Uno scambiatore di calore a piastre è un tipo di scambiatore di calore recuperativo, il cui principio si basa sulla conversione e sul movimento dell'energia termica da un mezzo all'altro, mediante piastre di contatto. Raccolti in un fascio, formano una sorta di canali attraverso i quali si muove il liquido di raffreddamento. I parametri e le dimensioni del dispositivo sono indicati dagli standard di GOST 15518-83.
Tipi di scambiatori di calore
A seconda del grado di accessibilità alla manutenzione e all'ispezione, gli scambiatori di calore sono suddivisi in diversi tipi:
- collassabile,
- brasato,
- saldato,
- semi-saldato.
Collassabile
Apparecchi di questo tipo vengono montati e smontati per la manutenzione periodica, l'ispezione e la riparazione. Il processo di trasferimento del calore avviene per mezzo di piastre che si alternano tra loro, formando due circuiti di moto. Ciò elimina la miscelazione di energia termica tra i due flussi. Tutte le piastre sono separate da distanziali in gomma.
brasato
I dispositivi di questo tipo non vengono smontati, a differenza del tipo precedentemente considerato, e tutte le piastre sono saldate insieme. I vantaggi di tali dispositivi sono considerati costi accessibili e dimensioni ridotte. L'area di applicazione principale sono le caldaie a gas domestiche e altri sistemi di riscaldamento.
saldato
Le unità di questa classe sono costituite da piastre saldate insieme senza guarnizioni in gomma. Il movimento del flusso di calore avviene attraverso due canali: uno lungo il corrugato, il secondo lungo il tubolare. Tra gli svantaggi ci sono l'alto costo del dispositivo e le sue dimensioni. I vettori di calore di questa classe sono utilizzati su scala industriale.
Semi-saldato
Una struttura composta da piastre che vengono installate in modo combinato. Le guarnizioni si trovano a coppie all'esterno delle piastre saldate. Tale apparecchiatura consente l'utilizzo in ambienti estremamente aggressivi o in sistemi di raffreddamento.
Vantaggi e svantaggi
Tra gli aspetti positivi dell'utilizzo di tali unità ci sono:
- mancanza di grandi costi di produzione e di investimento;
- efficienza della fornitura di calore;
- taglia piccola;
- capacità autopulente grazie all'elevata turbolenza del flusso;
- a causa dell'aumento del numero di piastre, è possibile ottenere un aumento dell'efficienza;
- affidabilità;
- facilità di manutenzione e lavaggio;
- peso leggero;
- facilità di installazione;
- contaminazione superficiale minima;
- completa eliminazione della miscelazione di diversi tipi di refrigerante, grazie ad uno speciale sistema di tenuta;
- resistenza alla corrosione;
- l'alta efficienza fornisce una superficie di scambio termico minima;
- la capacità di ridurre al minimo le perdite di carico utilizzando piastre con diversi tipi di profili;
- regolazione della temperatura.
Gli svantaggi degli scambiatori di calore a piastre includono:
- la necessità di messa a terra;
- precisione alla qualità del liquido di raffreddamento.
Un gran numero di vantaggi consente l'utilizzo di scambiatori di calore nel segmento domestico e industriale.La richiesta del liquido di raffreddamento non è probabilmente un inconveniente, ma una necessità, al fine di evitare la frequenza di sostituzione delle piastre diventate inutilizzabili.
Dispositivo scambiatore di calore a piastre
Lo scambiatore di calore a piastre è ampiamente utilizzato per lo scambio termico di vapori o liquidi e funge da raffreddatore, preriscaldatore o condensatore. Si compone di diversi componenti:
- piastra mobile;
- piastra fissa;
- tubi di derivazione con flangia filettata e raccordo a saldare;
- una serie di piatti fissati insieme;
- guide inferiori e superiori;
- supporto filettato per fissaggio e borchie.
Le guarnizioni in gomma si trovano tra le piastre. Il movimento dell'energia termica avviene secondo diversi schemi:
- flusso diretto,
- controcorrente,
- misto.
La selezione delle apparecchiature per l'installazione nell'impianto di riscaldamento e il calcolo vengono eseguiti utilizzando un software speciale sviluppato appositamente per questi scopi.
Schema di collegamento
Per collegare la piastra TO, viene utilizzato uno schema classico, in cui sono coinvolti i tubi di ingresso e uscita del liquido di raffreddamento situati sul pannello frontale. Molto spesso, questi fori sono posizionati in modo tale da fornire un controflusso di energia termica ed evitare la miscelazione dei flussi caldi e freddi.
La seconda opzione per il collegamento dello scambiatore di calore utilizza gli stessi ugelli di ingresso e uscita, che possono essere posizionati non solo sul pannello anteriore, ma anche sul retro.
Il collegamento dei flussi di energia termica in ingresso e in uscita avviene mediante ugelli, con attacco flangiato, filettato o saldato.
In alcuni casi, non vengono utilizzati tubi di derivazione. Quindi la connessione avviene praticando fori aggiuntivi con una filettatura interna per l'installazione di prigionieri, che serviranno da attacco del liquido di raffreddamento alla tubazione. Come guarnizione, puoi prendere una gomma resistente al calore o una guarnizione in gomma.
Regole di selezione
La scelta dell'apparecchiatura dipende da diversi parametri, ognuno dei quali viene calcolato individualmente, a seconda di dove verrà installato lo scambiatore di calore.
Quando si sceglie un modello, è necessario determinare i seguenti punti:
- tipo di mezzo (vapore, acqua, ecc.);
- indicatori di temperatura all'ingresso e all'uscita del liquido di raffreddamento;
- perdita di pressione ammissibile;
- indicatori di temperatura massima;
- pressione massima all'interno del dispositivo;
- carico termico sulle apparecchiature.
Dopo aver ottenuto i dati su questi parametri, è necessario calcolare gli indicatori del sistema di scambio termico. Successivamente, puoi iniziare a scegliere un modello, in base agli indicatori di potenza disponibili, alla portata d'acqua, al diametro e all'area di scambio termico.
Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore a piastre non può essere definito semplice. Le piastre sono installate con un angolo di 180 gradi l'una rispetto all'altra. Di solito si tratta di una saldatura di due coppie di piastre che forniscono input e output di energia termica. La coppia estrema non partecipa al processo di trasferimento del calore.
A seconda delle caratteristiche del progetto, gli scambiatori di calore sono generalmente suddivisi in tre tipi:
- circuito singolo,
- multicircuito,
- a due vie.
La circolazione dell'energia termica in un dispositivo a circuito singolo viene effettuata in modo permanente, lungo l'intero circuito e in una direzione, con un controcorrente simultaneo del liquido di raffreddamento.
Il movimento del vettore di calore nell'apparecchiatura multicircuito avviene in direzioni diverse. Tali dispositivi vengono utilizzati solo se c'è una leggera differenza di temperatura nel flusso di ritorno e di ingresso.
Il movimento dell'energia termica nei dispositivi a due vie avviene lungo due circuiti indipendenti, soggetti a un controllo costante sulla fornitura di calore.
Esiste un altro tipo di dispositivo: uno scambiatore di calore a piastre a vapore, che è responsabile del riscaldamento dell'acqua o di altri liquidi nell'impianto di riscaldamento. Il principio di funzionamento di questo dispositivo non è diverso dai modelli standard di aggregati di piastre.
Piastre per scambiatore di calore a piastre
L'acciaio, spesso 1 mm, è utilizzato come materiale per le piastre. Per turbolizzare il flusso del refrigerante e aumentare l'area di scambio termico, la parte di flusso delle piastre è nervata o corrugata.
Se vista in sezione, la superficie ondulata ha un profilo a triangolo equilatero. La resistenza e la portata dipendono dal grado dell'angolo con cui si trova l'ondulazione. Più è affilato, minore è la resistenza e maggiore è la velocità del liquido di raffreddamento.
Oltre all'acciaio, per la produzione di piastre per scambiatori di calore vengono utilizzate anche altre leghe, a seconda di dove funzionerà il dispositivo.
Applicazioni
Ogni tipo di scambiatore di calore ha la propria area di applicazione.
Gli scambiatori di calore con guarnizioni vengono generalmente utilizzati:
- per l'installazione di reti di riscaldamento;
- nelle celle frigorifere;
- nelle piscine, ecc.
I dispositivi brasati sono utilizzati:
- nei congelatori;
- negli impianti di condizionamento;
- nei sistemi di ventilazione;
- negli impianti di compressione.
I dispositivi saldati e semisaldati hanno trovato la loro applicazione:
- negli impianti di climatizzazione e ventilazione;
- nell'industria farmaceutica;
- nell'industria alimentare;
- negli impianti di riscaldamento e fornitura di acqua calda;
- nelle pompe di circolazione, ecc.
Nell'uso domestico, si trova più spesso un tipo di scambiatore di calore brasato. È responsabile del raffreddamento o del riscaldamento dell'energia termica.
Uno scambiatore di calore è un elemento di sistema utilizzato nei servizi pubblici, nell'industria alimentare, metallurgica e petrolifera e del gas, nonché nella costruzione navale. La prevalenza dei vantaggi sugli svantaggi indica il suo uso efficace. Dopo aver identificato correttamente le caratteristiche tecniche e i compiti del dispositivo, è possibile installare l'impianto di riscaldamento a casa utilizzando i disegni e gli schemi di collegamento dello scambiatore di calore disponibili pubblicamente su Internet.
