Пластинчатые теплообменники, являются наиболее эффективными из всех видов теплообменников, когда речь идёт о приложениях с потоком от жидкости к жидкости, иногда к испарителям и компенсаторам. Причиной этого является пространственное извилистое течение жидкости в каналах, что способствует турбулизации потоков. Общий коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника (k- значение или u- значение) в большинстве случаев выше в 3-4 раза по сравнению с трубчатыми теплообменниками. Толщина поверхности теплопередачи намного меньше чем у других видов, а явная разница в показателях давления, температуры, требуемые пластинчатому теплообменнику в пределах теплопередачи, возводит пластинчатый теплообменник в разряд наиболее экономичных. В настоящее время пластинчатые теплообменники используются при давлении 25 бар и температурой 180 °C, но могут использоваться и при более высоких температурах. Самыми крупными установками, предлагаемыми на рынке, являются блоки с 500 мм соединительными отверстиями входа-выхода и такой особенностью, как скорость потока 4500 м3/час.
Интенсивная турбулентность между пластинами также сводит к минимуму проблемы загрязнения.
Пластинчатые теплообменники имеют стандартные детали; в основном это съёмные неподвижные опорные плиты, зажатые между пластинами обшивки.
Plakalэ Isэ Deрiюtiricisini Oluюturan Parçalar
1 | Неподвижные пластины обшивки |
2 | Съёмные пластины обшивки |
3 | Верхняя направляющая |
4 | Нижняя направляющая |
5 | Поддержка конца |
6 | Опорная плита |
7 | Зажимные болты |
8 | Соединения |
Размер пластин может быть в диапазоне от 0,02м2 до 4 м2. В связи с тем, что в одном блоке может использоваться несколько сотен пластин, общая площадь поверхности теплопередачи может превышать 2000 м2.
Пластины
Все, предлагаемые сегодня пластины, имеют форму скелета рыбы. Пластина с традиционным рисунком рыбьего скелета (ёлочки) сегодня выполняется в форме стрелки с двумя углами. Один из них, с высокой устойчивостью против течения, «широкий угол», а другой, с меньшей сопротивляемостью потоку «острый угол».
Эти два типа пластин, для каждого из которых показаны различные характеристики с точки зрения теплопередачи и перепада давления, могут быть объединены тремя различными способами.
Пластины производятся в соответствии с расчётным давлением и стабильным обслуживанием толщиной в диапазоне от 0,4 мм до 0,8 мм. В связи с тем, что блок иногда необходимо разбирать в связи с очисткой или по другим причинам, более тонкие пластины не используются.
Некоторые материалы пластины;
Прокладки
По контуру каждой пластины и двух отверстий выхода-входа имеется уплотнительная прокладка. Кроме того, уплотнительные прокладки также имеются вокруг других отверстий пластины. Это предоставляет жидкости возможность проходить по разным каналам внутри теплообменника.
Все направляющие и уплотнительные прокладки всех пластин так устроены, что две прокладки обеспечивают разделение двух жидкостей. Такая особенность безопасности, вместо смешивания обеспечивает вытекание жидкости наружу в редких случаях разгерметизации, могущих возникнуть при повреждении уплотнительной прокладки.
Прокладки могут изготавливаться с использованием множества различных эластомеров. Сегодня, наиболее часто используемыми являются следующие;
NBR (Нитрил-бутадиен-каучук)
Резина с добавлением перекиси: T<140°C
Подходит для использования в приложениях с жирами животного происхождения на водной основе, минеральными маслами (масла на основе нефти), растительными маслами, пищевой и фармацевтической промышленности.
EPDM
Этилен-пропилен-диеновый мономерный каучук T < 160 °C
Подходит для приложений с водой, жидкостями на основе воды и паром.
Могут использоваться в приложениях с органическими растворителями (растворители), кислотами определённой концентрации и любыми щелочными растворами.
Никогда не использовать в масле
FKM- резина Витон
Фторкаучук (FKM- Витон): T < 200 °C
Подходит для многих приложений с кислотами и растворителями. Подходит для приложений с водой, жидкостями на основе воды и паром (Tmax: 200 °C).
На сегодняшний день наиболее
распространёнными из перечисленных выше типов являются эластомеры, обработанные перекисью и для указанных выше температур используются только прокладки, обработанные перекисью высшего качества.
С течением времени прокладки подвергаются износу. Упомянутая выше максимальная рабочая температура, является действительной при условии, что материал прокладки будет влагостойкий и может использоваться в течение определённого периода при стабильных условиях. Кроме того, это также зависит от рабочего давления. Если для работы при высоком рабочем давлении требуется использовать прокладку с исходной гибкостью, то для работы при низком рабочем давлении будет достаточно использовать немного изношенную прокладку.
Работа при низкой рабочей температуре намного продлевает срок службы прокладки. Простой расчёт, снижение рабочей температуры на 10 °C, удлиняет ожидаемый срок службы прокладки в два раза. Следовательно, для работы при высокой температуре более выгодно использовать прокладки высшего качества. Это станет гарантией потенциальной долговечности прокладки.
Прижимная пластина
Как правило, рамка пластинчатого теплообменника изготавливается из углеродистой стали. Крышки и болты разработаны в соответствии с различными кодами и стандартами давления. Применимые стандарты для Европы — PED и для Америки — ASME.
Зажимные болты должны быть не из стали и обладать повышенной прочностью на растяжение. Должны иметь защитное покрытие, например, оцинкованное. Нижний и верхний стержень, контактирующие с опорной плитой, обычно изготавливаются из нержавеющей стали.
Для предотвращения коррозии и обеспечения хорошей защиты поверхностей из углеродистой стали, перед окраской они должны подвергаться процессам обработки пескоструйным аппаратом и обезжиривания. Затем покрываться слоем грунтовки.
Есть несколько возможных типов соединений. Сегодня, наиболее популярными в крупных установках для промышленных приложений являются трубы с резьбовыми или сварными концами. Соединения должны покрываться водостойкой грунтовкой и не должны контактировать с рамой из углеродистой стали. Подложка выполняется из нержавеющей стали, титана или резины.
Направляющие потока
Наиболее распространенным и предпочтительным порядком устройства потока является настройка в один проход. Это обеспечивает одноразовый проход жидкости через опорную плиту и выполнение всех соединений на закреплённой пластине обшивки. В этом случае, на всех пластинах, кроме последней, имеются по четыре соединительных отверстия. Чтобы исключить прямой контакт жидкости с углеродистой сталью, в последней пластине нет ни одного отверстия.
Если температурная программа слишком узкая, может потребоваться использовать многопроходную систему. Это означает следующее; жидкость, проходит по пучкам пластины, собирается на выходе и направляется к выходу. В этом случае, для обеспечения правильного потока, требуется возвратная пластина. Порядок с двумя проходами можно посмотреть ниже.
Недостатком многопроходного порядка является необходимость устройства соединений на съёмной пластине.
Загрязнение
Загрязнение означает возникновение на поверхности слоя некоторого вещества, снижающего теплопередающую площадь и теплопередачу и/или увеличивающего падение давления. Загрязнение уменьшает теплопередачу и увеличивает стоимость.
Загрязнение может существенно уменьшить теплопередачу и поэтому, должно сводиться к минимуму. Основными методами, используемыми с этой целью, являются следующие;
Химическая очистка;
Очистите загрязнение с помощью подходящего химического состава. Эта процедура может производиться путём очистки пластин по одной или методом погружения пластин в средство для чистки. Промывайте опорную плиту чистой водой после каждой химической очистки.