Достоинства кожухотрубных теплообменных аппаратов. Пластинчатые теплообменники

Конструкция теплообменника обеспечивает передачу тепла между двумя средами. Для теплообменного процесса используются сварные, паяные и разборные типы пластинчатых теплообменников. Профилированные металлические пластины, собранные в пакеты, необходимой теплообменной площади посредством сборки(стяжки) через резиновые уплотнения или сваркой (пайкой), образуют каналы, по которым не смешиваясь двигаются греющая и нагреваемая среды, обмениваясь при этом теплом через стенку пластины.
Пластины выполнены как правило из нержавеющей стали. Этот материал хорошо противостоит коррозии и воздействию высоких температур, а также известен своей долговечностью и прочностью.

Достоинства и недостатки пластинчатого теплообменника

Достоинства относительная компактность, поэтому его установка не требует больших площадей. Гибкость применения заключается в возможности использования с различными типами сред. Легкость обслуживания и очистки – обусловлена тем, что пластины, из которого состоит теплообменный аппарат, являются съемными, при необходимости их можно легко очистить, удалить или заменить. Правда, на паянных и сварных аппаратах разборка не возможна, вследствие чего они очищаются исключительно промывкой.

Недостатки пластинчатых теплообменных аппаратов:

Во-первых , периодически нужны для замены дорогостоящие прокладки для пластин, вероятнее всего они будут импортного производства, как, впрочем, и сами пластины. Пластинчатые теплообменники и особенно, паянной и сварной конструкции, требуют растворы для промывки. И опять же, они тоже вероятно будут импортного производства. А значит должны учитываться серьёзные эксплуатационные расходы на поддержание оборудования, в исправном состоянии.

Во-вторых , существует значительная вероятность протечек. Она усугубляется тем, что при сборке пластин после ремонта или очистки необходимо соблюдать крутящие моменты затяжек болтов на стяжных шпильках посредством динамометрического ключа. Как правило, это не выполняется в производственных условиях, что влечет за собой повреждение уплотнительных прокладок во время сборки.

В-третьих , пластинчатые теплообменники не предназначены для эксплуатации в условиях высокой температуры и давления (выше 200 о С и 20 бар). Например, это очень частая производственная проблема при работе на паре. Поскольку очень часто не применяются необходимые редукционные клапаны для снижения давления подаваемого пара на теплообменник. Уплотнительные прокладки пластин прогорают от длительного воздействия избыточно высокой температуры.

Главной целью теплообменника является передача тепла от носителя (вещества с высоким показателем температуры) до холодного объекта. Примером теплоносителя может являться газ, жидкость и пар. Сегодня на прилавках магазинах можно наблюдать большое разнообразие теплообменников. Каждый из них имеет свои особенности: принцип действия, внешний вид, разные показатели температуры и т. д. Кожухотрубные теплообменники, принцип работы которых отличается от пластинчатых приборов, имеют совершенно иные параметры, чем аналог, но другого вида. Для того чтобы сделать правильный выбор, необходимо изучить подробности агрегатов и понять их характеристики.

Принцип работы теплообменника

Современный теплообменник может работать по трём основным процессам:

конвекция;
тепловое излучение;
теплопроводность.

Классификация приборов происходит по тому, каким из способов тепло поставляется к холодному объекту, а именно:

смесительный способ;
теплообменный способ.

В их принципе работы, устройстве и виде заключается основная разница. Именно потому важно, прежде чем совершить покупку теплообменника, изучить все имеющиеся виды в продаже. Лучшим вариантом описания принципа действия изделия является пример с поверхностными агрегатами. Они считаются одними из самых распространённых конструкций среди пользователей. Внутри этого прибора сосредоточены чувствительные элементы , которые нагреваются, передавая тепло холодному объекту.

Если взять смесительный агрегат, то он совмещает в себе взаимодействие воздуха и жидкости, выдавая в итоговом результате высокий уровень коэффициента полезного действия. Тем самым - это устройство становится лёгким по изготовлению, с высокой скоростью получения нужного результата. Только при смешивании двух различных сред можно достичь подобных результатов.

Каждый теплообменник имеет и набор устройств, которые работают по особому принципу. Их разделяют на два вида:

рекуперативные;
регенеративные.

В первом виде подразумевается использование двух разных жидкостей. Они взаимодействуют между собой с помощью разделительной стенки. В процессе обмена температурами, поток в обоих вариантах остаётся прежним и не изменяется. Во втором виде теплообменников прослеживается наличие рабочего элемента , который в то же время является и источником поставляемого тепла и своеобразным зарядным устройством. При контакте с жидкостями, элемент нагревается, издавая в пространство необходимое тепло. В этом случае, поток тепла может изменить своё направление.

Виды теплообменников

На сегодняшний день имеется несколько видов теплообменников:

погружные;
пластинчатые;
элементные;
витые;
графитовые;
спиральные;
двухтрубные;
кожухотрубные.

Погружной теплообменник

В качестве чувствительного элемента в этом приборе выступает цилиндрической формы змеевик. Он размещён в сосуде, который заполнен жидкостью. Подобная конструкция существенно снижает время необходимое на отдачу тепла прибором. Такого вида устройство считается одним из лучших по эффективным показателям работы прибором. Применяется исключительно в местах, где дозволено механическое включение и стадия закипания.

Пластинчатый теплообменник

Достоинства этого прибора можно перечислять долгое время. Это и лёгкость сборки, и простота чистки, и минимальное сопротивление гидравлики. Состав этого вида приборов подразумевает соединение крепёжных болтов, концевых камер, рамы и рабочей пластины. Последние элементы разделены специальными резиновыми прокладками. Их изготавливают из специальной стали. Технология монтажа пластин подразумевает установку резиновой прокладки без использования клеевых смесей , тем не менее позволяющая плотно прилегать отдельным частям друг к другу. Схема подачи рабочей среды может иметь три варианта: прямоточную, смешанную и противоточную.

Элементный теплообменник

Особенностью строения этого прибора является соединение частей единую систему. Если рассматривать принцип их работы, то он во многом схож с работой кожухотрубных теплообменников . Схема подачи рабочей среды работает только противоточно. Этот агрегат сочетает в себе небольшое количество труб.

Витой теплообменник

Чувствительный элемент этого прибора имеет название концентрического змеевика. Они закрепляются на специальных головках, получая защиту от кожуха. Используется схема с двумя жидкостями, один вид которой заполняет имеющиеся трубки, а другой располагается в пространстве между ними. Считается, что этот вид агрегата прекрасно переносит различные перепады давления и обладает высоким показателем стойкости к износу.

Графитовый теплообменник

Его устройство позволяет защитить конструкцию от воздействия коррозии. Также этот прибор отлично проводит тепло. Состоит агрегат из блоков, имеющих форму прямоугольника и цилиндра. Движение рабочей жидкости осуществляется по перекрёстной схеме. В составе теплообменника можно увидеть металлический корпус, трубки, решётки и крышки.

Спиральный теплообменник

Принцип работы этого прибора заключается в использовании металлических листов. Их скручивают в спираль и закрепляют на особом механизме под названием крен. Для полноценной работы необходимо обеспечить герметизацию теплообменника. Её достигают при помощи сваривания отдельных её частей или укладкой прокладки. Такие приборы довольно сложно создавать, обслуживать и ремонтировать. Запрещается использовать устройство в системе с давлением выше 10 кгс/см 2 . Эти недостатки успешно заменяет небольшой вес и размер прибора, а также его высокий показатель эффективности.

Двухтрубный теплообменник

Главными основными частями этих приборов являются трубы разного диаметра. В качестве рабочей среды используется жидкость и газ. Теплообменник используется в местах, где существуют большие перепады давления, успешно преодолевая эти трудности. Дополнением к положительным качествам прибора становится высокий уровень передачи тепла , а также простота обслуживания и монтирования. К сожалению, такие приборы дорого оцениваются продавцами.

Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубный прибор состоит из нескольких частей: элементов, компенсирующих напряжение, пучков труб, патрубков, корпуса, крышки и трубных решёток. Особенностью кожухотрубного устройства считается изготовления их наклонными или горизонтальными/вертикальными.

Принцип работы на примере пластинчатого теплообменника

Этот теплообменник был выбран непросто. Он отличается довольно сложным принципом действия , а потому идеально освещает некоторые общие особенности каждого вида агрегата. Каждая из пластин устройства монтируется к другой части с поворотом равным 180 градусов. В стандартном составе прибора можно встретить до четырёх подобных элементов. В комплекте они создают пакеты, которые отвечают за коллекторный контур. Сам же контур функционирует для создания движения теплоносителя. Конструкция теплообменника подразумевает наличие двух крайних контуров. Именно они не участвуют в процессе создания тепла механизмом.

На сегодняшний день производители техники предлагают пользователю получить два различных вида комплектации.

Одноходовой. Теплоноситель разделяется и создаёт параллельные потоки. Практически сразу же они стекают в выводной порт.
Многоходовой. Этот вариант подразумевает использование сложной схемы. Теплообменник начинает своё движение по одинаковому количеству задействованных каналов. Такой принцип работы подразумевает наличие дополнительных элементов (пластин), которые заканчиваются заглушками в отводных портах. Эта особенность добавляет сложности в обслуживание подобных элементов.

Теплообменники имеют сложную структуру, хотя в большинстве случаев советы по их использованию сводятся к одинаковым фразам. Конечно же, конструкция каждого из них уникальна, а потому примером выступает кожухотрубный теплообменник.

Вся сложность заключена в единственном правиле – как и любой прибор на планете, устройство теплообменника требует ремонта. Каждая процедура ремонта влечёт ряд второстепенных проблем, который специалисты стараются решить подручными средствами и способами. В этом механизме, как и в большинстве видов, присутствуют разные трубки. Именно они и являются самой частой причиной поломок. При проведении даже диагностики исправности этих элементов конструкции, следует чётко понимать – малейшее неверное действие и прибор может снизить уровень работы.

Все чаще встречаются люди и организации, которые покупают несколько теплообменников сразу. Эта особенность позволяет сразу же заменить повреждённое устройство новым.

Некоторые нюансы могут возникнуть и при регулировке агрегатов. Если неправильно ввести значения, то площадь работы теплообменника резко снизится. В этом случае происходит нелинейное изменение рабочей площади.

Главным советом специалистов становится отказ от самостоятельных действий по созданию любого вида теплообменника. Процесс рассчитан исключительно на производственный монтаж , а потому в домашних условиях его повторить невозможно.

Существует большое количество теплообменников. Одни из них дешевле, другие надёжнее, а третьи выдают лучший результат работы. Выбрать прибор сложно, но, возможно, зная основные их характеристики. Не стоит забывать и о правилах использования устройств, будь это кожухотрубные или пластинчатые изделия. Каждый вид работает исключительно с чёткими параметрами давления и условиями окружающей среды. Не стоит забывать и о советах специалистов, работающих с механизмами не первый год и знающих их особенности.

В настоящее время в промышленности используются самые различные виды теплообменных аппаратов. Каждый из них обладает достоинствами и недостатками. Несколько особое внимание следует уделить такому оборудованию, как кожухотрубные теплообменники.

Одним из главных плюсов таких устройств является их низкая стоимость. По сравнению с другими типами оборудования, кожухотрубные приборы обойдутся намного дешевле, чем, например, пластинчатые или ребристые.

Низкая стоимость этих приборов связана с тем, что они имеют более простую конструкцию. Тепло передаётся по трубкам от одной среды к другой. Передача более чистой среды осуществляется непосредственно по кожуху.

Немаловажным достоинством кожухотрубных теплообменных аппаратов является то, что они способны выдержать большое давление различных сред, которые принимают участие в процессе теплообмена.

Ещё один плюс этих приборов состоит в том, что они продолжают свою работу даже в тех случаях, если были произведены компрессионные удары средней силы. Это является немаловажной и весьма существенной характеристикой, которую следует учитывать при выборе того или иного вида теплообменника.

Стоит также выделить и такое преимущество, как возможность продолжения работы в случаях поломки одной или нескольких внутренних трубок. При возникновении такой ситуации капитальный ремонт при необходимости можно отложить на время, поскольку оборудование может продолжить свою работу без значительного снижения КПД.

Плюсом кожухотрубных устройств будет и то, что они способны адаптироваться к любой среде, будь это морская или речная вода, нефтепродукты, масла, химически активные среды и т.п. Вне зависимости от конкретного типа рабочей среды, показатель надёжности приборов будет таким же высоким.

Однако, несмотря на весомые достоинства кожухотрубных теплообменных аппаратов, нельзя не отметить и существенные недостатки. Например, большие габариты и сложность при монтаже и обслуживании. Кроме того, эти устройства имеют низкую эффективность теплообмена.

На сегодняшний день производство теплообменников осуществляется огромным количеством фирм. Ознакомиться с продукцией той или иной компании можно на соответствующем сайте, где сразу же можно будет заказать понравившийся и подходящий прибор. Таким образом, можно сэкономить не только время, но и силы, поскольку уже не придётся тратить драгоценные часы на дорогу, на поиск магазина и хождение по торговым залам, на консультацию специалиста и пр. В считанные минуты можно рассмотреть товары, изготовленные, к примеру, под марками, INEN, Hawle, Orbinox, Broen, Auma, Vexve,

На сегодняшний день в той или иной сфере человеческой деятельности используются такое оборудование, как теплообменники. В настоящее время можно выделить немалое количество разновидностей таких устройств, основная задача которых заключается в передаче тепла от теплоносителя к холодной среде.

Такая модель, как теплообменник кожухотрубный , как правило, используется в газовой, нефтяной, химической промышленности. Кроме того, нередко их можно обнаружить и в большой теплоэнергетике, поскольку там эксплуатируются теплоносители с высокими параметрами. Необходимо также сказать о том, что такие модели теплообменных аппаратов достаточно часто применяются на пищевом, молочном и пивном производстве. Разносторонняя сфера использования данных агрегатов говорит о наличии такого замечательного достоинства, как высокий уровень мощности. К примеру, немалая часть аналогичных устройств используется только в бытовом применении и способно обеспечивать теплом только одну часть здания.

Следующее, на что необходимо обратить внимание, - это такая характеристика, как стойкость к гидравлическим ударам. Те или иные аппараты очень часто размещаются в сложной и тяжёлой эксплуатационной среде. При непредвиденных обстоятельствах некоторые приборы просто выходят из строя, в то время как кожухотрубные теплообменники способны исправно работать даже при гидроударах.

Немаловажным достоинством кожухотрубных теплообменных аппаратов является и способность прекрасно функционировать даже в загрязнённой рабочей среде. Многие модели теплообменников могут работать только с чистой средой. Описываемые устройства не предъявляют жёстких требований к чистоте среды, и это оказывается очень важным.

Несколько слов необходимо сказать о стоимости. К примеру, на пластинчатый теплообменник цена установлена очень высокая. Многих от покупки данного прибора останавливает именно этот фактор. Кожухотрубные устройства стоят намного дешевле. При этом их КПД будет ничуть не хуже тех аппаратов, в чьих конструкциях установлены пластины.

Однако и минусов у кожухотрубных теплообменников обнаруживается немало. Прежде всего, нужно сказать о том, что они достаточно сложно поддаются чистке. Во-первых, этот процесс отнимет много физических сил. Во-вторых, на чистку уйдёт много времени. При этом не исключается вероятность, что после этой процедуры трубки перестанут должным образом функционировать.

Ещё один существенный недостаток заключается в том, что такой агрегат занимает немало места, в отличие, например, от пластинчатых приборов.

Однако, несмотря на имеющиеся недостатки, кожухотрубные теплообменники всё равно очень активно используются в настоящее время.

В настоящее время в системах теплоснабжения всех развитых стран используются преимущественно именно пластинчатые теплообменники, ведь они имеют ряд значимых преимуществ по сравнению с кожухотрубными (подогреватели пароводяные ПП, подогреватели водоводяные ВВП, ПВВ, ПВ ).
Коэффициент теплопередачи пластинчатых теплообменников значительно выше (в 3-5 раз) коэффициента кожухотрубных.
Масса пластинчатых теплообменников меньше массы кожухотрубных в 3-10 раз в зависимости от их мощности. Подводящие трубы к пластинчатым теплообменникам можно присоединять с одной стороны. В пластинчатых теплообменниках проще производить внутренний осмотр. Также их преимуществом перед кожухотрубными является меньшая подверженность вибрации. Вальцовочные соединения в кожухотрубных теплообменниках теряют плотность даже от незначительных вибраций, что чревато перетеканием одной воды в другую, в зависимости от более высокого давления.
Изменение мощности происходит путем увеличения или уменьшения поверхности теплообмена, для этого достаточно просто изменить количество пластин в пакете. В случае применения изменение мощности происходит значительно сложнее.
Важным показателем является и то, что для пластинчатых теплообменников теплоизоляция не требуется, также нет необходимости производить их ремонт на протяжении долгого времени эксплуатации.
Часто очищать теплообменники пластинчатые от отложений нет необходимости. Производить очистку можно двумя способами – механическим или химическим. Выбор способа очистки зависит от состава отложений.
Механическим способом теплообменники очищаются от кальциевых отложений. Для этого нужно разобрать устройство и очистить его, например, щеткой или чем-то подобным. Для небольших теплообменников такой способ очистки занимает около четырех часов, а для больших теплообменников с большим количеством пластин примерно восемь. Перед разборкой замеряется расстояние между плитами и по этому размеру изготавливается шаблон. После сборки нужно довести расстояние между плитами до первоначального для восстановления усилия стяжки шпилек.
Химическая очистка применяется к механически прочным отложениям с магнием и кремнием. В зависимости от состава отложений подбирают тип чистящего раствора. Химическая чистка производится следующим образом. При помощи специального устройства, состоящего из насоса и емкости для разведения раствора, происходит циркуляция чистящего средства через теплообменник. Для подобной очистки необходимо, чтобы подводящие и отводящие трубопроводы были оснащены штуцерами или специальными фланцами со штуцерами. В силу агрессивности химических растворов, трубопроводы из углеродистой стали нужно оградить от их губительного воздействия, например, путем отключения трубопроводов от теплообменников перед очисткой.