Виды теплообменников пластинчатые, сварные, полусварные трубчатые

Теплообменники представляют собой важное оборудование, используемое для передачи тепла между двумя средами без их смешивания. Существует несколько различных видов теплообменников, каждый из которых обладает своими особенностями и преимуществами. Одним из наиболее эффективных и широко применяемых типов являются пластинчатые теплообменники.

 

Устройство пластинчатых теплообменников

 

Пластинчатые теплообменники состоят из множества тонких металлических пластин, установленных параллельно друг другу и закрепленных в раме. Между пластинами создаются каналы для прохождения рабочих сред, обеспечивая максимально эффективную передачу тепла.

 

Принцип работы пластинчатых теплообменников

 

Основной принцип работы заключается в том, что тепло передается между двумя средами через металлические пластины. Одна из сред проходит через каналы, созданные между пластинами, а другая среда - между соседними пластинами. Это обеспечивает эффективный теплообмен между средами.

 

Пластинчатые разборные теплообменники

 

Существует также разновидность пластинчатых теплообменников - разборные. Они обеспечивают удобство обслуживания и ремонта, так как пластины можно легко извлечь и заменить без необходимости демонтажа всего оборудования.

 

Важными преимуществами пластинчатых теплообменников являются:

 

• минимальные затраты на стоимость пластинчатых теплообменников;
• легкий монтаж пластинчатых теплообменников на месте;
• возможность выбора габаритов пластинчатых теплообменников, количества пластин, в зависимости от отапливаемого помещения;
• простота химическая промывки и обслуживания пластинчатых теплообменников;
• разборная очистка пластинчатых теплообменников с заменой изношенных деталей;
• простота в эксплуатации;
• возможность изменения размера и производительности пластинчатых теплообменников;
• установка в малогабаритных помещениях;
• низкая загрязняемость поверхности пластин теплообменника,
• срок эксплуатации пластинчатых теплообменников при регулярном обслуживании до 25 лет;
• низкая стоимость химической промывки пластинчатых теплообменников;

Плюсы и минусы пластинчатых теплообменников

 

Пластинчатые теплообменники обладают высокой теплоотдачей, компактностью и возможностью разборного исполнения, что упрощает обслуживание. Однако они также чувствительны к загрязнениям и могут быть ограничены в использовании с агрессивными средами. При выборе теплообменника важно учесть условия эксплуатации и требования процесса.

 

Преимущества пластинчатых теплообменников

 

Преимущества включают экономию пространства, высокий коэффициент теплоотдачи, возможность легкого монтажа и обслуживания. Они также могут быть приспособлены для различных рабочих условий благодаря разнообразию конструктивных и технических решений.

 

Применение пластинчатых теплообменников

 

Пластинчатые теплообменники широко применяются в различных отраслях:

• ИТП индивидуальные тепловые пункты;
• ЦТП центральные тепловые пункты;
• отопление коттеджей БТП блочные тепловые пункты;
• химическая промышленность;
• пищевая промышленность;
• Энергетическая промышленность, и многие другие отрасли. Пластинчатые теплообменники достаточно универсальны, их универсальность обусловлена высокой эффективностью передачи тепла и возможностью адаптации к различным условиям, установкой в различных малогабаритных помещениях.

 

Применение в промышленности:

 

Пластинчатые теплообменники нашли широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей эффективности и удобству в обслуживании. В химической промышленности они используются для охлаждения и конденсации агрессивных жидкостей. В пищевой промышленности пластинчатые теплообменники применяются для нагрева или охлаждения продуктов, обеспечивая высокий уровень гигиеничности.

 

Технические характеристики:

 

Разнообразие технических характеристик, таких как типы пластин, материалы изготовления (например, нержавеющая сталь, титан), плотность и распределение каналов, позволяют выбирать оптимальное оборудование для конкретных условий эксплуатации. Это способствует улучшению эффективности теплообмена и продлению срока службы оборудования.

 

Паяные теплообменные аппараты

 

Паяные теплообменные аппараты представляют собой конструкцию, где пластины соединены между собой пайкой. Этот метод обеспечивает надежное соединение и позволяет работать с высоким давлением и температурой.

 

Важными преимуществами паянных теплообменников являются:

 

• низкая стоимость паянных теплообменников;
• коррозионная устойчивость;
• компактность теплообменника;
• недорогой монтаж теплообменника;
• рабочее давление, до 4,0 MPa;
• температура разборного пластинчатого теплообменника, от –50 градусов.С до +300 градусов.С
• материал используемых прокладок в паянном теплообменнике – тонкая листовая медь
• Материал пластин паянном теплообменнике нержавеющая сталь

• AISI 304,
• AISI 316,
• SMO 254,
• Hastelloy C-276.

Применение паянных теплообменников:

 

• компрессорные установки;
• холодильное оборудование;
• кондиционирование и системы вентиляции;
• пищевая промышленность;
• химическая промышленность.
• автомобилестроение;
• системы охлаждения жидкостей.

 

Полусварные теплообменники

 

Полусварные теплообменники являются гибридом между сварными и паяными. Они обеспечивают прочное соединение, сохраняя при этом некоторые преимущества обоих методов.

Теплообменники с полусварными пластинами типа (GW) предназначаются для теплообмена агрессивных сред (аммиак и другие подобные среды). Пластины этих теплообменников выполнены в симметрическом и ассиметрическом исполнении, сварка производится лазером, что представляет надежность конструкции.

 

Важными преимуществами полусварных теплообменников являются:

 

• компактность конструкции теплообменника;
• отсутствие уплотнений (уплотняющие прокладки);
• высокая устойчивость к агрессивным средам (аммиак и.т.д.);
• возможность регулировки потока теплоносителя;
• давление до 4 Мпа;
• температура жидкости до 300 °С;
• высокая надежность;
• увеличенный ресурс работы теплообменника из за отсутствия уплотняющих прокладок.

 

Сварные теплообменники

 

Сварные теплообменники создаются путем сваривания пластин между собой. Этот метод обеспечивает высокую прочность конструкции, что делает их подходящими для экстремальных условий эксплуатации.

Важными преимуществами сварных теплообменников являются:

• компактность конструкции теплообменника;
• отсутствие уплотнений (уплотняющие прокладки);
• высокая устойчивость к агрессивным средам (аммиак и.т.д.);
• возможность регулировки потока теплоносителя;
• давление до 4 Мпа;
• температура жидкости до 300 °С;
• высокая надежность;
• увеличенный ресурс работы теплообменника из за отсутствия уплотняющих прокладок.

    Кожухообразные трубчатые теплообменники

 

Основными элементами трубчатых теплообменников являются корпус (кожух) и трубки расположенные в корпусе теплообменника. Модельный ряд достаточно высок в связи с разносторонними сферами применения. Расположение труб внутри теплообменника может быть как горизонтальное, так и вертикальное, так же и U – образное.

Типы кожухообразных теплообменников:

• Теплообменники типа ТН;
• Теплообменники типа ТНГ;
• Теплообменники типа ТПК;
• Теплообменники типа ТКГ;
• Теплообменники типа ТНВ;
• Теплообменники типа ТКВ;
• Теплообменники типа ТК;
• Теплообменники типа ТУ.U-образные.

Кожухотрубчатые теплообменники распространены в отопительных и других системах.

ГОСТ 9929 стальные кожухотрубчатые теплообменные аппараты.

Расшифровка типов:

• Теплообменники типа ТН теплообменники с неподвижными трубными решетками;
• Теплообменники типа ТК теплообменники с температурным компенсатором на кожухе;
• Теплообменники типа ТП теплообменники с плавающей головкой;
• Теплообменники типа ТУ – U-образные теплообменники с U-образными трубами;
• Теплообменники типа ТПК теплообменники с плавающей головкой и компенсатором на ней;

Теплообменники типа ТН теплообменники с неподвижными трубными решетками в свою очередь подразделяются на два вида:

• теплообменники ТН с окончанием ТНГ– горизонтальные теплообменники;
• теплообменники ТН с окончанием ТНВ – вертикальные теплообменники;

В зависимости от характеристик теплообменников, рабочих сред (агрессивность и.т.д.) и в соответствии с условиями эксплуатации.

Из-за своих конструктивных особенностей, так как конструкция теплообменника закреплена жестко в фундаменте,, рекомендуется использовать кожухообразные теплообменники ТН и ТК с неагрессивными и чистыми и рабочими средами (теплоноситель и.т.д.), для того, чтобы избежать очистку межтрубного пространства.

   Теплообменники ТК с температурными компенсаторами, включая горизонтальные ТКГ и вертикальные ТКВ, обладают определенной особенностью. Они имеют гибкие температурные компенсаторы, которые необходимы для компенсации расширения труб, происходящего из-за разности температур теплоносителя находящегося между кожухом и трубами).

     При изменении температур при работе теплообменника происходит изменение  металла труб (охлаждение и нагрев металла) непосредственно изменение самих труб при разности температур происходит с большей интенсивностью, чем удлинение корпуса самого кожуха, что ведет к температурным напряжениям в трубной решетке.
   Температурные компенсаторы способны уравновесить длины труб и кожуха.

Разделяются кожухотрубчатые теплообменники на

• одноходовые теплообменники;
• многоходовые теплообменники.

Отличие одних теплообменников от других заключается в движении рабочих сред в корпусе теплообменника.

При работе одноходового теплообменника рабочая среда первого контура находящаяся в корпусе теплообменника (теплоноситель и.т.д.), и рабочая среда второго контура теплообменника двигаются в одном направлении, не изменяя направление.  

В многоходовом теплообменнике находятся дополнительные перегородки, которые изменяют направление движения рабочих сред, тем самым происходит увеличение теплообмена и в следствии скорости движения потоков теплоносителя.

Технические характеристики кожухотрубчатых теплообменников типов ТН и типов ТК:

• Температура теплообменивающих сред, – ºС±5ºС;

• в кожухе – от минус 70ºC до плюс 350ºC;
• в трубах – от минус 70ºC до плюс 350ºC;

• Диаметр кожуха, в миллиметрах;
  • наружный (при изготовлении из трубы) – 159; 273; 325; 426; 630;
  • внутренний (при изготовлении из листа) – 400; 600; 800; 1000; 1200.
• Поверхность теплообмена, м2;
  • 1,0-973
• Условное давление, МПа в кожухе для аппаратов диаметром, мм
• 159, 273, 325, 400 (426), 600 (630) мм

• Для ТН – 1,6; 2,5; 4,0;
• Для ТК – 1,6.

• 800 мм

• Для ТН – 1,0; 1,6; 2,5; 4,0;
• Для ТК – 1,0; 1,6.

• 1000 мм

• Для ТН – 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0;
• Для ТК – 0,6; 1,0; 1,6.

• 1200 мм

• Для ТН – 0,6; 1,0; 1,6; 2,5;
• Для ТК – 0,6; 1,0; 1,6.

 

Теплообменники обладают рядом показателей, которые определяют их характеристики:

• особенности конструкции;
• габариты теплообменника;
• масса теплообменника;
• удобство обслуживания, очистки и монтажа;
• параметры теплообмена теплоносителя;
• гидродинамические параметры теплообменника;
• долговечность работы теплообменника (устойчивость к агрессивным средам);
• тепловая производительность теплообменника (передача тепла от одной среды в другую); температурные условия работы теплообменника минимальное и максимальное значение;
• возможность регулировки подачи теплоносителя (автоматизация тепловых пунктов);

     Предназначение кожухотрубчатых аппаратов:

     В зависимости от назначения кожухотрубчатые аппараты могут быть теплообменниками, холодильниками, конденсаторами и испарителями; их изготовляют одно- и многоходовыми.

     Кожухотрубчатый аппарат с неподвижной трубной решеткой (типа ТН) изображен на рисунке 1а. Такие аппараты имеют цилиндрический кожух 1, в котором расположен трубный пучок 2; трубные решетки 3 с развальцованными трубками крепятся к корпусу аппарата. С обоих концов теплообменный аппарат закрыт крышками 4. Аппарат оборудо­ван штуцерами 5 для теплообмениващихся сред; одна среда идет по трубкам, другая проходит через межтрубное пространство.

     Теплообменники этой группы изготовляют на условное давление 0,6...4,0 МПа, диаметром 159...1200 мм, с поверхностью теплообмена До 960 м²; длина их до 10 м, масса до 20 т. Теплообменники этого типа применяют до температуры 350 "С.

     Предусмотрены различные варианты материального исполнения конструктивных элементов теплообменных аппаратов. Корпус аппа­рата изготовляют из сталей ВСтЗсп, 16ГС или биметаллическим с защитным слоем из сталей 08X13,12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т. Для трубного пучка применяют трубы из сталей 10, 20 и Х8 с размерами 25x2, 25x2,5 и 20x2 мм, из высоколегированных сталей 08X13, 08Х22Н6Т, 08Х18Н10Т, 08Х17Н13М2Т с размерами 25x1,8 и 20x1,6 мм, а также трубы из алюминиевых сплавов и латуни. Трубные решетки изготов­ляют из сталей 16ГС, 15Х5М, 12Х18Н10Т, а также биметаллическими с наплавкой высоколегированного хромоникелевого сплава или слоя латуни толщиной до 10 мм.

     В современном инжиниринге и производстве теплообменники становятся ключевым звеном в обеспечении эффективности и экономичности технологических процессов. Выбор конкретного типа теплообменника зависит от требований конкретной задачи и особенностей рабочих условий.

     Пластинчатые теплообменники представляют собой важное звено в области теплообмена, обеспечивая эффективность, экономию энергии и долгий срок службы. Их универсальность и применимость в различных отраслях промышленности делают их неотъемлемой частью современного инжиниринга и технологических процессов.

 

Инновации и Технические Новшества:

 

     Современная индустрия постоянно стремится к инновациям, и область теплообмена не исключение. В последние годы произошли значительные технические новшества в области пластинчатых теплообменников. Например, использование специальных пластин с турбулизаторами повышает эффективность теплообмена, уменьшая потери давления.

 

Энергоэффективность и Устойчивость:

 

     С постоянным ростом цен на энергоресурсы и повышенным вниманием к экологическим аспектам производства, пластинчатые теплообменники становятся предметом усиленного внимания. Их высокая энергоэффективность содействует снижению энергозатрат и выбросов, что делает их предпочтительным выбором в современных технологических решениях.

 

Интеграция с Автоматизированными Системами:

 

Современные пластинчатые теплообменники легко интегрируются с автоматизированными системами управления. Это позволяет оптимизировать процессы теплообмена в реальном времени, повышая эффективность и автоматизируя регулирование параметров работы.

 

Специализированные Решения:

 

На рынке появляются специализированные пластинчатые теплообменники, разработанные для конкретных отраслей и условий эксплуатации. Это включает в себя материалы с повышенной коррозионной стойкостью, а также конструктивные особенности, учитывающие специфику рабочих сред.

 

Перспективы Развития:

 

С развитием технологий ожидается дальнейшее совершенствование пластинчатых теплообменников. Возможно, появление новых материалов и дизайнов, увеличивающих эффективность и устойчивость к различным факторам.

Внедрение в Обновленные и Новые Производства:

В условиях стремительного развития промышленных технологий, пластинчатые теплообменники становятся неотъемлемой частью обновленных и новых производств. Их применение обеспечивает не только высокую производительность, но и соответствие современным стандартам энергоэффективности и экологичности.

 

Заключение:

 

В свете постоянного технологического прогресса и увеличения требований к эффективности производства, пластинчатые теплообменники остаются ключевым элементом в системах теплообмена. Их разнообразие конструкций, высокая эффективность и удобство в обслуживании делают их важным инструментом для различных отраслей промышленности.