Теплообменники
Пластинчатый теплообменник (ПТО) – это элемент теплоснабжения, передающий тепло от источника к холодной среде с помощью теплопередающей стенки (в этой роли выступают гофрированные пластины), без смешивания жидкостей.
ООО "Киевская Насосная Компания" представляет на рынке Украины теплообменники производства ЗЭОcom - лидер на рынке теплообменного оборудования в Украине для коммунального теплоснабжения и технологических нужд.
ОПРОСНЫЙ ЛИСТ ДЛЯ РАСЧЕТА ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Основные преимущества работы с ООО "КНК":
-
Бесплатная доставка - заказанный теплообменный аппарат будет бесплатно доставлен до терминала выдачи. Вы получите груз в указанное время. Все грузы застрахованы.
-
Официальный дилер - вы получаете технику, которая адаптирована к украинским условиям и имеет все нужные сертификаты. Гарантия производителя, максимально низкие цены, возможность сервисного обслуживания у партнеров.
-
Изготовим за 3 (три) дня - пластинчатый теплообменник производится в Украине в заводских условиях с соблюдением всех технологических процессов, на современном оборудовании. Качественные материалы подвергаются многочисленным испытаниям.
-
Профессиональный подбор оборудования - все наши инженеры прошли подготовку по программам обучения. Имеют высшее техническое образование. Все ваши потребности будут учтены при подборе пластинчатого теплообменника.
Теплообменник и его виды
Теплообменник – специальное устройство для теплообмена между двумя средами, отличающимися своей температурой. В зависимости от принципа работы они делятся на аппараты регенеративного и рекуперативного типа.
-
Рекуператор имеет в своей конструкции стенку из материала с высокой теплопроводностью, разделяющую и изолирующую друг от друга движущиеся потоки теплоносителя.
-
В теплообменниках регенеративного типа обмен тепловой энергией происходит на одной поверхности, с которой рабочие жидкие среды контактируют поочередно.
В промышленности популярными являются рекуперативные теплообменники следующих конструкций:
-
кожухотрубные – изготовлены из труб, образующих решетчатую конструкцию при изготовлении которой используется пайка или сварка
-
пластинчатые – сборная конструкция из модульных пластин, соединенных между собой с термостойкими прокладками
-
витые – это конструкции с концентрическими змеевиками, где теплоносители двигаются по спиральной трубе и межтрубному объему
-
спиральные – изготавливаются из тонких металлических листов, свернутых в своеобразную спираль
-
водяные, воздушные и другие
Наиболее востребованы пластинчатые теплообменники - оборудование рекуперативного вида.
1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив) , 5 – рабочая пластина с уплотнением, 6 – нижняя направляющая, 7 – патрубки, 8 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 9 - шильд с названием и техническими данными, 10 - шпильки
Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов: двух плит ( одной неподвижной, а другой прижимной), входных и выходных патрубков с различными видами соединений, комплекта жестко и герметично соединенных рабочих пластин, специальных направляющих, резьбовых метизов и подставки для монтажа в системе теплоснабжения.
Главным элементом теплообменника являются пластины, которые предназначены для передачи тепловой энергии одного теплоносителя другому. Они изготавливаются из инертных материалов, стойких к коррозии. В производстве пластин используется операция штамповки. В зависимости от мощности они имеют толщину от 0,4 до 1 миллиметра.
Собранный теплообменный аппарат состоит из плотно прилегающих друг к другу пластин, образующих каналы в виде щелей. Их лицевые стороны имеют углубление по контуру под резиновую прокладку. Благодаря им пластины герметично прилегают друг к другу.
Пластины имеют одинаковую форму и изготавливаются из одного материала, в качестве которого может выступать недорогая нержавеющая сталь (например, марки AISI316), а также дорогостоящие сплавы тугоплавких металлов и титан. Выбор материала для производства пластинчатых теплообменников зависит от характеристик, которыми они должны обладать.
Для изготовления уплотнителей также используются различные материалы. Этот выбор зависит от условий эксплуатации, температуры среды, вида теплоносителя и т. д. В основном прокладки изготавливают из сложных полимеров на основе синтетического каучука. В производстве используются следующие полимерные вещества:
-
EPDM - для неагрессивных сред воды и гликоля
-
Nitril – для масляных и нефтесодержащих теплоносителей
-
Viton – для высокотемпературных сред и пара
Технические характеристики теплообменника
-
материал для изготовления пластин: листы тонкой стали марок AISI304 и AISI316, сплав 254SMO, Hastelloy, чистый титан и другие
-
температурный режим работы теплоносителя в пластинах не более 180°C
-
максимальное давление среды в теплообменнике не выше 25 кгс/см²
-
площадь поверхности теплообмена для одного устройства может колебаться в диапазоне от 0,1 кв. м до 2100 кв. м
-
количество пластин в одном колеблется от 7-10 штук и намного больше, в зависимости от области применения
Принцип работы оборудования
Каждая пластина теплообменника имеет четыре отверстия для теплоносителя и уплотнения:
-
два отверстия для подведения и отвода горячего теплоносителя
-
два отверстия для точной стыковки пластин и изоляции теплоносителей друг от друга, за счет установки небольших уплотнителей
Движение теплоносителя в пластинчатом теплообменнике происходит с завихрениями потока. Этот фактор способствует усилению обмена тепловой энергией на фоне малого сопротивления движению жидкости. Также, небольшое сопротивление прохождению теплоносителя уменьшает отложение накипи на стенках устройства.
Завихрения и петли потока жидкой среды создают условия для многократного обмена тепловой энергией. В итоге достигается максимальный коэффициент полезного действия пластинчатого теплообменника. Для усиления эффекта патрубки выводятся как в прижимной плите, так и в неподвижной.
Выбор теплообменника зависит от условий его эксплуатации – чем больше мощность системы в целом, тем больше пластин необходимо. Именно от их количества зависит производительность и КПД всего комплекса оборудования системы теплоснабжения или охлаждения.
Сферы применения
Коммунальное теплоснабжение
В коммунальном хозяйстве пластинчатые теплообменники используются для решения следующих задач: дополнительный подогрев воды системах горячего водоснабжения, вентиляция помещений, нагрев воды в бойлерах и бассейнах, создание теплых полов, включение в независимый контур отопительной системы с запитыванием от ТЭЦ или ЦТП. Максимальная температура во всех этих системах не превышает 180°C, давление не выше 10-16 кПа. Для изготовления пластин используется нержавейка AISI 316 с толщиной от 0,4 мм до 0,5 мм, а уплотнительные прокладки производятся из этиленпропилена.
Пищевая промышленность
В пищевой промышленности теплообменники используются в следующих технологических процессах: при производстве молочной продукции, сахара, растительных масел, пива, спирта и многих других продуктов питания. Они являются главной частью охладительного, испарительного и пастеризующего оборудования. Популярны в пищевой промышленности разборные и паяные теплообменники.
Металлургическая промышленность
Металлургическая отрасль промышленности активно использует теплообменники в технологических операциях (в основном для охлаждения оборудования и рабочих жидкостей). Печи для плавки металла, разливочные ковши, прокатные станы и другие агрегаты выделяют много тепла и требуют интенсивного охлаждения. Смазки в гидравлике оборудования и травильные растворы также необходимо охлаждать.
Нефтегазовая промышленность
Нефтегазовая отрасль промышленности использует теплообменники для охлаждения горячих веществ и подогрева жидкостей, используемых в технологических процессах и крекинге нефти. Они являются составной частью различных систем: сетевых, химподготовки воды и оборудования низкого давления. В основном пластины теплообменников для нефтяного и газового производства изготавливаются из чистого титана с толщиной листа до 0,7 мм. Уплотнительные прокладки производятся из стойкого к термическим и химическим воздействиям полимера марки NBR или Витон.
Судостроение
В судостроении теплообменники применяются в качестве охладителя для главного двигателя и центральных охладителей всей системы. В качестве носителей в таких системах используется морская вода, моторные масла различной вязкости, СОЖ. Оборудование также активно применяется для отопительной системы на больших морских судах в качестве закрытия контура отопления, а также для ГВС.
Автоматика и подключение теплообменников
|
Подключение
|
Независимая одноступенчатая параллельная схема
|
Двухступенчатая
смешанная схема
|
Двухступенчатая
последовательная схема
|
|
Преимущества
|
1 - экономия полезного пространства в месте установки
2 - проста в конструкции
|
1 - обратный поток подогревает входящий теплоноситель, что повышает эффективность на 40%
|
1 - стабилизирует сетевую нагрузку и увеличивает эффективность использования теплоносителя
2 - расходы на теплоносителе сокращаются до 60% (по отношению к параллельной схеме) и до 25% (к смешанной)
|
|
Недостатки
|
1 - нет подогрева холодного теплоносителя
|
1 - для системы ГВС необходимо подключить два теплообменника, что увеличивает стоимость оборудования
|
1 - тепловой пункт невозможно автоматизировать в полном объеме
|
Теплообменник – это элемент системы, который не предназначен для самостоятельного использования. Устройство должно быть окружено следующим оборудованием: обратные клапаны, ручная запорная арматура (задвижки, заслонки), КИП (контрольно измерительные приборы - манометры, термометры), циркуляционные насосы и т.п.
На нижеприведенной схеме показана стандартная комплектация пункта распределения тепла.
Как подобрать теплообменник
Для правильного выбора пластинчатого теплообменного аппарата, необходимо определить и рассчитать его технические характеристики, исходя из следующих данных:
1 - схема присоединения ГВС;
2 - тепловая нагрузка, в Гкал/час;
3 - информация о греющей среде:
-
температура на входе (для зимы/ лета), в °С;
-
температура на выходе (для зимы/ лета), в °С;
-
расход среды (в случае отсутствия данных по нагрузке), в м3/час;
-
потери давления, в атм (допустимые);
4 - информация о нагреваемой среде:
-
температура на входе (для зимы/ лета, в °С);
-
температура на выходе (для зимы/ лета, в °С);
-
расход среды (в случае отсутствия данных по нагрузке), в м3/час;
-
потери давления, в атм (допустимые);
-
запас мощности (поверхности), в % отношении;
Сравнение пластинчатых теплообменников с кожухотрубными аналогами
|
Характеристика
|
Кожухотрубные
теплообменники
|
Разборные пластинчатые
теплообменники
|
|
Коэффициент теплопередачи (условно)
|
1
|
3 - 5
|
|
Разность (возможная) температур теплоносителя и нагреваемой среды на выходе
|
Не менее 5-10 °С
|
1 - 2 °С
|
|
Изменение площади поверхности теплообмена
|
Невозможно
|
Допустимо в широких пределах, кратно количеству пластин
|
|
Внутренний объем (условно)
|
100
|
1
|
|
Соединение при сборке
|
Сварка, вальцовка
|
Разъемные
|
|
Доступность для внутреннего осмотра и чистки
|
Неразборный, труднодоступен, простая замена частей невозможна; возможна только промывка
|
Разборный. Легко доступный осмотр, обслуживание и замена любой части, а так же механической промывки пластин.
|
|
Время разборки
|
90 - 120 мин.
|
15 мин.
|
|
Материал трубок (пластин)
|
Латунь или медь
|
Нержавеющая сталь
|
|
Уплотнения
|
Неразборный. Простая замена невозможна
|
Уплотнения бесклеевые легко меняются на новые. Жестко зафиксированы в каналах пластины. Отсутствие протечек после механической чистки и сборки
|
|
Обнаружение течи
|
Невозможно обнаружить без разборки
|
Немедленно после возникновения, без разборки
|
|
Подверженность коррозии при температуре более 60 °С
|
Да
|
Нет
|
|
Чувствительность к вибрации
|
Чувствителен
|
Нечувствителен
|
|
Вес в сборе (условно)
|
10 - 15
|
1
|
|
Теплоизоляция
|
Необходима
|
Не требуется
|
|
Ресурс работы до кап. ремонта
|
5 - 10 лет
|
15 - 20 лет
|
|
Габариты (условно)
|
5-6
|
1
|
|
Специальный фундамент
|
Требуется
|
Не требуется
|
|
Стоимость (условно)
|
в зависимости от назначения и схемы присоединения 0,75 – 1,0
|
1,0
|
Назначение теплообменников
Основное назначение теплообменников - передать тепло от греющей среды к нагреваемой.
Принцип работы пластинчатого теплообменника
Передача тепла осуществляется путем теплообмена двух встречно-движущихся (в противотоке) жидкостей, одна из которых отдает тепло, а вторая принимает. Они разделены стальными гофрированными пластинами, которые стягивают в пакет и вставляют в раму. По местам стыков пластин и их возможной течи расположены двойные уплотнители или стальная пластина. Такие меры предостерегают от смешивания сред и поломки теплообменника.
Когда пакет стягивают, образуются специфические каналы. Жидкости, двигаясь по ним, совершают теплообмен. Характеристики (количество пластин, вид гофрирования) пластинчатого теплообменника нужно выбирать в соответствии с местом его использования и требований к нему.
Пластинчатые теплообменники применяются в технологических процессах:
-
нефтепереработки
-
нефтехимической отрасли
-
химической промышленности
-
газовой промышленности
-
энергетики
-
коммунального характера
Зачем нужен теплообменник в системе отопления?
В контуре, предназначенному для нагревателя, может быть использована не только горячая вода, но и антифриз, масло или другая горячая, не вредоносная для частей прибора жидкость. Пластинчатый теплообменник устанавливается в систему отопления и делит ее на две части: систему отопления от поставщика к клиенту и такую же систему самого потребителя.
Зачем нужен теплообменник в ИТП?
Индивидуальные тепловые пункты, в основу которых положен принцип работы ПТО, с большой точностью определяют нужную теплоту носителя в зависимости от наружной температуры. Этот метод энергоэффективен, так как экономит до 40% тепловой энергии в сравнении с не модернизированным и не автоматизированным ИТП, например, бойлером).
Зачем нужен теплообменник для ГВС?
Увеличением длины и ширины змеевика в кожухотрубном теплообменнике достигают рост эффективности теплообмена. Но большие габариты неудобны в монтаже и в использовании. Пластинчатый теплообменник предлагает альтернативу. Добавляя пластины и стягивая их пакет, достигается тот же эффект, но без прироста внешних габаритов. Кожухотрубный и пластинчатый теплообменники с одинаковыми показателями работы отличаются размером в 3 раза. Именно поэтому при монтаже ГВС используют пластинчатый теплообменник.
Зачем нужен теплообменник в котельной?
Обычно в котельных присутствуют два пластинчатых теплообменника, которые служат защитой от гидроударов, перепада высот, механических и химических загрязнений. Независимые друг от друга контуры предоставляют возможность регулировать рабочие параметры каждого отдельно. В свою очередь, котловая вода делится теплом через пластины теплообменного оборудования с греющей средой вторичного контура.
