Un intercambiador de calor de placas es un tipo de intercambiador de calor recuperativo, cuyo principio se basa en la conversión y movimiento de energía térmica de un medio a otro, mediante placas de contacto. Reunidos en un paquete, forman una especie de canales a través de los cuales se mueve el refrigerante. Los parámetros y dimensiones del dispositivo están indicados por los estándares de GOST 15518-83.
Tipos de intercambiadores de calor
Dependiendo del grado de accesibilidad para el mantenimiento y la inspección, los intercambiadores de calor se dividen en varios tipos:
- plegable,
- soldado
- soldado,
- semi-soldada.
Plegable
Los aparatos de este tipo se montan y desmontan para su mantenimiento, inspección y reparación periódicos. El proceso de transferencia de calor se realiza mediante placas que se alternan entre sí formando dos circuitos de movimiento. Esto elimina la mezcla de energía térmica entre las dos corrientes. Todas las placas están separadas por espaciadores de goma.
Soldado
Los dispositivos de este tipo no se desmontan, a diferencia del tipo considerado anteriormente, y todas las placas se sueldan juntas. Las ventajas de tales dispositivos se consideran costos asequibles y pequeñas dimensiones. El campo de aplicación principal son las calderas de gas domésticas y otros sistemas de calefacción.
Soldada
Las unidades de esta clase consisten en placas soldadas entre sí sin sellos de goma. El movimiento del flujo de calor se produce a través de dos canales: uno a lo largo del corrugado y el segundo a lo largo del tubular. Entre las desventajas se encuentran el alto costo del dispositivo y su tamaño. Los portadores de calor de esta clase se utilizan a escala industrial.
Semisoldado
Una estructura formada por placas que se instalan de forma combinada. Los sellos se encuentran en el exterior de las placas soldadas en pares. Este equipo permite su uso en entornos extremadamente agresivos o en sistemas de refrigeración.
Ventajas y desventajas
Entre los aspectos positivos del uso de tales unidades se encuentran:
- falta de grandes costos de producción e inversión;
- eficiencia del suministro de calor;
- talla pequeña;
- capacidad de autolimpieza debido al alto flujo turbulento;
- debido al aumento en el número de placas, es posible lograr un aumento en la eficiencia;
- fiabilidad;
- facilidad de mantenimiento y descarga;
- peso ligero
- facilidad de instalación;
- contaminación superficial mínima;
- eliminación completa de la mezcla de diferentes tipos de refrigerante, gracias a un sistema de sellado especial;
- resistencia a la corrosión;
- la alta eficiencia proporciona una superficie mínima de intercambio de calor;
- la capacidad de reducir al mínimo las pérdidas de carga mediante el uso de placas con diferentes tipos de perfiles;
- regulación de la temperatura.
Las desventajas de los intercambiadores de calor de placas incluyen:
- la necesidad de conexión a tierra;
- rigor a la calidad del refrigerante.
Una gran cantidad de ventajas permite el uso de intercambiadores de calor en el segmento doméstico e industrial.Exigir el refrigerante probablemente no sea un inconveniente, sino una necesidad, para evitar la frecuencia de reemplazo de placas que se han vuelto inutilizables.
Dispositivo intercambiador de calor de placas
El intercambiador de calor de placas se usa ampliamente para el intercambio de calor de vapores o líquidos y actúa como enfriador, precalentador o condensador. Consta de varios componentes:
- placa movible;
- placa fija;
- ramales con brida roscada y conexión soldada;
- un juego de platos unidos entre sí;
- guías inferior y superior;
- soporte roscado para fijación y tachuelas.
Los sellos de goma se encuentran entre las placas. El movimiento de la energía térmica se produce de acuerdo con varios esquemas:
- flujo directo,
- contracorriente
- mezclado.
La selección de equipos para la instalación en el sistema de calefacción y el cálculo se realizan utilizando un software especial desarrollado específicamente para estos fines.
Diagrama de conexión
Para conectar la placa TO, se utiliza un esquema clásico, en el que están involucradas las tuberías de entrada y salida de refrigerante ubicadas en el panel frontal. Muy a menudo, estos orificios se colocan de tal manera que proporcionen un contraflujo de energía térmica y eviten la mezcla de flujos fríos y calientes.
La segunda opción para conectar el intercambiador de calor utiliza las mismas boquillas de entrada y salida, que se pueden ubicar no solo en el panel frontal, sino también en la parte posterior.
La conexión de los flujos de entrada y salida de energía térmica se realiza mediante boquillas, con brida, conexión roscada o soldada.
En algunos casos, no se utilizan ramales. Luego, la conexión se lleva a cabo perforando orificios adicionales con una rosca interna para la instalación de pernos, que servirán como una unión del refrigerante a la tubería. Como junta, puede tomar una goma resistente al calor o un sello de goma.
Reglas de selección
La elección del equipo depende de varios parámetros, cada uno de los cuales se calcula individualmente, dependiendo de dónde se instalará el intercambiador de calor.
Al elegir un modelo, debe determinar los siguientes puntos:
- tipo de medio (vapor, agua, etc.);
- indicadores de temperatura en la entrada y salida del refrigerante;
- pérdida de presión permitida;
- indicadores de temperatura máxima;
- presión máxima dentro del dispositivo;
- carga térmica en el equipo.
Después de obtener datos sobre estos parámetros, es necesario calcular los indicadores del sistema de intercambio de calor. Después de eso, puede comenzar a elegir un modelo, en función de los indicadores de potencia disponibles, el caudal de agua, el diámetro y el área de intercambio de calor.
Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento de un intercambiador de calor de placas no se puede llamar simple. Las placas se instalan en un ángulo de 180 grados entre sí. Por lo general, se trata de una soldadura de dos pares de placas que proporcionan entrada y salida de energía térmica. El par extremo no participa en el proceso de transferencia de calor.
Dependiendo de las características de diseño, los intercambiadores de calor generalmente se dividen en tres tipos:
- circuito único,
- multicircuito,
- bidireccional.
La circulación de energía térmica en un dispositivo de circuito único se realiza de forma permanente, a lo largo de todo el circuito y en una dirección, con un contraflujo simultáneo del refrigerante.
El movimiento del portador de calor en el equipo multicircuito ocurre en diferentes direcciones. Dichos dispositivos se utilizan solo si hay una ligera diferencia de temperatura en el flujo de retorno y de entrada.
El movimiento de la energía térmica en dispositivos bidireccionales se produce a lo largo de dos circuitos independientes, sujetos a un control constante sobre el suministro de calor.
Hay otro tipo de dispositivo: un intercambiador de calor de placas de vapor, que es responsable de calentar agua u otro líquido en el sistema de calefacción. El principio de funcionamiento de este dispositivo no es diferente de los modelos estándar de agregados de placa.
Placas para intercambiador de calor de placas
El acero, de 1 mm de espesor, se utiliza como material para las placas. Para turbulizar el flujo de refrigerante y aumentar el área de intercambio de calor, la parte de flujo de las placas es acanalada o corrugada.
Cuando se ve en sección, la superficie corrugada tiene un perfil de triángulo equilátero. La resistencia y el caudal dependen del grado del ángulo en el que se encuentra la ondulación. Cuanto más afilado es, menor es la resistencia y mayor es la velocidad del refrigerante.
Además del acero, también se utilizan otras aleaciones para la fabricación de placas de intercambiadores de calor, dependiendo de dónde funcionará el dispositivo.
Aplicaciones
Cada tipo de intercambiador de calor tiene su propia área de aplicación.
Los intercambiadores de calor con juntas se utilizan generalmente:
- para la instalación de redes de calefacción;
- en cámaras frigoríficas;
- en piscinas, etc.
Se utilizan dispositivos soldados:
- en congeladores;
- en sistemas de aire acondicionado;
- en sistemas de ventilación;
- en instalaciones de compresores.
Los dispositivos soldados y semisoldados han encontrado su aplicación:
- en sistemas de ventilación y climatización;
- en la industria farmacéutica;
- en la industria alimentaria;
- en sistemas de calefacción y suministro de agua caliente;
- en bombas de circulación, etc.
En el uso doméstico, se encuentra con mayor frecuencia un tipo de intercambiador de calor soldado. Se encarga de enfriar o calentar la energía térmica.
Un intercambiador de calor es un elemento del sistema que se utiliza en las industrias de servicios públicos, alimentaria, metalúrgica y de petróleo y gas, así como en la construcción naval. La prevalencia de las ventajas sobre las desventajas indica su uso eficaz. Una vez identificadas correctamente las características técnicas y las tareas del dispositivo, puede instalar el sistema de calefacción en casa utilizando los dibujos y diagramas de conexión del intercambiador de calor que están disponibles públicamente en Internet.
