- Приложения
Надеждните, безопасни и лесни за поддръжка пластинчати топлообменници заменят остарелите черупкови корпуси. Те се справят по-добре с прехвърлянето на енергия от първичната към вторичната верига и перфектно издържат на колебанията на налягането. Устройствата са много по-малки и по-бързи.
В тази статия ще разгледаме по-отблизо дизайна на пластинчатия топлообменник, принципа на действие на оборудването, обхвата и характеристиките на работата на тези високоефективни агрегати.
Устройство и принцип на действие
Дизайнът на топлообменника с плоско уплътнение включва:
- неподвижна предна плоча, върху която са монтирани входните и изходните тръби;
- фиксирана притискаща плоча;
- подвижна притискаща плоча;
- пакет от плочи за пренос на топлина;
- уплътнения от термоустойчив и устойчив на агресивен материал материал;
- горна опорна основа;
- долна водеща основа;
- легло;
- комплект болтове за връзване;
- Комплект опорни крака.
Това разположение на модула осигурява максимална интензивност на топлообмена между работната среда и компактните размери на устройството.
Уплътнен плоча топлообменник дизайн
Най-често плочите за топлообмен се правят чрез студено щамповане от неръждаема стомана с дебелина от 0,5 до 1 mm, но при използване на химически активни съединения като работна среда могат да се използват титаниеви или никелови плочи.
Всички плочи, включени в работния комплект, имат еднаква форма и се монтират последователно, в огледално изображение. Този метод за инсталиране на плочи за пренос на топлина осигурява не само образуването на канали с прорези, но и редуването на първичната и вторичната вериги.
Всяка плоча има 4 отвора, два от които осигуряват циркулацията на първичната работна среда, а другите две са изолирани с допълнителни контурни уплътнения, с изключение на възможността за смесване на работната среда. Плътността на връзката на плочите се осигурява от специални контурни уплътнения, изработени от материал, който е топлоустойчив и устойчив на въздействието на активни химични съединения. Уплътненията са монтирани в профилните канали и фиксирани с ключалка.
Принципът на действие на плоча топлообменник
Оценката на ефективността на всяка поддръжка на плоча се извършва съгласно следните критерии:
- мощност;
- максималната температура на работната среда;
- честотна лента;
- хидравлично съпротивление.
Въз основа на тези параметри се избира необходимия модел на топлообменник. В пломбените топлообменници с уплътнение е възможно да се регулира производителността и хидравличното съпротивление чрез промяна на броя и вида на плочите.
Интензивността на топлообмена се дължи на режима на потока на работната среда:
- при ламинарен поток на охлаждащата течност интензивността на топлопредаването е минимална;
- преходният режим се характеризира с увеличаване на интензивността на топлопредаването поради появата на вихри в работната среда;
- максималната интензивност на топлопредаването се постига с турбулентно движение на охлаждащата течност.
Ефективността на плочата топлообменник се изчислява за турбулентен поток на работната среда.
В зависимост от местоположението на жлебовете има три вида плочи за пренос на топлина:
- от "Мека"
канали (жлебовете са разположени под ъгъл от 600). Такива плочи се характеризират с незначителна турбулентност и ниска интензивност на топлопредаване, но „меките“ плочи имат минимално хидравлично съпротивление; - с "Средно аритметично"
канали (ъгъл на гофриране от 60 до 300). Плочите са преходни и се различават по средна турбулентност и скорости на топлопреминаване; - от "Труден"
канали (ъгъл на гофриране 300). Такива плочи се характеризират с максимална турбулентност, интензивен топлообмен и значително увеличение на хидравличното съпротивление.
За да се увеличи ефективността на топлообмена, движението на първичната и вторичната работна среда се извършва в обратна посока. Процесът на топлообмен между първичната и вторичната работна среда е както следва:
- Охлаждащата течност се подава към входящите тръби на топлообменника;
- Когато работните среди се движат по съответните вериги, образувани от елементи на топлообменните плочи, интензивен топлообмен се получава от нагрятата среда, която се загрява;
- Чрез изходните тръби на топлообменника отопляемата охлаждаща течност се насочва по предназначение (към отопление, вентилация, водоснабдителни системи), а охладената охлаждаща течност отново навлиза в работната зона на топлогенератора.
Принципът на действие на плоча топлообменник
За да се осигури ефективна работа на системата, се изисква пълна плътност на топлообменните канали, която се осигурява от уплътненията.
Класификация на топлообменника
Първичен топлообменник за отоплителен кръг под формата на намотка с плочи
Газовите котли могат да изпълняват няколко функции. Основното е отоплението на дома. Двуконтурните модели обаче загряват вода и за различни битови нужди, от миене на съдове до баня. На тази основа се разграничават топлообменниците.
Основна
Обслужва отоплителната система. Това е тръба с доста голям диаметър, огъната под формата на намотка в една равнина. За да се увеличи работната повърхност на устройството, тук се поставят и плочи с различни размери.
Първичният топлообменник е подложен на най-високи натоварвания. Отвън върху него действат продукти на горене - сажди, мръсотия, киселинни анхидриди, отвътре - соли, разтворени в охлаждащата течност. За да се намали износването, детайлът е покрит с боя и обработен с антикорозионни съединения.
Най-добрият вариант е топлообменник от неръждаема стомана или мед, тъй като не е податлив на ръждясване и не се страхува от отлагания на сол.
Втори
Вторичен топлообменник за БГВ
Такъв топлообменник загрява течността за подаване на гореща вода. Температурата на нагряване е по-ниска, но не си струва да се нагрява вода за битови нужди над +60 C. Най-често това е плоча структура: тя е сглобена от много плочи с екструдирани канали, през които циркулира водата от чешмата. Многопроходните модели са по-ефективни, тъй като в рамките на една плоча течността променя посоката няколко пъти, тоест остава в нея по-дълго и се затопля по-добре. Изработен е от стомана, мед, алуминий.
Битермален
В случай на запушване, битермичните топлообменници трябва да бъдат заменени с нови.
Представлява 2 тръби, вкарани една в друга. Охлаждащата течност се движи по вътрешната страна, а водата за подаване на топла вода се движи по външната. Нагревателната течност се нагрява в горивната камера и частично отделя топлина за битовата вода.
Дизайнът е много по-евтин. Но въпреки че водата тук се загрява по-бързо, обемът й е ограничен. Освен това битермалният топлообменник е много чувствителен към качеството на водата и се замърсява много по-бързо. Почистването на устройството не е достатъчно.За да се предотврати бързо запушване и повреда, е необходимо да се монтират филтри за вода на входа.
Не е възможно да се почисти комбинираният топлообменник като нормален отделен. В случай на големи отлагания на сол или запушване, елементът ще трябва да бъде заменен.
Изисквания към уплътненията
За да се осигури пълна плътност на профилните канали и да се предотврати изтичане на работни течности, уплътнителните уплътнения трябва да имат необходимата устойчивост на температура и достатъчна устойчивост на въздействието на агресивна работна среда.
Следните видове уплътнения се използват в съвременните пластинкови топлообменници:
- етилен пропилен (EPDM). Използват се при работа с гореща вода и пара в температурен диапазон от -35 до + 1600С, неподходящи за мазни и мазни среди;
- NITRIL уплътнения (NBR) се използват за работа с маслени работни среди, чиято температура не надвишава 1350C;
- Уплътненията VITOR са предназначени за работа с агресивни среди при температури не повече от 1800C.
Графиките показват зависимостта на експлоатационния живот на пломбите от условията на работа:
Има два начина за фиксиране на уплътненията:
- върху лепило;
- с клип.
Първият метод, поради трудоемкостта и продължителността на полагане, се използва рядко, освен това, когато се използва лепило, поддръжката на устройството и подмяната на уплътненията са значително сложни.
Фиксаторът осигурява бързо инсталиране на плочи и лесна подмяна на счупени уплътнения.
Характеристики и изчисление
Плочите и уплътненията като основни части на топлообменниците са изработени от материали с различни характеристики и характеристики. Когато избирате в полза на определен продукт, неговата цел и обхват на приложение играят основна роля.
Ако разгледаме отоплителни системи и водоснабдяване, тогава в тази област най-често се използват плочи, които са изработени от неръждаема стомана и пластмасови уплътнения, изработени от специална гума NBR или EPDM. Наличието на плочи от неръждаема стомана дава възможност да се работи с топлоносител, нагрят до 120 градуса, в противен случай топлообменникът може да нагрее течността до 180 ° C.
Разделителите са разположени между уплътнителните плочи
При използване на топлообменници в индустриалната област и свързването им с технологични процеси с действието на масла, киселини, мазнини, основи и други агресивни среди се използват плочи, изработени от титан, бронз и други метали. В тези случаи се изисква монтиране на азбестови или флуороеластомерни уплътнения.
Изборът на топлообменника се извършва, като се вземат предвид изчисленията, направени с помощта на специален софтуер.
По време на изчисленията е необходимо да се вземат предвид:
- дебит на нагрятата течност;
- начална температура на топлоносителя;
- разходи за отоплителен агент;
- необходимата температура на нагряване.
Като отоплителна среда, която протича през топлообменника, може да се използва нагрята вода до температура 90-120 ° C или пара с температура до 170 ° C. Видът на топлоносителя се избира, като се вземе предвид вида на използваното котелно оборудване. Размерите и броят на плочите са избрани така, че да се получи топлоносител с температура, която отговаря на настоящите стандарти - не по-висока от 65 ° C.
Топлообменникът може да бъде направен от различни видове метал
Трябва да се каже, че основните технически характеристики, които също се считат за основни предимства, са компактните размери на оборудването и способността да се осигури доста значителна консумация.
Обхватът на зоните за обмен и вероятните разходи за устройствата са доста високи.Най-малките от тях, например, от компанията Alfa Laval, имат размер на повърхността до 1 m² и в същото време осигуряват преминаването на отоплителна среда до 0,3 m³ / час. Най-големите устройства имат размер около 2500 m² и дебит надвишава 4000 m³ / час.
Спецификации
Обикновено техническите характеристики на пластинчатия топлообменник се определят от броя на плочите и начина на тяхното свързване. По-долу са дадени техническите характеристики на уплътнени, споени, полузаварени и заварени плочи топлообменници:
| Работни параметри | Единици | Сгъваем | Припоен | Полузаварени | Заварени |
| Ефективност | % | 95 | 90 | 85 | 85 |
| Максимална температура на работната среда | 0С | 200 | 220 | 350 | 900 |
| Максимално налягане на работната среда | лента | 25 | 25 | 55 | 100 |
| Максимална мощност | MW | 75 | 5 | 75 | 100 |
| Среден период на работа | години | 20 | 20 | 10 — 15 | 10 — 15 |
Въз основа на параметрите, дадени в таблицата, се определя необходимия модел на топлообменник. В допълнение към тези характеристики трябва да се вземе предвид и фактът, че полузаварените и заварени топлообменници са по-приспособени за работа с агресивни среди.
Топлообменници от стомана
Стоманеният топлообменник е технологично най-лесен за производство. Оттук и ниската цена на такива котли, а оттам и тяхната наличност.
Стоманата като материал има добра пластичност и следователно под въздействието на температурите топлообменникът от стомана е по-малко податлив на термична деформация.
В същото време стоманата е податлива на корозия, което означава, че експлоатационният живот на котел със стоманен топлообменник е относително по-кратък. И теглото на такива котли е голямо, но ефективността не е най-добрата.
За какво е топлообменникът в отоплителна система?
Обяснението на наличието на топлообменник в отоплителна система е съвсем просто. Повечето системи за топлоснабдяване у нас са проектирани по такъв начин, че температурата на охлаждащата течност да се регулира в котелното помещение и отопляемата работна среда да се подава директно към монтираните в апартамента радиатори.
При наличие на топлообменник работната среда от котелното се разпределя с ясно определени параметри, например 1000С. Попадайки в първичния кръг, отопляемата охлаждаща течност не навлиза в отоплителните устройства, а загрява вторичната работна среда, която влиза в радиаторите.
Предимството на такава схема е, че температурата на охлаждащата течност се регулира в междинни отделни термични станции, откъдето се доставя на потребителите.
Разлика между първичен и вторичен топлообменник в газов котел
Топлообменник за газов котел може да се нарече една от най-значимите единици. Тази част изпълнява редица функции, които пряко влияят върху функционирането на оборудването. Повече информация за работата на топлообменниците в газовите котли Viessmann можете да намерите тук: https://zakservice.com/g76389313-teploobmenniki-viessmann. Можете да ги купите и там. И в тази статия ще говорим за видовете топлообменници и техните разлики.
Като начало отбелязваме, че топлообменникът е отговорен за прехвърлянето на енергията, получена от изгарянето на гориво (газ), към вода, която впоследствие се нагрява. Има 2 вида топлообменници:
- Основна. Енергията се предава от горивото директно към охлаждащата течност.
- Втори. Прехвърлянето на енергия се извършва от течността към топлоносителя.
Нека да поговорим за характеристиките на всеки от тези видове поотделно.
Първичен топлообменник на котел
Такова устройство има вид на голяма тръба, която е огъната под формата на "змия". По вида на действието той директно взаимодейства с водата. Поради тази функция е обичайно да се правят такива продукти от неръждаеми метали, включително стомана и мед. Плочите са разположени в равнината на тръбата. Боята се използва за защита на детайла от корозия.
Мощността на топлообменника е пряко пропорционална на размера. В този случай уредът може да бъде повреден от всякакви външни фактори или отлагането на соли вътре в тръбите.Последните причиняват затруднения в циркулацията на водата. Именно поради тази функция е необходимо редовно почистване и изплакване. Също така се препоръчва допълнително да се монтират филтри за топлообменника, които удължават експлоатационния му живот.
Вторичен топлообменник на котела
Нарича се и видът на разглеждания топлообменник "Горещ тип"... Такива продукти имат взаимосвързани плочи. Най-търсеният материал за тяхното производство е неръждаема стомана. Той може да осигури достатъчно отопление дори при силен поток на отоплителна среда. Това може да се постигне поради високата проводимост на метала, както и голямата контактна площ с носителя. Мощността в този случай зависи от размерите на плочите.
Съвременните топлообменници за котли са доста икономични. В същото време подобни продукти понякога се провалят. В този случай се изисква подмяна. Препоръчваме да се доверите на тази процедура изключително на професионалисти. Също така трябва да избирате само висококачествени продукти, които да гарантират дълъг експлоатационен живот на вашето отоплително оборудване.
Хареса ли ви статията? Оценете и споделете с приятелите си!
5 0
Предимства и недостатъци
Широкото използване на пластинчатите топлообменници се дължи на следните предимства:
- компактни размери. Поради използването на плочи, площта на топлообмен е значително увеличена, което намалява общите размери на конструкцията;
- лесна инсталация, експлоатация и поддръжка. Модулната конструкция на уреда улеснява разглобяването и измиването на елементите, изискващи почистване;
- висока ефективност. Производителността на PHE е от 85 до 90%;
- достъпна цена. Черупкови, спирални и блокови инсталации със сходни технически характеристики са много по-скъпи.
Недостатъците на дизайна на плочата могат да бъдат разгледани:
- необходимостта от заземяване. Под въздействието на разсеяни течения в тънки щамповани плочи могат да се образуват фистули и други дефекти;
- необходимостта от използване на качествена работна среда. Тъй като напречното сечение на работните канали е малко, използването на твърда вода или некачествен топлоносител може да доведе до запушвания, което намалява скоростта на топлопреминаване.
Схеми на тръбните плочи на топлообменника
Има няколко начина за свързване на PHE към отоплителната система. Най-простата се счита за паралелна връзка с управляващ клапан, схематичната диаграма на която е показана по-долу:
Схема за паралелно свързване на PHE
Недостатъците на такава връзка включват повишено натоварване на отоплителния кръг и ниска ефективност на отоплението на водата със значителна температурна разлика.
Паралелното свързване на два топлообменника в двустепенна схема ще осигури по-ефективна и надеждна работа на системата:
Двустепенна диаграма на паралелно свързване
1 - плоча топлообменник; 2 - регулатор на температурата; 2.1 - клапан; 2.2 - термостат; 3 - циркулационна помпа; 4 - измервателен уред за консумация на топла вода; 5 - манометър.
Отоплителната среда за първия етап е обратната верига на отоплителната система, а студената вода се използва като среда за нагряване. Във втория кръг отоплителната среда е топлоносителят от директната линия на отоплителната система, а предварително загрятият топлоносител от първия етап се използва като отопляема среда.
Принципът на действие на високоскоростния пластинен топлообменник
Принципът на действие на плоча топлообменник е както следва. Пространството между плочите се запълва с редувана нагрявана среда и охлаждаща течност. Последователността се регулира от уплътненията. В едната част те отварят пътя за охлаждащата течност, а в другата - за нагрятата среда.
По време на работа на високоскоростен пластинчен топлообменник се извършва интензивен трансфер на енергия във всички секции, с изключение на първия и последния. Течностите се движат една към друга. Отоплителната среда се подава отгоре, а студената - отдолу. Визуално принципът на действие на плоча топлообменник е представен на диаграмата по-долу.
Както можете да видите, всичко е доста просто. Колкото повече плочи, толкова по-добре. Съгласно този принцип се повишава ефективността на пластинчатите топлообменници.
Упътване
Всеки фабрично произведен пластинчен топлообменник трябва да бъде придружен от подробно ръководство за експлоатация, съдържащо цялата необходима информация. По-долу са дадени някои основни разпоредби за всички видове ПОО.
Инсталиране на PHE
- Местоположението на уреда трябва да осигурява свободен достъп до основните компоненти за поддръжка.
- Закрепването на захранващите и изпускателните тръбопроводи трябва да бъде твърдо и плътно.
- Топлообменникът трябва да бъде инсталиран на строго хоризонтална бетонна или метална основа с достатъчна носеща способност.
Пускане в експлоатация
- Преди да стартирате уреда, е необходимо да проверите неговата плътност съгласно препоръките, дадени в техническия лист на продукта.
- При първоначалното стартиране на инсталацията скоростта на повишаване на температурата не трябва да надвишава 250C / h, а налягането в системата не трябва да надвишава 10 MPa / min.
- Процедурата и обхватът на пусковите работи трябва ясно да съответстват на списъка, даден в паспорта на звеното.
Работа на уреда
- В процеса на използване на PHE не трябва да се надвишават температурата и налягането на работната среда. Прегряването или повишеното налягане може да доведе до сериозни повреди или пълен отказ на уреда.
- За да се осигури интензивен топлообмен между работните среди и да се увеличи ефективността на инсталацията, е необходимо да се предвиди възможност за почистване на работната среда от механични примеси и вредни химични съединения.
- Значително удължаване на експлоатационния живот на устройството и увеличаване на производителността му ще позволи редовна поддръжка и навременна подмяна на повредени елементи.
Класификация на пластинчатите топлообменници според принципа на действие и дизайн
Съгласно принципа на работа, пластинчатите топлообменници са разделени на три категории.
- Еднопроходни дизайни. Охлаждащата течност циркулира в една и съща посока по цялата площ на системата. Основата на принципа на работа на оборудването е противопотокът на течностите.
- Многопроходни единици. Те се използват в случаите, когато разликата между температурите на течностите не е твърде висока. Топлоносителят и нагрятата среда се движат в различни посоки.
- Двуконтурно оборудване. Той се счита за най-ефективен. Такива топлообменници се състоят от две независими вериги, разположени от двете страни на продукта. Като регулирате правилно мощността на секциите, бързо ще постигнете желаните резултати.
Производителите произвеждат уплътнени и споени плочи топлообменници.
- Продуктите от първата група са по-популярни. Такива агрегати се използват в промишлеността и системите за топла вода. Сгъваемите модели са лесни за поддръжка и ремонт. Мощността на оборудването се регулира.
- В споените топлообменници плочите са здраво свързани помежду си и поставени в неразделимо тяло.
Няма гумени подложки. Такива модели най-често се използват за отопление или охлаждане на вода в частни домове.
Промиване на плоча топлообменник
Функционалността и производителността на уреда до голяма степен зависи от висококачественото и навременно промиване. Честотата на промиване се дължи на интензивността на работа и характеристиките на технологичните процеси.
Методология на лечението
Образуването на котлен камък в каналите за топлообмен е най-често срещаният тип замърсяване с PHE, което води до намаляване на интензивността на топлообмена и намаляване на общата ефективност на инсталацията. Отстраняването на котлен камък се извършва с помощта на химическо изплакване. Ако освен котлен камък има и други видове замърсяване, е необходимо механично да почистите плочите на топлообменника.
Химическо измиване
Методът се използва за почистване на всички видове PHE и е ефективен, когато работната зона на топлообменника е леко замърсена. За химическо почистване не е необходимо разглобяване на уреда, което значително намалява времето за работа. Освен това не се използват други методи за почистване на споявания и заварен топлообменник.
Химичното промиване на топлообменното оборудване се извършва в следната последователност:
- в работната зона на топлообменника се въвежда специален почистващ разтвор, където под въздействието на химически активни реагенти настъпва интензивно разрушаване на котлен камък и други отлагания;
- осигуряване на циркулацията на детергента през първичната и вторичната верига на ТО;
- промиване на топлообменните канали с вода;
- източване на почистващи агенти от топлообменника.
По време на процеса на химическо почистване трябва да се обърне специално внимание на окончателното промиване на уреда, тъй като химически активните компоненти на детергентите могат да разрушат уплътненията.
Най-често срещаните видове замърсяване и методи за почистване
В зависимост от използваната работна среда, температурните условия и налягането в системата, естеството на замърсяването може да бъде различно, поради което за ефективно почистване е необходимо да изберете правилния препарат:
- отстраняване на котлен камък и метални отлагания с използване на разтвори на фосфорна, азотна или лимонена киселина;
- инхибираната минерална киселина е подходяща за отстраняване на железен оксид;
- органичните отлагания се унищожават интензивно от натриевия хидроксид, а минералните отлагания от азотната киселина;
- замърсяването с мазнини се отстранява с помощта на специални органични разтворители.
Тъй като дебелината на топлообменните плочи е само 0,4 - 1 mm, трябва да се обърне специално внимание на концентрацията на активни елементи в състава на детергента. Превишаването на допустимата концентрация на агресивни компоненти може да доведе до разрушаване на плочите и уплътненията.
Широкото използване на пластинчатите топлообменници в различни отрасли на съвременната индустрия и комунални услуги се дължи на тяхната висока производителност, компактни размери, лекота на монтаж и поддръжка. Друго предимство на PHE е оптималното съотношение цена / качество.
Принцип на действие
Ако разгледаме как работи плоча топлообменник, тогава принципът му на действие не може да се нарече много прост. Плочите са обърнати една към друга под ъгъл от 180 градуса. Най-често една опаковка съдържа два чифта плочи, които създават 2 колекторни вериги: вход и изход на топлоносителя. Освен това трябва да се има предвид, че парата, която е на ръба, не участва по време на топлообмена.
Днес се произвеждат няколко различни вида топлообменници, които в зависимост от механизма на работа и дизайна се разделят на:
- двупосочен;
- много верига;
- едносхемен.
Принципът на работа на едноконтурния апарат е както следва. Циркулацията на охлаждащата течност в устройството по цялата верига се извършва постоянно в една посока. Освен това се произвежда и противотоков поток на топлоносители.
Многоконтурните устройства се използват само по време на малка разлика между температурата на връщане и температурата на входящия топлоносител. В този случай движението на водата се извършва в различни посоки.
Повече за пластинчатия топлообменник:
Двупосочните устройства имат две независими вериги.При условие на постоянно регулиране на топлоснабдяването използването на тези устройства е най-целесъобразно.
