Теплообменник пластинчатый — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные, медные, графитовые гофрированные пластины, которые стянуты в пакет. Горячие и холодные слои перемежаются друг с другом.

Устройство и принцип работы

1. Неподвижная плита с присоединительными патрубками.

2. Задняя прижимная плита.

3. Теплообменные пластины с уплотнительными прокладками.

4. Верхняя направляющая.

5. Нижняя направляющая.

6. Задняя стойка.

7. Комплект резьбовых шпилек.

Такая конструкция теплообменника обеспечивает эффективную компоновку теплообменной поверхности и, соответственно, малые габариты самого аппарата.

Первый пластинчатый теплообменник был создан компанией Густафа де Лаваля, сегодня называющейся «Альфа Лаваль» (Швеция).

Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие втеплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.

Пластинчатый теплообменник. Устройство и принцип работы

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.

Основные размеры и параметры наиболее распространенных в промышленности пластинчатых теплообменников определены ГОСТ 15518—83. Их изготовляют с поверхностью теплообмена от 2 до 600 м2 в зависимости от типоразмера пластин; эти теплообменники используют при давлении до 1,6 МПа и температуре рабочих сред от —30 до +180° С для реализации теплообмена между жидкостями и парами (газами) в качестве холодильников, подогревателей и конденсаторов.

Пластинчатые теплообменники разделяют по степени доступности поверхности теплообмена для механической очистки и осмотра:

• разборные

• полуразборные (полусварные)

• неразборные (паяные и сварные)

Наиболее широко применяют разборные пластинчатые теплообменники, в которых пластины отделены одна от другой резиновыми уплотнениями. Монтаж и демонтаж этих аппаратов осуществляют достаточно быстро, очистка теплообменных поверхностей требует незначительных затрат труда.

Пластинчатые теплообменники классического исполнения имеют патрубки входа и выхода теплоносителей на передней плите. Существуют также исполнения, в которых патрубки входа и выхода теплоносителей расположены как на передней, так и на задней плите теплообменника. Присоединение к входам и выходам рабочих сред осуществляется с помощью фланцевых соединений, соединения под сварку (стальная труба) или резьбового соединения. Возможно также отсутствие какого-либо патрубка на входе или выходе теплоносителя. В таком случае вокруг отверстия на плите выполняются отверстия с внутренней резьбой под шпильки, с помощью которых можно подсоединить трубопровод с теплоносителем с применением термостойкого резинового или каучукового уплотнения.

Серийно выпускаемые пластинчатые теплообменники комплектуют пластинами, штампованными из листового металла толщиной до 1 мм. Гофры пластин обычно имеют в сечении профиль равностороннего треугольника. Материал пластин — оцинкованная или коррозионно-стойкая сталь, титан, алюминий. Расчет на прочность пластинчатых теплообменников сводится к расчету нажимных и промежуточных плит, пластин, штанг, стяжных болтов, коллекторов, днищ и крышек.

Разборный пластинчатый теплообменник Конструкция

Разборный пластинчатый теплообменник состоит из пакета рабочих пластин, уплотнений, передней неподвижной плиты, верхней и нижней направляющих, задней подвижной плиты, задней стойки (штатива), комплекта стяжных болтов и гаек, патрубков для подключения входа и выхода рабочих сред. Верхняя и нижняя направляющие крепятся на передней неподвижной плите и штативе. На направляющие навешиваются пластины и задняя плита. С помощью комплекта болтов и гаек стягиваются передняя и задняя плиты, которые стягивают между собой набор рабочих пластин.

1 – передняя неподвижная плита 2 – верхняя направляющая 3 – задняя подвижная плита 4 – задняя стойка (штатив)  5 – рабочая пластина  6 – уплотнения 7 – нижняя направляющая 8 – патрубки 9 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих 10 - шильд с названием и техническими данными

У однозаходного пластинчатого теплообменника все входы и выходы находятся на передней плите. Чтобы закрепить пластинчатый теплообменник к полу или фундаменту предусмотрены лапки с отверстиями под крепление на неподвижной плите и штативе.

Теплообменные пластины имеют четыре проходных отверстия, которые образуют две изолированные одна от другой системы каналов. Для уплотнения пластин и каналов имеются резиновые прокладки. Прокладка 6 уложена в паз по контуру пластины и охватывает два отверстия на пластине, через которые происходят приток и вывод теплоносителя в канал между смежными пластинами, а также герметизирует два других отверстия на пластине. Уплотнительные прокладки крепятся на пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в аппарате образуют две системы герметичных межпластинных каналов, по которым протекают жидкости, участвующие в теплообмене.

Разборные пластинчатые теплообменники изготовляют в пяти исполнениях, в том числе на консольной раме, на двухопорной раме, на трехопорной раме.

Уплотнения

Резиновые уплотнения полностью изолируют контуры пластинчатого теплообменника, что исключает возможность перетечек. Таким образом образуется две системы герметичных каналов. Уплотнение представляет собой цельную резиновую прокладку, которая устанавливается в специальной уплотнительной канавке в пластине и сажается на эпоксидный клей или фиксируется клипсами, что позволяет выдерживать высокие давления. Схема установки уплотнений с фиксирующими замками обеспечивает их быструю и легкую замену. Однако прокладки с фиксирующими клипсами не рекомендуется применять в случаях, когда требуется частое вскрытие теплообменника и когда в качестве одной из сред используются окисляющие растворы.

Крепление уплотнений на клипсах:

• Клипсы располагаются отдельно от основной части уплотнения

• Несмотря на повреждение одной из клипс, уплотнение не смещается и остается на месте

• В большинстве случаев используется крепление Clip-on

Диапазон рабочих характеристик

Диапазон мощностей разборных пластинчатых теплообменников простирается от нескольких сотен киловатт до десятков мегаватт. Максимальные значения мощности ограничены лишь максимально возможными размерами самого теплообменника и количеством пластин. Такие аппараты используют в различных отраслях промышленности, где требуется снимать большую тепловую нагрузку.

Границы применения разборных пластинчатых теплообменников определяются материалом уплотнений между пластинами, которые изготавливаются из различных видов резин и каучуков.

Диапазон температур рабочих сред: от -50 до 200 С. Диапазон давлений рабочих сред: до 2,5 МПа (в зависимости от производителя и модели аппарата)