A lemezes hőcserélő egyfajta rekuperatív hőcserélő, amelynek elve a hőenergia átalakításán és mozgatásán alapszik egyik közegből a másikba, érintkező lemezek segítségével. Egy csomagba gyűjtve egyfajta csatornákat képeznek, amelyeken keresztül a hűtőfolyadék mozog. Az eszköz paramétereit és méreteit a GOST 15518-83 szabványai jelzik.
A hőcserélők típusai
A karbantartás és az ellenőrzés hozzáférhetőségének mértékétől függően a hőcserélők több típusra oszthatók:
- összecsukható,
- forrasztva,
- hegesztett,
- félig hegesztett.
Összecsukható
Az ilyen típusú berendezéseket rendszeres karbantartás, ellenőrzés és javítás céljából össze- és szétszerelik. A hőátadási folyamatot lemezek segítségével hajtják végre, amelyek egymást váltva két mozgási áramkört alkotnak. Ez kiküszöböli a hőenergia keveredését a két áram között. Az összes lemezt gumi távtartók választják el egymástól.
Forrasztva
Az ilyen típusú eszközöket nem lehet szétszerelni, ellentétben a korábban figyelembe vett típussal, és az összes lemezt összeforrasztják. Az ilyen eszközök előnyeit megfizethető költségnek és kis méretnek tekintik. A fő alkalmazási terület a háztartási gázkazánok és egyéb fűtési rendszerek.
Hegesztve
Az ebbe az osztályba tartozó egységek gumitömítések nélkül össze vannak hegesztve. A hőáram mozgása két csatornán keresztül történik: az egyik a hullámos, a másik a cső alakú. A hátrányok között szerepel a készülék magas költsége és mérete. Az ebbe az osztályba tartozó hőhordozókat ipari méretekben használják.
Félig hegesztett
Kombinált módon beépített lemezekből álló szerkezet. A tömítések a hegesztett lemezek külső oldalán helyezkednek el párban. Az ilyen berendezések lehetővé teszik rendkívül agresszív környezetben vagy hűtőrendszerekben történő használatát.
Előnyök és hátrányok
Az ilyen egységek használatának pozitív aspektusai a következők:
- a nagy termelési és beruházási költségek hiánya;
- a hőellátás hatékonysága;
- kis méret;
- öntisztító képesség a nagy turbulens áramlás miatt;
- a lemezek számának növekedése miatt lehetséges a hatékonyság növekedése;
- megbízhatóság;
- könnyű karbantartás és öblítés;
- könnyű;
- könnyű telepítés;
- minimális felületi szennyeződés;
- a különféle hűtőfolyadékok keveredésének teljes kiküszöbölése egy speciális tömítő rendszernek köszönhetően;
- korrozióállóság;
- a magas hatékonyság biztosítja a minimális hőcserélő felületet;
- a nyomásveszteség minimálisra csökkentésének képessége különböző típusú profilú lemezek használatával;
- hőmérséklet-szabályozás.
A lemezes hőcserélők hátrányai a következők:
- a földelés szükségessége;
- a hűtőfolyadék minőségének szigorúsága.
Az előnyök nagy száma lehetővé teszi a hőcserélők használatát a háztartási és az ipari szegmensben.A hűtőfolyadék iránti igény valószínűleg nem hátrány, hanem szükségszerűség annak érdekében, hogy megakadályozzuk a használhatatlanná vált lemezek cseréjének gyakoriságát.
Lemezes hőcserélő készülék
A lemezes hőcserélőt széles körben használják gőzök vagy folyadékok hőcseréjére, és hűtőként, előmelegítőként vagy kondenzátorként működik. Számos összetevőből áll:
- mozgatható lemez;
- rögzített lemez;
- elágazó csövek menetes karimával és hegesztett csatlakozással;
- egymáshoz rögzített lemezkészlet;
- alsó és felső vezetők;
- menetes állvány rögzítéshez és csapokhoz.
A lemezek között gumitömítések találhatók. A hőenergia mozgása több séma szerint történik:
- közvetlen áramlás,
- ellenáram,
- vegyes.
A fűtési rendszerbe történő felszerelés kiválasztása és a számítás speciális, kifejezetten erre a célra kifejlesztett szoftver segítségével történik.
Csatlakozási ábra
A TO lemez csatlakoztatásához klasszikus sémát alkalmaznak, amelyben az elülső panelen elhelyezett hűtőfolyadék be- és kimeneti csövek vesznek részt. Leggyakrabban ezek a lyukak úgy vannak elhelyezve, hogy a hőenergia ellenáramlását biztosítsák, és megakadályozzák a meleg és a hideg áramlás keveredését.
A hőcserélő csatlakoztatásának második lehetősége ugyanazokat a be- és kimeneti fúvókákat használja, amelyek nemcsak az előlapon, hanem a hátsó oldalon is elhelyezhetők.
A hőenergia bemeneti és kimeneti áramának összekapcsolása karimás, menetes vagy hegesztett csatlakozású elágazó csöveken keresztül történik.
Bizonyos esetekben nem használnak elágazó csöveket. Ezután a csatlakozás úgy történik, hogy további furatokat fúrnak egy belső menettel a csapok felszereléséhez, amelyek a csővezeték hűtőfolyadékának rögzítéseként szolgálnak. Tömítésként hőálló gumit vagy gumitömítést vehet fel.
Kiválasztási szabályok
A berendezés megválasztása több paramétertől függ, amelyek mindegyikét egyedileg számolják, attól függően, hogy a hőcserélőt hová telepítik.
A modell kiválasztásakor meg kell határoznia a következő pontokat:
- közeg típusa (gőz, víz stb.);
- hőmérsékletjelzők a hűtőfolyadék be- és kimeneténél;
- megengedett nyomásveszteség;
- maximális hőmérsékleti mutatók;
- maximális nyomás a készülék belsejében;
- a berendezések hőterhelése.
Ezen paraméterek adatainak megszerzése után ki kell számítani a hőcserélő rendszer mutatóit. Ezt követően megkezdheti a modell kiválasztását, támaszkodva a rendelkezésre álló teljesítménymutatókra, a víz áramlási sebességére, az átmérőre és a hőcserélő területre.
Működés elve
A lemezes hőcserélő működési elve nem nevezhető egyszerűnek. A lemezeket egymáshoz képest 180 fokos szögben helyezzük el. Általában ez két lemezpár forrasztása, amelyek biztosítják a hőenergia be- és kimenetét. Az extrém pár nem vesz részt a hőátadás folyamatában.
A tervezési jellemzőktől függően a hőcserélőket általában három típusra osztják:
- egykörös,
- több áramkör,
- kétirányú.
A hőenergia cirkulációját egy egykörös készülékben állandóan, a teljes kör mentén és egy irányban hajtják végre, a hűtőfolyadék egyidejű ellenáramlásával.
A hőhordozó mozgása a többáramú berendezésben különböző irányokban történik. Ilyen eszközöket csak akkor használnak, ha a visszatérő és a beömlő áramlásban enyhe hőmérséklet-különbség van.
A kétirányú eszközökben a hőenergia mozgása két független áramkör mentén történik, a hőellátás folyamatos ellenőrzése alatt.
Van egy másik típusú készülék - egy gőzlemezes hőcserélő, amely felelős a víz vagy más folyadék fűtéséért a fűtési rendszerben. Ennek az eszköznek a működési elve nem különbözik a lemez aggregátumok szokásos modelljeitől.
Lemezek hőcserélőhöz
A lemezek anyaga 1 mm vastag acél. A hűtőfolyadék áramlásának turbulizálása és a hőcserélő terület növelése érdekében a lemezek áramlási része bordázott vagy hullámosított.
Szakaszban nézve a hullámos felület egyenlő oldalú háromszög profilú. Az ellenállás és az áramlási sebesség a hullám elhelyezkedésének szögének mértékétől függ. Minél élesebb, annál kisebb az ellenállás és annál nagyobb a hűtőfolyadék sebessége.
Az acél mellett más ötvözeteket is használnak a hőcserélő lemezek gyártásához, attól függően, hogy a készülék hol fog működni.
Alkalmazások
Minden típusú hőcserélőnek megvan a maga alkalmazási területe.
Tömített hőcserélőket szoktak használni:
- fűtési hálózatok telepítéséhez;
- hűtőkamrákban;
- medencékben stb.
Forrasztott eszközöket használnak:
- fagyasztókban;
- légkondicionáló rendszerekben;
- szellőző rendszerekben;
- kompresszoros létesítményekben.
A hegesztett és félig hegesztett eszközök megtalálták az alkalmazást:
- a klímaberendezésben és a szellőzőrendszerekben;
- a gyógyszeriparban;
- az élelmiszeriparban;
- a fűtési rendszerekben és a melegvízellátásban;
- cirkulációs szivattyúkban stb.
Háztartási használatban leggyakrabban forrasztott típusú hőcserélő található. Feladata a hőenergia hűtése vagy fűtése.
A hőcserélő olyan rendszerelem, amelyet a közüzemi, élelmiszeripari, kohászati, olaj- és gáziparban, valamint a hajógyártásban használnak. Az előnyök gyakorisága a hátrányokkal szemben azt jelzi, hogy hatékonyan használják. Miután megfelelően meghatározta a készülék műszaki jellemzőit és feladatait, a fűtési rendszert otthon telepítheti az interneten nyilvánosan elérhető hőcserélő rajzainak és csatlakozási diagramjainak felhasználásával.
