Устройство пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменный аппарат (ПТА) — один из видов рекуперативных аппаратов. Обратмся к рисунку 1, где показана конструкция разборного ПТА, самого распространенного типа пластинчатых теплообменников. В качестве поверхности теплообмена используются штампованные особым образом пластины. При соединении их в пакет они образуют множество параллельных каналов щелевидной формы, по которым перемещаются греющая и нагреваемая среда. Эти среды не перемешиваются — их разделяет стенка пластины, через которую, собственно и происходит процесс теплообмена. Движение сред конкретно в этом теплообменнике организовано по самой эффективной схеме — противотоку (параллельное движение теплоносителей в противоположных направлениях). Чтобы не допустить перетоков сред, гофрированные пластины уплотняются между собой резиновыми прокладками фигурной формы. Для жесткости конструкции пакет гофрированных пластин размещают между двумя плитами: неподвижной и прижимной, после чего стягивают шпильками. В этой модели теплообменника вместо шпилек используют нажимной винт.

Рисунок 1. Разборной пластинчатый теплообменник

1, 11 — вход и выход нагреваемой среды

2,12 — вход и выхода греющей среды

3 — неподвижная плита (крепится к полу)

4,14 — отверстия в пластине (образуют каналы, по которым перемещается теплоноситель)

5,13 — резиновые прокладки

6,15 — пластины

7 — горизонтальная направляющая

8 — прижимная плита

9 — стойка

10 — нажимной винт

Выше было описано устройство наиболее часто применяющегося одноходового разборного пластинчатого рекуператора. Но довольно часто можно встретить и другие конструкции ПТА. Это:

• Полуразборные ПТА. Рабочие каналы по одной из сред свариваются (спаиваются). Каналы другой среды уплотняются резиновыми прокладками. Частично ремонтопригоден.
• Блочные (цельносварные) пластинчатые теплообменники. Каналы, образованные пластинами из нержавеющей стали, уплотняются только за счет сварки (пайки). Теплообменник неремонтопригоден, но зато может выдержать давление до 3 МПа, а температуру до +350 °С. Высокая надежность и работа в широком диапазоне температур и давлений позволяет использовать цельносварной ПТА в качестве пароохладителей и конденсаторов.

Применение пластинчатых подогревателей

На схеме теплового пункта многоквартирного дома видно, что пластинчатые рекуператоры используют для развязки систем отопления. Из теплосети (от котельной) подается вода с заданными параметрами. На входе в тепловой пункт поток греющей среды разделяется. Часть горячей воды из теплосети идет на обогрев независимого контура отопления, а часть отводится на нагрев воды для горячего водоснабжения. Ключевая роль в этой схеме отводится пластинчатым теплообменникам.

Зная общую тепловую нагрузку, можно легко рассчитать количество и тепловую мощность ПТА, нужную нам для того, чтобы поддерживать в системе заданные параметры. В схеме на рис. 2 три независимых контура: 1 — горячая вода из теплосети, 2 — горячее водоснабжение, 3 — контур отопления. Но таких контуров может быть и пять, и шесть. Все зависит от количества и типа подключенных к тепловому пункту систем теплопотребления.

Все преимущества установки пластинчатых теплообменников

• Если сравнивать все типы теплообменников, то у пластинчатого теплообменника наилучшие показатели эффективности (скорости теплообмена). Производитель постоянно совершенствует геометрию рифления рабочих каналов ПТА, ведь именно от этого параметра зависит гидравлическое сопротивление и коэффициент теплопередачи ПТА.
• Для того чтобы отремонтировать или очистить разборной ПТА не нужно демонтировать подводящие трубопроводы или сам рекуператор. Он полностью ремонтопригоден — вся конструкция легко разбирается и чистится. К тому же, благодаря высоким скоростям сред, рабочие каналы забиваются крайне редко.
• Единственное «слабое» место рекуператора — это резиновые уплотнительные прокладки. Температурные перепады, простой в летнее время, замерзание, плохо отражаются на состоянии резины. Тем не менее, опыт эксплуатации показал, что прокладки требуют замены только через 10-12 лет интенсивной работы теплообменника. Пластины выходят из строя еще позже — через 15-20 лет (в зависимости от их материала). За это время пластинчатый теплообменник десятки раз окупит свою стоимость.
• Уникальное свойство пластинчатого рекуператора — это легкость, с которой можно нарастить или уменьшить площадь поверхности теплообмена. Разбалчиваются шпильки и часть пластин удаляется или добавляется.
• После того как появились автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (ИТП), рынок пластинчатых теплообменников вырос в несколько раз. Преимущество ИТП перед централизованной схемой теплоснабжения очевидно. Это тонкая регулировка параметров теплового режима, сокращение потерь и утечек, экономия средств на электроэнергию и водоподготовку, возможность регулировать температурные показатели системы во время погодных колебаний.