Пластинчатый теплообменник принцип работы достаточно прост, но при этом он остается одним из самых эффективных теплообменных элементов. Понимание того, как он работает, пригодится в следующих случаях:
- когда подбираете чиллер или кондиционер и хотите понять, как происходит передача тепла;
- когда нужно узнать, как работает пластинчатый теплообменник в системах отопления и охлаждения;
- когда нужны компактные и эффективные решения для водяных систем в доме или на производстве;
- когда задумываетесь о монтаже пластинчатого теплообменника и хотите знать, стоит ли его устанавливать.
В чем принцип работы пластинчатого теплообменника и почему он так популярен? Если понимаешь особенности устройства аппарата, то это однозначно поможет выбрать правильное и надежное оборудование.
Содержание
Пластинчатый теплообменник – принцип действия и устройство
Пластинчатый теплообменник устройство и принцип работы строятся на идее увеличения поверхности контакта. Он состоит из тонких гофрированных пластин, сложенных в пакет. Между ними течет горячая и холодная среда – в противоположных каналах.
Насос двигает жидкости, и они обмениваются теплом через стенки пластин. Известно, что гофры создают турбулентный поток, что увеличивает скорость теплообмена.
В каталоге Alfa Laval (2021, Gasketed Plate Heat Exchangers Product Guide) сказано, что за счет такого движения КПД пластинчатых теплообменников достигает 90–95 %.
Как работает пластинчатый теплообменник: режимы и эффективность
Как работает пластинчатый теплообменник? Основа его работы – это встречное движение двух потоков. Горячая и холодная жидкости проходят по чередующимся каналам. Потоки движутся навстречу друг другу, и этот режим называется встречным или противоточным.
Знаете что? Встречный режим очень важен. Он позволяет поддерживать максимальную разницу температур по всей длине теплообменника. За счет этого тепло передается эффективно даже в конце пути жидкости. Если бы потоки шли в одну сторону, теплообмен резко бы падал.
Вот что интересно: конструкция пластинчатого теплообменника такова, что его можно быстро разобрать. Пластины прижаты рамой и болтами, и их легко раскрутить для обслуживания. Это особенно важно, когда теплообменник работает с молочными продуктами, соками, пивом или другими жидкостями, где санитарная чистота обязательна. Быстрая чистка – большое преимущество таких аппаратов.
Так описывает конструкцию учебник Whitman W. C. Refrigeration and Air Conditioning Technology (2012, ISBN 9781111644475): пластинчатые аппараты дают большую площадь теплообмена на малом объеме и легко обслуживаются.
Принцип действия пластинчатого теплообменника при различных средах
Принцип действия пластинчатого теплообменника зависит от среды. Он одинаково хорошо работает с чистой водой, растворами гликоля или даже пищевыми жидкостями.
В таблице мы сопоставили типы хладагентов и особенности:
Среда | Особенности работы | Советы |
Вода | Оптимальна для пластинчатых аппаратов | Давление до 16 бар, температуры до +150 °C |
Гликоль | Потери КПД до 10%, требуется более крупная площадь | Проверять скорость потока |
Пищевая продукция | Нужна нержавейка AISI 316 и гигиенические прокладки | Разборка каждые 6 месяцев |
Как работают пластинчатые теплообменники в разных отраслях
Как работают пластинчатые теплообменники в зависимости от сферы применения – вопрос, который часто задают нам клиенты. Мы считаем, что такие аппараты успешно справляются с задачами не только в чиллерах, но и в пищевой, химической и энергетической промышленности.
- В системах вентиляции пластинчатые теплообменники передают тепло между воздухом и водой, экономя энергию.
- В пищевой отрасли они охлаждают молоко, соки и пиво, поддерживая санитарные требования.
- В химическом производстве их используют для нагрева и охлаждения агрессивных растворов.
- В энергосистемах пластинчатые аппараты переносят тепло между котлом и системой отопления, помогая управлять температурой в контурах.
Между прочим, в учебнике Industrial Heat Exchangers (Kuppan T., 2020, Elsevier, ISBN 9780128229842) указано, что пластинчатые модели часто выбирают именно из-за гибкости применения. Мы подтверждаем это на практике.
Пластинчатый теплообменник принцип действия: чистка и обслуживание
Пластинчатый теплообменник принцип работы подразумевает регулярное обслуживание. Мы рекомендуем проводить чистку или замену прокладок каждые 6-12 месяцев, особенно при работе с агрессивными средами.
Наглядный опыт монтажей показывает: если не чистить блок, пропускная способность падает на 20-30 %. Это подтверждает учебник Kuppan T. Heat Exchanger Design Handbook (CRC Press, 2013, ISBN 9781466591256).
Как устроен пластинчатый теплообменник: сборка и соединения
Как устроен пластинчатый теплообменник? Весь блок состоит из каркаса, прижимных болтов, прокладок и пластин. Каркас скручивают под нужное давление. Жидкость подается через патрубки.
Очень важно понимать, что монтаж требует точности – прижать пластины надо так, чтобы не было протечек, но и не передавить прокладки. При этом рекомендуется проверить трубную развязку на гидроудары и перепады температуры.
Читайте также: как подключить пластинчатый теплообменник
Опыт Термоком в установке пластинчатых теплообменников
Принцип работы пластинчатого теплообменника мы применяем каждый день. За 11 лет наши специалисты устанавливали и обслуживали такие аппараты в разнообразных системах охлаждения жидкостей и отопления.
Наш опыт показывает: при соблюдении методов монтажа, регулярной чистке и контроле давления системы, пластинчатые теплообменники работают десятилетиями, снижая затраты на теплообмен до 30 %.
Мы считаем, что понимание принципа действия пластинчатого теплообменника помогает выбрать эффективное и надежное оборудование. Когда ясно, как работает аппарат, проще обслуживать его и избежать простоев. Это реально экономит ресурсы и увеличивает срок службы всей системы.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как часто нужно чистить пластинчатый теплообменник?
Обычно раз в 6-12 месяцев. При работе с агрессивными средами – каждые полгода. Это помогает сохранить эффективность и избежать засоров.
Можно ли модернизировать обычный чиллер с пластинчатым теплообменником?
Да, многие старые чиллеры обновляют за счет установки современных пластинчатых блоков, это дает прирост КПД до 15%.
Что лучше: пластинчатый или кожухотрубный теплообменник?
Пластинчатый – компактный, эффективный, легко чистится. Кожухотрубный – надежнее в агрессивных средах и при высоком давлении. Выбор зависит от задачи.
Более подробно о том какой теплообменник лучше читайте в этой статье
Как влияет конструкция пластины на работу?
Гофровая структура создает турбулентный поток, что дает быстрый теплообмен. Плоские пластины работают хуже и чаще загрязняются.
На какой максимальной температуре работает пластинчатый теплообменник?
Обычно до +150 °C, но это зависит от прокладок и материалов пластин. Важно сверяться с каталогом производителя.
Что делать, если появилась утечка из-за прокладки?
Сразу отключить систему, разобрать блок, заменить прокладку и собрать заново. После этого проверить давление и отсутствие течей.
Список литературы для написания статьи
- Whitman W. C., Johnson B., Tomczyk J. Refrigeration and Air Conditioning Technology. Delmar Cengage Learning, 2012. ISBN 9781111644475
- Kuppan T. Heat Exchanger Design Handbook. CRC Press, 2013. ISBN 9781466591256
- Alfa Laval. Gasketed Plate Heat Exchangers Product Guide, 2021
