Многие жители городов используют централизованные системы отопления и горячего водоснабжения. Теплоноситель направляется в многоквартирное жилое здание из котельной, либо основного теплового пункта, в котором холодная вода пропускается через теплообменник и нагревается. В некоторых автономных системах, устанавливаемых зачастую в частных жилых домах, тоже присутствует такой элемент, как теплообменник. Различают две основных категории таких конструктивных элементов: пластинчатые и кожухотрубные. О пластинчатых теплообменниках для котлов приводится информация в данной статье.

Содержание

Из чего сделаны теплообменники
Конструкция теплообменных пластин
Принцип работы
Технические характеристики
Обзор популярных производителей

Из чего сделаны теплообменники

Пластинчатый теплообменник создается из таких элементов:

• Подвижная и зафиксированная неподвижной плиты;
• Патрубки с несколькими видами соединения для ввода и выхода теплоносителя,
• Горизонтальные направляющие;
• Стойки для фиксации;
• Резьбовые шпильки.

Конструктивные особенности изделия позволяют выполнять качественный теплообмен при сравнительно малых габаритах аппарата. Все теплообменные пластины изготовлены из одинаковых материалов, отличающихся по качеству и стоимости. Сложные сплавы используются для повышения устойчивости к разрушительному воздействию жесткой теплообменной среды.

Например, на больших морских судах устанавливаются титановые пластины для устойчивости к воздействию соленой воды. Выбор материала для изготовления уплотнительных элементов тоже зависит от состава теплообменной жидкости.

Для изготовления отдельных элементов используются такие материалы:

• EPDM для обычных жидкостей на гликолевой или водной основе;
• Nitril для нефтесодержащей или даже слегка маслянистой рабочей среды;
• Viton для работы с высокими температурами и испаряющимися жидкостями.

В большинстве случаев прокладки изготавливаются из полимеров, разработанных на основе каучука.

Конструкция теплообменных пластин

Пластины выполняют функцию передачи тепла. Эти элементы создаются методом холодной штамповки из материалов, устойчивых к окислению. Толщина таких пластин варьируется от 0,4 до 1 мм. По контуру пластин размещается эластичный герметик. Когда пластины достаточно плотно прилегают одна к другой, формируются каналы в виде щелей.

В каждой пластине проделаны по 4 отверстия:

1. Пара отверстий для горячей воды.
2. Пара отверстий для обеспечения точности последовательного соединения множества пластин. По контуру таких отверстий используются маленькие уплотняющие элементы для возможности эксплуатации рабочей среды разной температуры.

Жидкость пропускается через пластины таким образом, чтобы выполнялся процесс завихрения течений. Это улучшает теплообмен при небольшом сопротивлении протекания рабочей среды. Вдоль каждой пластины проходит петлеобразный поток рабочей среды таким образом, теплообмен выполнялся непрерывно. Качество работы теплообменника обеспечивается, независимо от источника тепла и разницы нагреваемой среды. В результате достигается минимальная разница в температуре нескольких сред. Чтобы теплообмен выполнялся многократно, к прижимной плите дополнительно выводятся патрубки.

Устройство самих пластин довольно-таки интересное. При изготовлении таких элементов применяется специальная технология Off-Set. На плоскости образуются канавки, расположенные симметрично или нет. Благодаря такому рельефу поверхности повышает площадь естественного теплового отбора, при этом теплоноситель распределяется как можно более равномерно.

Эластичные прокладки устанавливаются на пластины при помощи специального клипсового соединения. Такая технология отличается простотой и надежностью. Прокладки создаются таким образом, что процесс их центровки относительно направляющей выполняется буквально автоматически. Нет необходимости при установке поправлять, поддерживать их и т.п. Все прокладки становятся на свое место без вмешательства пользователя. Окантовка манжеты помогает создавать дополнительный барьер, при помощи которого предотвращается утечка теплоносителя.

Сегодня производители создают несколько видов пластин для теплообменников:

1. Изделия с жестким рифлением, в которых канавки размещаются под углом 30 градусов. Такие изделия имеют повышенный уровень теплопроводности, однако не выдерживают высокого давления теплоносителя.
2. Устройства с термически мягким рифлением, расположенным под углом 60 градусов. Показатель теплопроводности в этих пластинах сравнительно низкий. Однако устройства устойчивы к повышенному давлению в контуре водоснабжения.

При комбинации пластин в устройстве может быть подобрана подходящая интенсивность теплоотдачи. Однако для эффективной эксплуатации теплообменника необходимо, чтобы сам элемент функционировал в турбулентном режиме. При достаточно высоком показателе теплоотдачи рабочая среда должна протекать без какого-либо сопротивления. В кожухотрубных теплообменниках с ламинарным режимом работы обеспечивается высокий показатель КПД.

По конструктивным особенностям все теплообменники делятся на 2 подкатегории:

1. Разборные изделия наиболее широко распространены. Они дают возможность быстро и эффективно выполнять ремонт и обслуживать скоростной теплообменник.
2. Паяные, либо сварные изделия не укомплектованы эластичными прокладками. Пластины достаточно плотно прижаты одна к другой и установлены в цельном корпусе.

Именно паяные разновидности теплообменников часто устанавливаются домовладельцами самостоятельно в системах водоснабжения для повышения температуры или с целью охлаждения.

Принцип работы

Принцип функционирования теплообменника не отличается простотой. В таких устройствах пластины монтируются с поворотом на 180 градусов по отношению одна к другой. В большинстве случаев в одном пакете содержатся несколько скомпонованных элементов, образующих пару коллекторных контуров для подачи и выхода разогретого теплоносителя. Однако две крайних пластины в процессе теплообмена не задействованы.

Современные производители используют два метода компоновки пластин:

1. Одноходовая, при которой теплоноситель разделяется на несколько параллельно направленных потоков, перемещается по каждому каналу и направляется в порт для вывода.
2. Многоходовая. Здесь применяется усложненная схема, поскольку теплообменник распределяется по одному количеству разрозненных каналов. Качественный теплообмен выполняется методом монтажа дополнительных пластин, в которых предусмотрены глухие порты.

Многоходовая конструкция теплообменников значительно сложнее в обслуживании.

Технические характеристики

Пластины и прокладки могут изготавливаться из нескольких видов материалов в зависимости от области применения теплообменников. Для устройств ГВС теплообменники выполняют функцию теплосилового оборудования. При изготовлении пластин для такой сферы применения используется нержавеющая сталь и эластичные прокладки NBR, либо EPDM. Если для изоляции используется NBR резина, оптимальная температура теплоносителя может составлять 110 градусов. С материалом EPDM этот показатель возрастает до 170 градусов.

Такие теплообменники применяются для нескольких разновидностей технологических процессов, когда через них проводятся щелочи, кислоты, масла и другие возможные вещества. В таком случае пластины изготавливаются из титана, никеля и других сплавов, а для изготовления прокладок применяется фторкаучук, асбест и т.п. Определение функциональных особенностей и подбор необходимого теплообменника выполняется с применением специально разработанных компьютерных программ:

• Необходимая температура нагрева материалов;
• Исходный показатель температуры теплоносителя;
• Минимальный достаточный расход нагреваемой жидкости;
• Общий расход теплоносителя.

В качестве разогревающей среды, проводимой через пластинчатый теплообменник для систем ГВС, может применяться проточная вода температурной 95 градусов и выше или обычный пар до 180 градусов. Это обуславливается разновидностью котельного оборудования. Размер и количество установленных пластин определяется так, чтобы вода для использования нагревалась максимум до 70 градусов.

Кроме небольших габаритов и возможности обеспечения значительного расхода, преимуществом рассматриваемых пластинчатых теплообменников заключается также в достаточно широком диапазоне подбираемых площадей обмена и фактических расходов.

Обзор популярных производителей

Изделия компании Alfa Laval отличаются такими характеристиками:

• Достаточно высокий КПД;
• Простота установки и ремонта. Для изделий не нужно устанавливать специальный фундамент;
• Минимальный показатель отложения загрязнений, благодаря турбулизации потока воды по специально изготовленной рифленой поверхности;
• Возможность повышения эксплуатационных мощностей. Этот показатель имеет значение при изменении необходимой тепловой нагрузки на устройство;
• Собрать и разобрать устройство одному человеку можно примерно за 2 часа. Чистка таких поверхностей может выполняться при помощи простой металлической щетки. Процесс ремонта сводится к замене пластин;
• Запатентованная форма конструктивных элементов обеспечивает качество и надежность в эксплуатации.

Компания Alfa Laval выпускает достаточно обширный модельный ряд.

Также необходимо отметить такие торговые марки:

• «Теплотекс»;
• «Алфа Лаваль Поток»;
• SVEP «Интернешен Ридан АБ»;
• «Ридан»;
• «Машимпекс»;
• «Данфосс».

Покупатели в нашей стране отдают предпочтение этим лидерам рынка пластинчатых теплообменников.