Пластинчатые теплообменники.

Пластинчатые теплообменные аппараты являются разновидностью поверхностных рекуперативных теплообменников, с поверхностью теплообмена изготовленной из тонкого листа. Принципы устройства пластинчатых аппаратов для нагрева и охлаждения жидкости в тонком слое были предложены еще в конце 19 века Драхе Брейтвишен Малезиным. Главным конструктивным решением, позволившем пластинчатым аппаратам найти широкое применение в промышленности явилось использование для соединения пластин между собой в единый блок в принципах устройства фильтпресса, предложен в 1923 году Зелигманом. В настоящее время пластинчатые теплообменники предназначены для проведения теплопередачи без изменения агрегатного состояния (нагреватели, холодильники). И с изменением агрегатного состояния – это испарители и конденсаторы. Они могут применяться для одновременного теплообмена между двумя, тремя и большим количеством сред, а так же пригодны для теплообмена с двух и трехфазными рабочими средами вязкостью до 0,6 м²/с. Это ж – ж, пар – ж, пар – газ – ж, г – ж, г – г.

Разборные пластинчатые теплообменники могут работать со средами содержащими твердые частицы размером до 4 мм.

По конструкции эти теплообменники разделяются на:

1. разборные (ТПР)

2. полуразборные (ТПП)

3. блочносварные (ТПБС)

4. сварные неразборные (ТПСН)

Разборные пластинчатые теплообменники применяются, когда аппарат часто подвергается разборки и чистки. Имеется необходимость перекомпоновки поверхности теплообмена и изменения числа параллельно работающих каналов, например, в связи с изменением технологического режима. Если приходится производить замену некоторых участков поверхности теплообмена из – за неравномерного коррозионного или эрозионного разрушения.

Теплообменник включает стойку 5 наживные плиты 1 и 4, набор теплообменных пластин 3 и стягивающие шпильки 2 (рисунок)

Пластины и уплотнительные прокладки образуют после сборки и сжатия каналы четные и нечетные, служащие для прохода холодного и горячего теплоносителей. От формы, размеров и конструктивных особенностей пластины зависят эффективность теплопередачи, надежность теплообменника, технологичность и трудоемкость его изготовления, эксплуатационные данные. Как правило, профиль пластин запатентован.

Пластины определенного профиля изготавливаются различных типов размеров, что позволяет выбрать теплообменник для конкретного производства. Стремление повысить степень турбулизации потока приводящая степень к уменьшению толщины пограничного слоя и, как следствие, к увеличению коэффициента теплоотдачи. Позволило разработать конструкции пластин сетчато–поточного типа. В каналах образованные этими пластинами поток жидкости изменяет направление своего движения в двух плоскостях, образуя совокупность сходящихся и расходящихся струй. В сетчато–поточных пластинах турбулирующие элементы используются одновременно и для создания сети равномерно распределенных опор между пластинами, что значительно повышает жесткость всего пакета и дает возможность работы при более высоких давлениях.

Прокладки могут прикрепляться к двум сторонам пластины, либо к одной. Второй вариант является более распространенным, т.к. он более технологичен. Для резиновых многоразовых прокладок важным является надежное закрепление прокладок на пластине. Наиболее распространены два способа крепления: приклеивание прокладок клеем в специальную канавку, выполненную на пластине и механическое закрепление прокладки в канавки имеющий форму «ласточкин хвост». Первый способ более технологичен и нашел наибольшее применение.

К недостатком разборных теплообменников с прокладками на клею следует отнести: влияние температуры на прочность соединения, недостаточная стойкость многих марок клеев на повышенную температуру

Теплообменник состоит из группы теплообменных пластин 15, подвешенных на верхней горизонтальной штанге 7, концы верхней и нижней штанг закреплены в неподвижной плите 3 (передней стойки) и задней стойки 9. При помощи наживной плиты 8 и винта 10, пластины в рабочем состоянии сжаты в один пакет. Между пластинами установлены, прокладки 13 и 5. Для подвода и отвода теплоносителей служат штуцеры 1, 2, 11, 12.

В разборных теплообменниках до 2 МПа температура до 200°С. Полуразборные теплообменники используются, когда одна из сред не образует отложения, например чистый водяной пар. Сварные неразборные теплообменники используются в тех случаях, когда обе среды не дают отложений на поверхности теплообмена. Однако в комплект теплообменного оборудования завод изготовитель часто предлагает установки для промывки поверхностей с использованием различных реагентов.

Неразборные теплообменники используются при давлении 3 МПа и температура до 400°С.

В полуразборных теплообменниках властины попарно сварены друг с другом. Одним из достоинств пластинчатых теплообменных аппаратов является возможность создания различных схем движения рабочих сред.

Различают 6 основных случаев движения теплоносителей в пластинчатых теплообменниках:

А. частный противоток при общем противотоке.

Б. смешанный ток.

В. смешанный ток при общем противотоке.

Г. частный прямоток при общем противотоке.

Д. смешанный частный ток при общем противотоке.

Е. чистый прямоток.

РД 26 – 01 – 107 – 86 Теплообменники пластинчатые.

Методы тепловых и гидромеханических расчетов.