Płytowy wymiennik ciepła to rodzaj rekuperacyjnego wymiennika ciepła, którego zasada działania opiera się na przetwarzaniu i przenoszeniu energii cieplnej z jednego medium do drugiego za pomocą płyt stykowych. Zebrane w jedną wiązkę tworzą rodzaj kanałów, przez które przepływa płyn chłodzący. Parametry i wymiary urządzenia są określone przez normy GOST 15518-83.
Rodzaje wymienników ciepła
W zależności od stopnia dostępności do konserwacji i kontroli wymienniki ciepła dzielą się na kilka typów:
- składany,
- lutowane,
- spawane,
- półspawane.
Składany
Urządzenia tego typu są montowane i demontowane do okresowej konserwacji, przeglądów i napraw. Proces wymiany ciepła realizowany jest za pomocą płyt, które naprzemiennie tworzą dwa obwody ruchu. Eliminuje to mieszanie energii cieplnej między dwoma strumieniami. Wszystkie płyty są oddzielone gumowymi przekładkami.
Lutowane
Urządzenia tego typu nie są demontowane, w przeciwieństwie do poprzednio rozważanego typu, a wszystkie płytki są ze sobą lutowane. Zalety takich urządzeń są uważane za przystępny koszt i małe wymiary. Głównym obszarem zastosowania są domowe kotły gazowe i inne systemy grzewcze.
Spawane
Jednostki tej klasy składają się z płyt zespawanych ze sobą bez uszczelek gumowych. Ruch przepływu ciepła odbywa się dwoma kanałami: jeden wzdłuż falistej, drugi wzdłuż rurki. Wśród wad są wysoki koszt urządzenia i jego rozmiar. Nośniki ciepła tej klasy są stosowane na skalę przemysłową.
Częściowo spawane
Konstrukcja składająca się z płyt montowanych w sposób kombinowany. Uszczelki znajdują się na zewnątrz spawanych płyt parami. Taki sprzęt umożliwia stosowanie go w skrajnie agresywnych środowiskach lub w układach chłodzenia.
Zalety i wady
Wśród pozytywnych aspektów korzystania z takich jednostek są:
- brak dużych kosztów produkcji i inwestycji;
- wydajność dostaw ciepła;
- mały rozmiar;
- zdolność samooczyszczania dzięki wysokiemu przepływowi turbulentnemu;
- dzięki zwiększeniu liczby płyt możliwe jest osiągnięcie wzrostu wydajności;
- niezawodność;
- łatwość konserwacji i płukania;
- niewielka waga;
- łatwość instalacji;
- minimalne zanieczyszczenie powierzchni;
- całkowite wyeliminowanie mieszania różnych rodzajów chłodziwa, dzięki specjalnemu systemowi uszczelnień;
- odporność na korozję;
- wysoka wydajność zapewnia minimalną powierzchnię wymiany ciepła;
- możliwość ograniczenia strat ciśnienia do minimum dzięki zastosowaniu płyt o różnych typach profili;
- regulacja temperatury.
Wady płytowych wymienników ciepła obejmują:
- potrzeba uziemienia;
- dokładność do jakości chłodziwa.
Duża ilość zalet pozwala na zastosowanie wymienników ciepła w segmencie domowym i przemysłowym.Wymaganie chłodziwa prawdopodobnie nie jest wadą, ale koniecznością, aby zapobiec częstej wymianie płyt, które stały się bezużyteczne.
Urządzenie płytowego wymiennika ciepła
Płytowy wymiennik ciepła jest szeroko stosowany do wymiany ciepła par lub cieczy i działa jako chłodnica, podgrzewacz lub skraplacz. Składa się z kilku elementów:
- ruchoma płyta;
- płyta stała;
- odgałęzienia z kołnierzem gwintowanym i przyłączem spawanym;
- zestaw połączonych ze sobą płytek;
- prowadnice dolne i górne;
- gwintowany stojak do mocowania i kołków.
Pomiędzy płytami znajdują się gumowe uszczelki. Ruch energii cieplnej odbywa się według kilku schematów:
- przepływ bezpośredni,
- przeciwprąd,
- mieszany.
Dobór sprzętu do instalacji w systemie grzewczym i obliczenia wykonywane są za pomocą specjalnego oprogramowania opracowanego specjalnie do tych celów.
Diagram połączeń
Aby połączyć płytę TO, stosuje się klasyczny schemat, w którym zaangażowane są rury wlotowe i wylotowe chłodziwa znajdujące się na panelu przednim. Najczęściej otwory te są umieszczone w taki sposób, aby zapewnić przeciwprądowy przepływ energii cieplnej i zapobiec mieszaniu się strumieni gorących i zimnych.
Druga opcja podłączenia wymiennika ciepła wykorzystuje te same dysze wlotowe i wylotowe, które mogą znajdować się nie tylko na przednim panelu, ale także z tyłu.
Połączenie wejściowych i wyjściowych strumieni energii cieplnej odbywa się za pomocą odgałęzień z połączeniami kołnierzowymi, gwintowanymi lub spawanymi.
W niektórych przypadkach nie stosuje się odgałęzień. Następnie połączenie odbywa się poprzez wywiercenie dodatkowych otworów z gwintem wewnętrznym do montażu kołków, które posłużą jako mocowanie do chłodziwa z rurociągiem. Jako uszczelkę możesz wziąć żaroodporną gumową lub gumową uszczelkę.
Zasady selekcji
Dobór wyposażenia zależy od kilku parametrów, z których każdy obliczany jest indywidualnie, w zależności od miejsca montażu wymiennika ciepła.
Wybierając model, musisz określić następujące punkty:
- rodzaj medium (para, woda itp.);
- wskaźniki temperatury na wlocie i wylocie chłodziwa;
- dopuszczalna strata ciśnienia;
- maksymalne wskaźniki temperatury;
- maksymalne ciśnienie wewnątrz urządzenia;
- obciążenie cieplne sprzętu.
Po uzyskaniu danych o tych parametrach konieczne jest obliczenie wskaźników układu wymiany ciepła. Następnie możesz zacząć wybierać model, opierając się na dostępnych wskaźnikach mocy, natężeniu przepływu wody, średnicy i powierzchni wymiany ciepła.
Zasada działania
Zasady działania płytowego wymiennika ciepła nie można nazwać prostą. Płyty są instalowane pod kątem 180 stopni względem siebie. Zwykle jest to lutowanie dwóch par płytek, które zapewniają wejście i wyjście energii cieplnej. Skrajna para nie uczestniczy w procesie wymiany ciepła.
W zależności od cech konstrukcyjnych wymienniki ciepła dzielą się zwykle na trzy typy:
- jednotorowy,
- wielotorowy,
- dwukierunkowy.
Obieg energii cieplnej w urządzeniu jednoobwodowym odbywa się w sposób ciągły, wzdłuż całego obwodu i w jednym kierunku, z jednoczesnym przeciwprądem chłodziwa.
Ruch nośnika ciepła w sprzęcie wieloobwodowym odbywa się w różnych kierunkach. Takie urządzenia są używane tylko wtedy, gdy występuje niewielka różnica temperatur na powrocie i na wlocie.
Ruch energii cieplnej w urządzeniach dwukierunkowych odbywa się w dwóch niezależnych obwodach, podlegających stałej kontroli dopływu ciepła.
Istnieje inny rodzaj urządzenia - parowy płytowy wymiennik ciepła, który odpowiada za podgrzewanie wody lub innej cieczy w systemie grzewczym. Zasada działania tego urządzenia nie różni się od standardowych modeli agregatów płytowych.
Płyty do płytowego wymiennika ciepła
Jako materiał na płyty stosowana jest stal o grubości 1 mm. Aby zawirować przepływ chłodziwa i zwiększyć powierzchnię wymiany ciepła, część przepływowa płyt jest użebrowana lub w formie pofałdowania.
Patrząc w przekroju, pofałdowana powierzchnia ma profil trójkąta równobocznego. Opór i natężenie przepływu zależą od kąta, pod którym znajduje się pofałdowanie. Im ostrzejszy, tym niższy opór i wyższa prędkość chłodziwa.
Oprócz stali do produkcji płyt wymienników ciepła stosuje się inne stopy, w zależności od tego, gdzie urządzenie będzie pracować.
Aplikacje
Każdy typ wymiennika ciepła ma swój własny zakres.
Uszczelkowe wymienniki ciepła są zwykle stosowane:
- do instalacji sieci grzewczych;
- w komorach chłodniczych;
- w basenach itp.
Stosowane są urządzenia lutowane:
- w zamrażarkach;
- w systemach klimatyzacyjnych;
- w systemach wentylacyjnych;
- w instalacjach sprężarkowych.
Urządzenia spawane i półspawane znalazły swoje zastosowanie:
- w systemach klimatyzacji i wentylacji;
- w przemyśle farmaceutycznym;
- w przemyśle spożywczym;
- w systemach grzewczych i zaopatrzeniu w ciepłą wodę;
- w pompach obiegowych itp.
W użytku domowym najczęściej spotyka się lutowany wymiennik ciepła. Odpowiada za chłodzenie lub ogrzewanie energii cieplnej.
Wymiennik ciepła jest elementem systemowym stosowanym w przemyśle komunalnym, spożywczym, metalurgicznym, naftowo-gazowym, a także w przemyśle stoczniowym. Przewaga zalet nad wadami wskazuje na jej efektywne wykorzystanie. Po prawidłowym zidentyfikowaniu parametrów technicznych i zadań urządzenia można zainstalować system grzewczy w domu, korzystając z rysunków i schematów połączeń wymiennika ciepła, które są publicznie dostępne w Internecie.
