Пластинчатые теплообменники

Теплообменник пластинчатый – это устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные, медные, титановые гофрированные пластины, которые стянуты в пакет. Горячие и холодные слои в пластинчатых теплообменниках чередуются друг с другом (рис. 9).

Рис. 9. Концептуальная схема пластинчатого теплообменника.

Рис. 10. Схема одноступенчатого пластинчатого теплообменника.

Основным элементом теплообменника являются теплопередающие пластины, изготовленные из коррозионно-стойких сплавов толщиной 0,4 - 1,0 мм методом холодной штамповки (рис. 9-11).

Рис. 11. Отдельная пластина теплообменника и пластины в нем.

В рабочем положении пластины плотно прижаты друг к другу и образуют щелевые каналы. На лицевой стороне каждой пластины (рис. 9-11) в специальные канавки установлена резиновая контурная прокладка, обеспечивающая герметичность каналов. Два из четырех отверстий в пластине обеспечивают подвод и отвод греющей или нагреваемой среды к каналу. Два других отверстия дополнительно изолированы малыми контурами прокладки, предотвращающими смешение (переток) греющей и нагреваемой сред.

Рис. 12. Теплообменные пластины с уплотнительными прокладками.

Количество пластин 1 в теплообменнике (рис. 8-18), их компоновка, материал, форма и размер зависят от конкретной задачи теплообмена двух сред. В зависимости от области применения пластины теплообменника могут быть изготовлены из хромоникелевых, хромоникелемолибденовых нержавеющих сталей, титана и других материалов.

В пластинчатых теплообменниках смежные пластины формируют каналы, в которых через пакет пластин движутся попеременно горячий и холодный теплоносители. 

Пространственное извилистое течение жидкости в каналах способствует турбулизации потоков, а противоток между нагреваемой и греющей средой способствует увеличению температурного напора и, как следствие, интенсификации теплообмена при сравнительно малых гидравлических сопротивлениях. При этом резко уменьшается отложение накипи на поверхности пластин.

Рис. 13. Извилистая форма каналов в пластинчатом теплообменнике

как способ турбулизации потоков теплоносителей.

Рис. 14. Пластинчатые теплообменники.

При аналогичных параметрах пластинчатые теплообменники в 3-6 раз меньше по габаритам и составляют 1/6 от веса кожухотрубных теплообменников. То есть экономятся не только площади под установку, но и снижаются начальные затраты. Кожухотрубные теплообменники обеспечивают гораздо меньшие коэффициенты теплопередачи, чем пластинчатые при аналогичной потере давления. Даже в самых лучших кожухотрубных теплообменниках значительные поверхности труб находятся в мертвых зонах, где малая теплопередача. В отличие от кожухотрубных пластинчатые теплообменники легко разбирать.

При большой разнице в расходе сред, а также при малой разнице в конечных температурах сред существует возможность многократного теплообмена сред путем петлеобразного направления их потоков. В таких теплообменниках патрубки для подвода сред расположены не только на неподвижной плите, но и на прижимной, а вдоль пластин-перегородок среды движутся в одном направлении.

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов: разборные (рис. 15), паяные (рис. 16), сварные (рис. 17), полусварные (рис. 18).

Рис. 15. Разборные пластинчатые теплообменники.

Рис. 16. Паяные пластинчатые теплообменники.

Использование пластинчатого теплообменника позволяет обеспечить дом или квартиру современной энергосберегающей системой приточно-вытяжной вентиляции (рис. 19-20). Небольшой вентилятор обеспечивает дом свежим, чистым наружным воздухом, одновременно с удалением загрязненного внутреннего воздуха, который содержит меньше кислорода, на улицу. При этом сохраняется часть энергии, затраченной на отопление. В результате получают экономию энергоресурсов (энергоносителя или электричества). Одновременно с этим воздух очищается от пыли и грязи с помощью специального фильтра. При этом процессе потоки воздуха попадают в специальный алюминиевый теплообменник перекрёстный пластинчатый теплообменник, где аккумулированная в доме энергия (теплота или холод), передается воздуху, который поступает с улицы. Например, теплоутилизирующее оборудование Lifebreath (рис. 19) позволяет передавать теплоту, накопленную внутри дома, от удаляемого внутреннего воздуха к свежему наружному воздуху с максимально возможным в настоящее время КПД.

Рис. 17. Сварной пластинчатый теплообменник.

Рис. 18. Полусварные пластинчатые теплообменники.

Рис. 19. Энергосберегающая система приточно-вытяжной вентиляции

с пластинчатым теплообменником.

Рис. 20. Энергосберегающие системы приточно-вытяжной вентиляции

с пластинчатым теплообменником.