Пластинчатые и спиральные теплообменники. Устройство, методика инженерного расчета.

Устройство и принцип работы

Корпус теплообменника выполняется в виде трубы, которая производится из одного или нескольких листов стали. Толщина металла зависит от максимального давления рабочей среды и температуры. Кромки кожуха - цилиндрические, объединяются с фланцами, которые необходимы для соединения с крышками и днищем. Устройство предусматривает наличие на поверхности специальных опор. Принцип работы бойлера кожухотрубного заключается в перемещении холодного и горячего теплоносителя по различным каналам. Теплообмен осуществляется между стенками таких каналов.

Расчет параметров

Пока не появились пластинчатые теплообменные агрегаты, кожухотрубные считались одними из самых малогабаритных. К тому же специфика конструкции такая, что температурная разница между кожухом и трубами ведет к образованию температурных напряжений. Чтобы устройство служило в течение длительного времени и соответствовало условиям эксплуатации, важно производить точный расчет. Для вычисления площади агрегата применяется следующая формула:

F – площадь поверхности теплообмена; tср – средняя разница температур между рабочими носителями; K – коэффициент теплопередачи; Q – количество теплоты.

Чтобы правильно выполнить этот расчет, потребуется предоставить инженерам следующие данные: максимальный расход греющей жидкости; физические показатели теплоносителя: плотность, вязкость, теплопроводность, теплоемкость при средней температуре, конечная температура. Перед тем, как купить кожухотрубных теплообменник, нужно знать его технические параметры: исполнение: горизонтальное или вертикальное; диаметр кожуха; тип трубных решеток; давление в кожухе и трубах; климатическое исполнение.

 

Пластинчатые теплообменники относятся к классу рекуперативных теплообменников и представляют собой аппараты, теплообменная поверхность которых образована набором тонких штампованных металлических пластин с гофрированной поверхностью. Пластины, собранные в единый пакет, образуют между собой каналы, по которым протекают теплоносители, обменивающиеся тепловой энергией. Каналы с теплоносителями А и В чередуются между собой.
Пластинчатые теплообменники состоят из отдельных пластин, разделенных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и стяжных болтов. Пластины штампуют из тонколистовой стали (толщина 0,7 мм). Для увеличения поверхности теплообмена и турбулизации потока теплоносителя проточную часть пластин выполняют гофрированной или ребристой, причем гофры могут быть горизонтальными или расположены “в елку” К пластинам приклеивают резиновые прокладки круглой и специальной формы для герметизации конструкции; теплоноситель направляют либо вдоль пластины, либо через отверстие в следующий канал. Движение теплоносителей в пластинчатых теплообменниках может осуществляться прямотоком, противотоком и по смешанной схеме. В пластинчатых теплообменниках температура теплоносителя ограничивается 150°С (с учетом свойств резиновой прокладки), давление не должно превышать 10 кгс/см2. К достоинствам данного типа аппаратов принято относить интенсивность теплообменного процесса, компактность, а также возможность полного разбора агрегата с целью очистки. К недостаткам причисляют необходимость скрупулезной сборки для сохранения герметичности. Кроме того, минусами такой конструкции является склонность к коррозии материалов, из которых изготовлены прокладки и ограниченная тепловая стойкость. Преимущества:+ малые площади, занимаемые теплообменным оборудованием; + возможность работы при малых температурных напорах; + медленный рост отложений; + низкие потери давления (снижение расхода электроэнергии на электрические насосы); + низкие трудозатраты (сроки) при ремонте и оборудовании. Недостатки: - сравнительно высокая себестоимость; - узкий диапазон рабочих давлений и температур; - дорогостоящее оборудование для обслуживания; - квалифицированный обслуживающий персонал.

Задачей конструктивного расчета пластинчатого теплообменника является определение количества секций в аппарате и диаметры патрубков
Площадь поперечного сечения пакета , м 2 , по стороне хода охлаждаемой (горячей) воды .