Все О Пластинчатых Теплообменниках – Что Вам Нужно Знать?

Что такое теплообменники, что они делают и почему существует так много разных типов?

Ответы на эти вопросы не очевидны для большинства, и все же почти все извлекают выгоду из этих удивительных устройств. Пластинчатый теплообменник-это механические системы, которые могут передавать тепло между двумя рабочими жидкостями (обратите внимание, что в технике жидкость может быть газом, а не просто жидкостью). Это передаваемое тепло-это энергия, которую можно использовать, если ее грамотно спроектировать, и инженеры используют этот факт для создания некоторых удивительных технологий. В этой статье речь пойдет об одной из самых популярных версий теплообменника-пластинчатом теплообменнике. Несмотря на простоту конструкции, этот тип теплообменника сложен в своей конструкции и эксплуатации, поэтому эта статья поможет читателям узнать о пластинчатых теплообменниках, о том, как они работают и какие виды применений выигрывают от этого элегантного дизайна.

Что такое пластинчатые теплообменники?

Цель любого теплообменника, проще говоря, состоит в том, чтобы сделать горячую жидкость холоднее и/или сделать холодную жидкость горячее, в частности, без их смешивания. Это может показаться скучным, но любой, кто помнит свою термодинамику, знает, что с теплом приходит энергия, а энергия-это инженерный товар (наша статья о понимании теплообменников дает отличный краткий курс по некоторым соответствующим термодинамическим свойствам). Используя некоторые концепции, такие как проводимость, энтропия и механика жидкости, эти устройства могут передавать тепло от одного потока к другому и могут использоваться в качестве конденсаторов, испарителей, и многое другое. Пластинчатый теплообменник-это всего лишь один из способов передачи тепла между двумя жидкостями, и он особенно полезен для передачи тепла между двумя жидкостями.

Проверьте пластинчатый теплообменник, показанный на рисунке 1. Показанные синие пластины-это передняя и торцевая крышки, которые соединяют вместе множество гофрированных металлических пластин, герметизированных резиновыми прокладками. Красные затяжные болты скрепляют все вместе и создают водонепроницаемое уплотнение, а крышки/пластины удерживаются на одном уровне с двумя опорными планками сверху и снизу устройства. Четыре отверстия с левой стороны являются входными и выходными отверстиями для обеих жидкостей, которые предотвращают смешивание двух потоков при циркуляции через теплообменник. Пластины из пластинчатого теплообменника можно легко добавлять/удалять по команде, и они более компактны, чем другие распространенные теплообменники, такие как внушительные конструкции кожуха и трубки (подробнее читайте в нашей статье о кожухотрубных теплообменниках для получения дополнительной информации). Затем мы рассмотрим поток внутри пластинчатого теплообменника и посмотрим, как он обеспечивает эффективную передачу тепла.

Как работают пластинчатые теплообменники?

Чтобы понять, как работают эти устройства, мы должны сначала взглянуть на самый основной блок пластинчатого теплообменника или его пластины. На рис. 2 показана типичная пластина с прикрепленной к ней резиновой прокладкой. Эти пластины обычно изготавливаются из стали, алюминиевого сплава, титана, никеля или даже графитовых материалов и являются теплопроводными путями между двумя рабочими жидкостями. Их гофры увеличивают площадь поверхности и создают турбулентность, что способствует увеличению скорости теплопередачи через теплообменник. Существует множество различных моделей гофр, каждая из которых обладает своими уникальными свойствами (на рисунке 2 показан стандартный дизайн “елочка”). Неровная резиновая прокладка обрамляет каждую пластину, так что вода может стекать по определенным пластинам только при сжатии в стопку пластин. На рисунке 3 ниже показаны эти отдельные потоки красным и синим цветом:

Пластины расположены по схеме “холодно-горячо-холодно-горячо”, чтобы обеспечить максимальное тепловое перемешивание между каждой жидкостью. Одна жидкость (красная) поступает на вход через верхний правый канал и последовательно стекает по каждой четной пластине, в то время как другая жидкость (синяя) поступает через нижний левый канал и накачивается на каждую нечетную пластину. Этот заказ позволяет операторам легко добавлять/удалять пластины в стопку, эффективно увеличивая или уменьшая теплопередающую способность теплообменника в любое время.

Прокладки могут быть сконструированы таким образом, чтобы можно было создавать различные типы схем потока, которые будут влиять на скорость теплопередачи через теплообменник. Они также определяют, где будут располагаться впускные/выпускные клапаны, что может быть важно для целей установки. Пластинчатые теплообменники используют противоточный поток, когда одна жидкость течет в направлении, противоположном другой. Параллельный поток-это когда обе жидкости движутся в одном направлении, но этот режим необычен в конструкциях пластин, поскольку пластины лучше всего работают в конфигурации противотока.

Левое и среднее расположение изображают однопроходный поток, где каждая рабочая жидкость проходит через другую только один раз. Правильное расположение показывает многопроходный поток, где каждая жидкость проходит через другую много раз, увеличивая скорость теплопередачи, но также увеличивая сложность конструкции. В зависимости от области применения может быть достаточно одного прохода, но многоходовые конструкции часто полезны, когда скорости потока каждой жидкости сильно различаются.

Пластины не только используют резиновые прокладки; на самом деле, существуют определенные типы пластинчатых теплообменников, которые используют другие герметики, которые обеспечивают дополнительные преимущества. Пластинчатые паяные теплообменники используют медь для пайки каждой пластины вместе, что не только создает сложные каналы для жидкости, но также обеспечивает высокое давление и коррозионную стойкость при небольших, экономичных размерах. Сварные пластинчатые теплообменники похожи, где весь пакет пластин сваривается вместе. Они хороши для удержания высокого давления, но, к сожалению, не могут быть очищены, поскольку каждая пластина соединена со следующей. Наконец, в теплообменниках с полусварными пластинами используются последовательности сварных и несваренных пластин, чтобы обеспечить преимущества как прокладочных, так и сварных конструкций.

Преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники широко используются в промышленности благодаря их небольшим, но универсальным конструкциям. Ниже приведены некоторые преимущества использования пластинчатого теплообменника по сравнению с постоянно популярным кожухотрубным теплообменником:

  • Пластинчатые теплообменники обычно имеют больший коэффициент теплопередачи, так как они имеют большую площадь контакта между жидкостями
  • Они имеют небольшую площадь, которая практически не требует места для обслуживания
  • Они просты в обслуживании, ремонте и обслуживании

Однако есть некоторые заметные недостатки, которые являются прямым результатом их конструкции:

  • Прокладки создают проблему, если их слишком сильно сжать, так как они могут деформироваться и вызвать утечку в системе. Они также более чувствительны к температуре, чем пластины, поэтому высокая температура жидкости не может использоваться для риска повреждения материала прокладки
  • Узкие пластинчатые каналы сильно снижают давление потока, что требует дополнительной мощности насоса
  • Две жидкости с большой разницей температур не будут передавать энергию также в пластинчатом теплообменнике, как в кожухотрубном теплообменнике
  • Они, как правило, рассеивают тепло в окружающую среду, что снижает их эффективность

Технические характеристики, Критерии отбора и области применения

Пластинчатый теплообменник доступен во многих размерах, формах и ценовых категориях. Эта статья поможет покупателям определить технические характеристики, необходимые для их проектов, и как правильно выбрать пластинчатый теплообменник, используя эти технические характеристики.

Первыми параметрами, которые необходимо указать, являются особенности приложения, такие как:

  • тип используемых рабочих жидкостей (вода, масло, хладагент и т.д.)
  • температуры каждой поступающей жидкости
  • скорости каждого потока (единицы галлонов в минуту или Л/мин)

Затем определите желаемый тип теплопередачи (нагрев/охлаждение/выравнивание) и определите ориентацию, в которой должны быть входы/выходы. Зная эти факты, поставщики могут использовать уравнения для определения необходимого коэффициента теплопередачи, значение которого в конечном итоге будет определять, сколько пластин необходимо, какие материалы следует использовать и какое расположение следует использовать при окончательном проектировании.

Затем определите подходящую цену из своего бюджета и поговорите со своим поставщиком, чтобы узнать, соответствует ли какой-либо из их товаров вашим потребностям. Есть сотни вариантов на выбор, поэтому велики шансы, что правильный пластинчатый теплообменник проявит себя при достаточном исследовании.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
vizd.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector