Un schimbător de căldură cu plăci este un tip de schimbător de căldură recuperator, al cărui principiu se bazează pe conversia și mișcarea energiei termice de la un mediu la altul, prin intermediul plăcilor de contact. Adunate într-un singur pachet, formează un fel de canale prin care se mișcă lichidul de răcire. Parametrii și dimensiunile dispozitivului sunt indicate de standardele GOST 15518-83.
Tipuri de schimbătoare de căldură
În funcție de gradul de accesibilitate la întreținere și inspecție, schimbătoarele de căldură sunt împărțite în mai multe tipuri:
- pliabil,
- brazat,
- sudat,
- semisudat.
Pliabil
Aparatele de acest tip sunt asamblate și dezasamblate pentru întreținere, inspecție și reparații periodice. Procesul de transfer de căldură se realizează prin intermediul unor plăci care alternează între ele, formând două circuite de mișcare. Acest lucru elimină amestecul de energie termică între cele două fluxuri. Toate plăcile sunt separate de distanțieri din cauciuc.
Brazed
Dispozitivele de acest tip nu sunt dezasamblate, spre deosebire de tipul considerat anterior, și toate plăcile sunt lipite împreună. Avantajele unor astfel de dispozitive sunt considerate costuri accesibile și dimensiuni reduse. Domeniul principal de aplicare sunt cazanele pe gaz casnice și alte sisteme de încălzire.
Sudat
Unitățile din această clasă constau din plăci sudate între ele fără garnituri de cauciuc. Mișcarea fluxului de căldură are loc prin două canale: unul de-a lungul ondulat, al doilea de-a lungul tubular. Printre dezavantaje se numără costul ridicat al dispozitivului și dimensiunea acestuia. Suporturile de căldură din această clasă sunt utilizate la scară industrială.
Semi-sudat
O structură formată din plăci care sunt instalate într-un mod combinat. Etanșările sunt amplasate pe peretele exterior al plăcilor sudate. Astfel de echipamente permit utilizarea acestuia în medii extrem de agresive sau în sisteme de răcire.
Avantaje și dezavantaje
Printre aspectele pozitive ale utilizării unor astfel de unități se numără:
- lipsa unor costuri mari de producție și investiții;
- eficiența alimentării cu căldură;
- mărime mică;
- capacitate de autocurățare datorită fluxului turbulent ridicat;
- datorită creșterii numărului de plăci, este posibil să se obțină o creștere a eficienței;
- fiabilitate;
- ușurința întreținerii și spălării;
- greutate redusă;
- ușurința instalării;
- contaminare minimă a suprafeței;
- eliminarea completă a amestecării diferitelor tipuri de lichid de răcire, datorită unui sistem special de etanșare;
- rezistență la coroziune;
- eficiența ridicată asigură o suprafață minimă de schimb de căldură;
- capacitatea de a reduce la minimum pierderile de presiune prin utilizarea plăcilor cu diferite tipuri de profile;
- reglarea temperaturii.
Dezavantajele schimbătorilor de căldură cu plăci includ:
- nevoia de împământare;
- exactitate față de calitatea lichidului de răcire.
Un număr mare de avantaje permite utilizarea schimbătorilor de căldură în segmentul intern și industrial.Solicitarea lichidului de răcire nu este probabil un dezavantaj, ci o necesitate, pentru a preveni frecvența înlocuirii plăcilor care au devenit inutilizabile.
Dispozitiv schimbător de căldură cu plăci
Schimbătorul de căldură cu plăci este utilizat pe scară largă pentru schimbul de căldură al vaporilor sau lichidelor și acționează ca un răcitor, preîncălzitor sau condensator. Se compune din mai multe componente:
- placă mobilă;
- placă fixă;
- conducte de ramificare cu flanșă filetată și conexiune sudată;
- un set de farfurii fixate între ele;
- ghidaje de jos și de sus;
- suport filetat pentru fixare și știfturi.
Garniturile de cauciuc sunt situate între plăci. Mișcarea energiei termice are loc după mai multe scheme:
- flux direct,
- contracurent,
- amestecat.
Selecția echipamentului pentru instalarea în sistemul de încălzire și calculul se efectuează utilizând un software special dezvoltat special în aceste scopuri.
Schema de conexiune
Pentru conectarea plăcii TO, se folosește o schemă clasică, în care sunt implicate conductele de intrare și ieșire a lichidului de răcire situate pe panoul frontal. Cel mai adesea, aceste găuri sunt poziționate în așa fel încât să asigure un contracurent de energie termică și să împiedice amestecarea fluxurilor calde și reci.
A doua opțiune pentru conectarea schimbătorului de căldură utilizează aceleași duze de intrare și ieșire, care pot fi amplasate nu numai pe panoul frontal, ci și pe spate.
Conexiunea fluxurilor de intrare și ieșire a energiei termice are loc prin intermediul duzelor, cu o conexiune cu flanșă, filetată sau sudată.
În unele cazuri, nu se utilizează conducte de ramificare. Apoi, conexiunea are loc prin găurirea unor găuri suplimentare cu un filet intern pentru instalarea știfturilor, care vor servi ca atașament al lichidului de răcire la conductă. Ca garnitură, puteți lua o garnitură din cauciuc sau din cauciuc rezistent la căldură.
Reguli de selecție
Alegerea echipamentului depinde de mai mulți parametri, fiecare dintre aceștia fiind calculat individual, în funcție de locul în care va fi instalat schimbătorul de căldură.
Atunci când alegeți un model, trebuie să determinați următoarele puncte:
- tipul de mediu (abur, apă etc.);
- indicatori de temperatură la intrarea și ieșirea lichidului de răcire;
- pierderi admisibile de presiune;
- indicatori de temperatură maximă;
- presiunea maximă în interiorul dispozitivului;
- sarcina termică a echipamentului.
După obținerea datelor despre acești parametri, este necesar să se calculeze indicatorii sistemului de schimb de căldură. După aceea, puteți începe să alegeți un model, pe baza indicatorilor de putere disponibili, a debitului de apă, a diametrului și a zonei de schimb de căldură.
Principiul de funcționare
Principiul de funcționare al unui schimbător de căldură cu plăci nu poate fi numit simplu. Plăcile sunt instalate la un unghi de 180 de grade unul față de celălalt. De obicei, aceasta este o lipire a două perechi de plăci care asigură intrarea și ieșirea energiei termice. Perechea extremă nu participă la procesul de transfer de căldură.
În funcție de caracteristicile de proiectare, schimbătoarele de căldură sunt de obicei împărțite în trei tipuri:
- circuit unic,
- multi-circuit,
- bidirecțional.
Circulația energiei termice într-un dispozitiv cu un singur circuit se efectuează permanent, de-a lungul întregului circuit și într-o direcție, cu un contracurent simultan al lichidului de răcire.
Mișcarea purtătorului de căldură în echipamentul multi-circuit are loc în direcții diferite. Astfel de dispozitive se utilizează numai dacă există o ușoară diferență de temperatură în retur și debitul de intrare.
Mișcarea energiei termice în dispozitivele bidirecționale are loc de-a lungul a două circuite independente, supuse unui control constant asupra alimentării cu căldură.
Există un alt tip de dispozitiv - un schimbător de căldură cu placă de abur, care este responsabil pentru încălzirea apei sau a altor lichide din sistemul de încălzire. Principiul de funcționare al acestui dispozitiv nu diferă de modelele standard de agregate de plăci.
Plăci pentru schimbător de căldură cu plăci
Oțelul, gros de 1 mm, este folosit ca material pentru plăci. Pentru a turbuliza fluxul de lichid de răcire și a mări zona de schimb de căldură, partea de curgere a plăcilor este nervurată sau ondulată.
Privită în secțiune, suprafața ondulată are un profil de triunghi echilateral. Rezistența și debitul depind de gradul unghiului la care se află ondulația. Cu cât este mai ascuțită, cu atât este mai mică rezistența și cu atât este mai mare viteza lichidului de răcire.
Pe lângă oțel, alte aliaje sunt utilizate și pentru fabricarea plăcilor schimbătoare de căldură, în funcție de locul în care va funcționa dispozitivul.
Aplicații
Fiecare tip de schimbător de căldură are propria sa zonă de aplicare.
Se folosesc de obicei schimbătoare de căldură cu garnitură:
- pentru instalarea rețelelor de încălzire;
- în camere frigorifice;
- în bazine etc.
Sunt utilizate dispozitive brazate:
- în congelatoare;
- în sistemele de aer condiționat;
- în sistemele de ventilație;
- în instalațiile de compresoare.
Dispozitivele sudate și semisudate și-au găsit aplicația:
- în sistemele de climatizare și ventilație;
- în industria farmaceutică;
- în industria alimentară;
- în sistemele de încălzire și alimentarea cu apă caldă;
- în pompe de circulație etc.
În uz casnic, cel mai des se găsește un tip de schimbător de căldură brazat. Este responsabil pentru răcirea sau încălzirea energiei termice.
Un schimbător de căldură este un element de sistem utilizat în utilitățile, industria alimentară, metalurgică și industria petrolului și gazelor, precum și în construcția navală. Prevalența avantajelor față de dezavantaje indică utilizarea sa efectivă. După ce ați identificat corect caracteristicile tehnice și sarcinile dispozitivului, puteți instala sistemul de încălzire acasă folosind desenele și diagramele de conectare ale schimbătorului de căldură care sunt disponibile public pe internet.
