварние використовуються в:
- хімічної і фармацевтичної галузях;
- мережах вентиляції та клімат-системах;
- харчової промисловості;
- теплових насосах;
- в системах ГВП та опалення;
- агрегатах для охолодження обладнання різного призначення;
- системах рекуперації.
Технічні характеристики
Прокладки і пластини, як основні елементи теплообмінних пристроїв, виготовляються з різних за своїми властивостями і характеристиками матеріалів. При виборі на користь тієї або іншої моделі вирішальну роль відіграє призначення теплообмінника і область його використання.
Якщо зупинитися суто на системах ГВП та теплопостачання, то в цій області більше поширені пластини, виготовлені з нержавіючої сталі, а пластичні прокладки - з особливої гуми EPDM або NBR. Установка пластин з нержавіючої сталі дозволяє працювати з теплоносієм, прогрітим до 110 ° С, в іншому ж випадку пристрій пластинчастого теплообмінника дозволяє нагрівати рідину до 170 ° С.
При використанні теплообмінників в промисловому виробництві і залученні їх в технологічних процесах з впливом лугів, кислот, масел і інших агресивних речовин, застосовуються пластини з нікелю, титану та інших сплавів. У таких випадках встановлюються фторкаучуковие або азбестові прокладки.
Підбір теплообмінника проводиться згідно з розрахунками, виконуваних за допомогою спеціалізованих програм. При розрахунках враховуються:
- первісна температура теплоносія;
- відносний витрата прогрівається рідини;
- необхідна температура нагрівання;
- витрата теплоносія.
У ролі нагревающей середовища, що протікає через пластинчастий випарник, може використовуватися підігріта до температури 95 або 115 ° С вода, а також пар температурою до 180 ° С. Вид теплоносія підбирається в залежності від виду застосовуваного котла і обладнання. Розміри і кількість пластин підбираються з таким розрахунком, щоб в результаті отримати воду з температурою, що відповідає встановленим стандартам - не більше 70 ° С.
Варто зазначити, що основною технічною характеристикою, що є також і головною перевагою, вважаються невеликі розміри пристрою і здатність забезпечити досить велика витрата.
обв'язка теплообмінника
Теплообмінні установки переважно монтуються в окремих котелень, які обслуговують багатоквартирні будинки, індивідуальні споруди, підприємствах промисловості, теплопунктах центральних тепломереж.
Відносно невеликі розміри і маса пристроїв дозволяють виконати монтаж досить швидко, хоча деякі володіють великою потужністю моделі вимагають постановки на фундамент.
При установці приладу необхідно дотримати основний принцип: заливання фундаментних болтів, за допомогою яких теплообмінник надійно фіксується, здійснюється у всіх випадках. Схема обв'язки неодмінно передбачає підведення теплоносія до розташованого зверху патрубку, а до розміщеного знизу штуцера виконується підключення зворотної магістралі. Подача нагрітої води приєднується навпаки - до нижнього патрубка, а вихід її - до верхнього.
В подає теплоносій контурі необхідна установка циркуляційного насоса. Крім основного обов'язково ставиться і рівний йому за потужністю резервний насос.
Якщо в ГВП передбачена магістраль зворотного руху рідини, то схема і принцип роботи пластинчастого теплообмінника дещо змінюється. Нагрілася вода, що подається по замкнутому контуру, змішується з холодною з водопроводу, і лише потім вийшла суміш приходить в теплообмінник. Коригування температури на виході здійснюється за допомогою електронного блоку, керуючого клапаном подає теплоносій магістралі.
При двоступеневою схемою використовується теплова енергія зворотної магістралі, що дозволяє найбільш раціонально використовувати наявне тепло і зняти з котла зайве навантаження.
У кожній з розглянутих систем на вході в теплообмінник обов'язково повинні бути встановлені фільтри, завдяки яким вдається уникнути забруднення системи і продовжити термін її служби.
Підсумки по темі
При всіх інших перевагах сучасні пластинчасті теплообмінники не змогли випередити застарілі кожухотрубчасті по єдиному, але дуже важливому критерію. При забезпеченні значної витрати, пластинчасті прилади дещо не догріває воду. Такий недолік легко усувається створенням невеликого запасу при підборі кількості пластин і розрахунку їх площі.
