Теплообменники - устройство и классификация

Теплообменник - устройство, предназначенное для обмена теплом между греющей и обогреваемой рабочими средами.

Классификация

1. По назначению:

• подогреватели,
• конденсаторы,
• охладители,
• испарители,
• паропреобразователи и т.д.

2.По принципу действия:

Дальнейшая классификация теплообменных аппаратов основана на различиях их конструкции.

Часто встречается теплообменник кожухотрубного типа. Широко распространены также теплообменники с развитой поверхностью (пластинчатые, или ребристые). В них за счет применения поперечных ребер достигается значительное увеличение площади поверхности теплообмена. Отношение площадей поверхности ребер и неоребренной части труб может достигать 10. Правда, поверхность ребер менее эффективна в отношении теплопередачи, нежели собственная поверхность труб. И все же правильно спроектированный ребристый теплообменник более компактен, чем теплообменник без оребрения труб, т.е. при одинаковых рабочих условиях у него более высокая интенсивность теплопередачи, приходящаяся на единицу объема.

Современные бытовые отопительные котлы на 85 % состоят из поверхности теплообменника, являющегося важнейшим элементом конструкции. В зависимости от того, как геометрически сконструирован теплообменник котла, а также из какого материала он сделан, во многом определяются экономические и экологические характеристики котельного агрегата.

Можно выделить три основных материала, применяющихся для изготовления теплообменников:

• медь,
• сталь,
• чугун.

В последнее время на рынке стали появляться котлы с теплообменниками из нержавеющей стали и алюминиевых сплавов.

Стальной пластинчатый теплообменник

Теплообме́нник пласти́нчатый — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные, медные, графитовые, титановые гофрированные пластины, которые стянуты в пакет. Горячие и холодные слои перемежаются друг с другом.

Из истории:
    Появление первых пластинчатых теплообменников относят еще к 6 веку до нашей эры. В Галлии существовал культ богини Эпоны, покровительницы коневодства, поэтому к боевым лошадям здесь было особое отношение: омовение воинов в «термах» (древнеримских банях) было совместным с лошадьми. В целях дезинфекции воду для омовений нагревали почти до кипения, разбавлять же кипящую воду холодной не допускалось также из-за риска заражения микроорганизмами. Таким образом, появление первых теплообменных аппаратов было обусловлено потребностью в больших количествах воды для мытья при комфортной температуре. В походах роль теплообменников успешно играли пластинчатые доспехи или щиты, для бань же теплообменники изготавливались специально и представляли собой вогнутые металлические листы, погруженные в резервуар с проточной холодной водой. Теплообмен между холодной и горячей водой, протекающей по рифленой поверхности металлического листа, осуществлялся, таким образом, без смешивания жидкостей с разными температурами, посредством данного листа из меди или бронзы (иногда, из золота или серебра). Было подмечено, что наличие чеканного орнамента на металлическом листе значительно ускоряет процесс охлаждения воды, даже при площади меньшей, чем у такого же листа, но без орнамента. Таким образом, опытным путем была установлена зависимость скорости теплопередачи от наличия преград, заставляющих жидкость перемешиваться при ее движении.

После распада Римской империи упоминания о теплообменниках мы встречаем в Монголии, Индии и Тибете. Многие теплообменники из римских терм, нередко изготовленных из золота, были вывезены варварами и получили активное применение. Однако, чеканные рисунки были заменены на эмали, отчего интенсивность теплообмена была снижена, зато пластины теплообменников приобрели коррозионностойкость, позволявшую использовать устройства даже в солёной морской воде. С помощью таких теплообменников охлаждали особые красители в шелковых мастерских на побережье Индийского океана.

Со 2 по 12 век теплообменник был однопластинчатым. Однако необходимость в уменьшении размеров агрегата для использования его в длительных боевых походах, привела к созданию первого многопластинчатого устройства. Изобретение нового типа пластинчатого теплообменника приписывают кузнецу Зелигман. Это был набор пластин (3-5 штук), уплотнением между которыми служил шнур, пропитанный тюленьим жиром. Устройство помещалось в бочку; во внутренние полости подавали горячую вода, а в наружные – холодную. По этому принципу работают и современные устройства.

Первый агрегат пластинчатого теплообменника в близком к современному виде был изобретён доктором Ричардом Селигманом, основателем компании Aluminium Plant & Vessel Company Limited (APV) в 1923 году. Согласно другим источникам, создателем первого современного пластинчатого теплообменника была шведская компания Густава де Лаваля, выпустившая первую модель, предназначавшуюся для пастеризационного оборудования, в 1938 году.

---

Устройство и принцип работы

Основными элементами разборных пластинчатых теплообменников Energy являются:

• Пакет пластин [17,18,19] количество пластин в теплообменнике, их компоновка, материал, форма и размер определяются конкретной задачей теплообмена двух сред) 
  В зависимости от области применения пластины теплообменника могут быть изготовлены из нержавеющей стали AISI 316 / AISI 304, титана и других материалов.
  
• Уплотнения, расположенные по периметру пластин (крепятся специальными язычками за пластину). Предназначены для отделения каналов друг от друга, предотвращения протечек и смешивания сред.
  Они также определяют направление потока внутри пластинчатого теплообменника. Уплотнения  изготавливаются из нитриловой резины (NBR), этилен-пропиленовой резины (EPDM), непосредственный выбор материала зависит, главным образом, от применяемых сред, а также их рабочих температур и давлений.
  
• Рама теплообменника состоит из нескольких частей: основной плиты [1], подвижной плиты [2], опор [20], закрепляемых на раме крепежными болтами [22], верхней и нижней направляющих [3], стойки [7]. Стяжные шпильки [8,9], размещенные между плитами в пакет - плотно сжимают пластины.
  
• Фланцы [26] служат для ввода и вывода теплоносителя.
  






Такая конструкция теплообменника обеспечивает эффективную компоновку теплообменной поверхности и, соответственно, малые габариты самого аппарата. Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.

Компания ООО «ЭНЕРДЖИПРОМ» предлагает разборные пластинчатые теплообменники, пластины которых изготовлены из нержавеющей стали в целях уменьшения коррозии. По желанию заказчика могут быть использованы другие материалы.

Пластины по количеству, форме, компоновке также формируются исходя из пожеланий заказчика. Все теплообменники проходят несколько ступеней контроля качества. Изготовление теплообменников осуществляется с применением современных технологий в полном соответствии с DIN EN ISO 9001, а так же всеми международным стандартам, директивам и классификациям, таким как PED 97/23/EC, UL, WRAS и ГОСТ-Р.

  Относительно невысокая стоимость, простота монтажа и обслуживания, низкие теплопотери, широкий выбор мощностей, габаритов, материалов привлекают все большее количество покупателей.



Приглашаем к сотрудничеству потенциальных покупателей. Если Вам нужны теплообменники, мы ждем Вас и готовы удовлетворить все ваши пожелания по части габаритов, мощности, материалов для теплообменников. Наши специалисты помогут с выбором исходя из ваших технических условий.

Материал подготовлен <<Н.Д.Н.>>