Описание и принцип работы пластинчатых теплообменников

Они предназначены для работы в различных технологических процессах, где требуется передача тепла, нагрев или охлаждения жидкостей, паров и газов.

Схематично пластинчатый теплообменник представлен на рис. 4.

 

Рис. 4. Теплообменник пластинчатый:

1 – плита неподвижная; 2 – плита прижимная; 3 – направляющая верхняя;

4 – направляющая нижняя; 5 – стойка задняя; 6 – шпилька стяжная;

7 – пакет пластин

Он состоит из рамы и пакета пластин с прокладками, размещенного внутри рамы. Рама в свою очередь состоит из плиты неподвижной 1 в которой имеются отверстия для подвода и отвода жидкостей. Она соединена верхней 3 и нижней 4 направляющими с плитой прижимной 2 и стойкой задней 5.

Пакет пластин с прокладками 7 размещен между неподвижной и прижимной плитами и стянуть шпильками стяжными 6.

Каждая вторая пластина в пакете повернута по отношению к предыдущей на 180 градусов. Это означает, что каждое второй вход в канал между пластинами имеет двойное уплотнение.

Принцип работы заключается в следующем.

Пакет пластин образует ряд параллельных каналов (пространство между парой пластин), в которых протекают, обычно в режиме противотока, жидкости, участвующие в теплообмене (см. рис. 5).

Рис. 5. Схема движения сред в пакете пластин

 

Каналы для жидкости А располагаются через один, чередуясь с каналами для жидкости В. Схема движения организована таким образом, что две среды, участвующие в процессе теплообмена, движутся по разные стороны одной пластины. Пластины разборного пластинчатого теплообменника одинаковы по конструкции. Они устанавливаются одна за другой с поворотом на 180 градусов. Такая компоновка образует теплообменный пакет с четырьмя коллекторами для подвода и отвода жидкостей. Первая и последняя пластины не участвуют в процессе теплообмена, задняя пластина выполняется обычно без отверстий.

Под каждую конкретную задачу подбирается необходимая компоновка пластин, которые образуют необходимое количество параллельных каналов, организованных в один или несколько ходов.

Прокладки, расположенные на пластине, после стяжки пакета гарантируют эффективное уплотнение между средами и атмосферой.

Уплотнение отверстий на неподвижной плите – портов, осуществляется либо специальными кольцами, устанавливающимися между первой пластиной и неподвижной плитой, либо специальной прокладкой первой пластины.

 

Схема компоновки пакета пластин теплообменника

Пластинчатый теплообменник рассчитывается под конкретные параметры и в результате набирается такое количество пластин, которое необходимо для получения теплопередающей поверхности, достаточной для заданной производительности.

Пакет теплообменных пластин собирается в один или несколько ходов. Каждый ход состоит из определенного количества параллельных каналов.

На рис. 6 показана принципиальная диаграмма компоновки с некоторым количеством каналов, организованных в один ход.

 

Рис. 6. Принципиальная диаграмма компоновки пакета пластин

Стандартное расположение патрубков теплообменника следующее

F1 – вход греющей жидкости;

F2 – выход нагреваемой жидкости;

F3 – вход нагреваемой жидкости;

F4 – выход греющей жидкости.

Примером для изображенной диаграммы может служить следующая схема компоновки (см. табл. 1):

Таблица 1

Схема компоновки пластин

Поз.	Номер пластины	Количество пластин	Тип пластины	Код пробивки	Тип рифления
	Плита неподвижная
			L		ТL
	Попеременно со 2 по 8		R		ТL
	L		ТL
			R	1234Е	ТL
	Плита прижимная

Пояснение: Все присоединительные патрубки располагаются на неподвижной плите.

Цифры, расположенные над схематичным изображением пакета пластин, являются кодом, который показывает, какие из угловых отверстий пластин вырублены.

Код 1234 означает, что все 4 угловых отверстия пластины вырублены. Код 0000 обозначает, что это пластина без отверстий. Буква Е показывает, что это пластина с прокладкой во всех канавках.

L – левая пластина, при взгляде на пластину со стороны прокладки левые отверстия портов открыты для протока жидкости, а правые отверстия портов закрыты элементами прокладки.

R – правая прокладка, это левая пластина развернутая на 180⁰, при взгляде на пластину со стороны прокладки правые отверстия портов открыты для протока жидкости а левые отверстия портов закрыты элементами прокладки.

Тип рифления показывает, каков профиль расположения гофр пластины, ТК – термически короткая (мягкая) пластина, ТL – термически длинная (жесткая) пластина. Соответственно компонуя их, можно получить разные каналы для течения жидкости.

Существуют различные вариации компоновок пакета теплообменника, например, с дополнительной ветвью циркуляции, с несколькими ходами и т.д. Для каждого конкретного теплообменника существует своя схема компоновки.

Основные типы каналов показаны на рис. 7.

Рис. 7. Основные типы каналов:

1 – канал ТК; 2 – канал ТМ; 3 – канал ТL

 

а) ТК – «мягкий» канал с самым малым коэффициентов теплопередачи и самыми малыми потерями давления – образуется установкой только пластин ТК;

б) ТМ – средний канал между ТL и ТК – образуется установкой пластин ТL и ТК чередующихся через одну;

в) ТL – «жесткий» канал с самыми высоким коэффициентов теплопередачи и самыми высоким потерям давления – образуется установкой только пластин ТL.

Промежуточные типы каналов:

а) ТМТL – канал образуется смешением каналов ТМ и ТL, изменяя процентное соотношение этих типов каналов в компоновке теплообменника можно создавать общий тип канала со свойствами от чистого ТL до чистого ТМ и тем самым точно подбирать теплообменник под заданные условия;

б) ТКТМ – канал образуется смешением каналов ТК и ТМ, изменяя процентное соотношение этих типов каналов в компоновке теплообменника можно создавать общий тип канала со свойствами от чистого ТМ до чистого ТК и тем самым точно подбирать теплообменник под заданные условия;

в) ТКТL – канал образуется смешением каналов ТК и ТL, изменения процентное соотношение этих типов каналов в компоновке теплообменника можно создавать общий тип канала со свойствами от чистого ТL до чистого ТК и тем самым точно подбирать теплообменник под заданные условия.