Пластинчастий теплообмінник принцип роботи досить простий, але при цьому він залишається одним з найефективніших теплообмінних елементів. Розуміння того, як він працює, знадобиться в наступних випадках:
- коли підбираєте чилер або кондиціонер і хочете зрозуміти, як відбувається передача тепла;
- коли потрібно дізнатися, як працює пластинчастий теплообмінник у системах опалення та охолодження;
- коли потрібні компактні та ефективні рішення для водяних систем у будинку або на виробництві;
- коли замислюєтеся про монтаж пластинчастого теплообмінника і хочете знати, чи варто його встановлювати.
У чому принцип роботи пластинчастого теплообмінника і чому він такий популярний? Якщо розумієш особливості будови апарата, то це однозначно допоможе вибрати правильне і надійне обладнання.
Содержание
Пластинчатый теплообменник – принцип действия и устройство
Устрій і принцип роботи пластинчатого теплообмінника будуються на ідеї збільшення поверхні контакту. Він складається з тонких гофрованих пластин, складених у пакет. Між ними тече гаряче і холодне середовище – у протилежних каналах.
Насос рухає рідини, і вони обмінюються теплом через стінки пластин. Відомо, що гофри створюють турбулентний потік, що збільшує швидкість теплообміну.
У каталозі Alfa Laval (2021, Gasketed Plate Heat Exchangers Product Guide) сказано, що за рахунок такого руху ККД пластинчастих теплообмінників досягає 90–95 %.
Як працює пластинчастий теплообмінник: режими та ефективність
Як працює пластинчастий теплообмінник? Основа його роботи – це зустрічний рух двох потоків. Гаряча і холодна рідини проходять по чергуючихся каналах. Потоки рухаються назустріч один одному, і цей режим називається зустрічним або протитечійним.
Знаєте що? Зустрічний режим дуже важливий. Він дозволяє підтримувати максимальну різницю температур по всій довжині теплообмінника. За рахунок цього тепло передається ефективно навіть наприкінці шляху рідини. Якби потоки йшли в один бік, теплообмін різко б падав.
Ось що цікаво: конструкція пластинчастого теплообмінника така, що його можна швидко розібрати. Пластини притиснуті рамою і болтами, і їх легко розкрутити для обслуговування. Це особливо важливо, коли теплообмінник працює з молочними продуктами, соками, пивом або іншими рідинами, де санітарна чистота обов’язкова. Швидке чищення – велика перевага таких апаратів.
Так описує конструкцію підручник Whitman W. C. Refrigeration and Air Conditioning Technology (2012, ISBN 9781111644475): пластинчасті апарати дають велику площу теплообміну на малому об’ємі і легко обслуговуються.
Принцип дії пластинчастого теплообмінника при різних середовищах
Принцип дії пластинчастого теплообмінника залежить від середовища. Він однаково добре працює з чистою водою, розчинами гліколю або навіть харчовими рідинами.
У таблиці ми зіставили типи холодоагентів і особливості:
Середовище | Особливості роботи | Поради |
Вода | Оптимальна для пластинчастих апаратів | Тиск до 16 бар, температури до +150 °C |
Гліколь | Втрати ККД до 10 %, потрібна більша площа | Перевіряти швидкість потоку |
Харчова продукція | Потрібна нержавійка AISI 316 і гігієнічні прокладки | Розбирання кожні 6 місяців |
Як працюють пластинчасті теплообмінники в різних галузях
Як працюють пластинчасті теплообмінники залежно від сфери застосування – питання, яке часто задають нам клієнти. Ми вважаємо, що такі апарати успішно справляються з завданнями не тільки в чилерах, але й у харчовій, хімічній та енергетичній промисловості.
- У системах вентиляції пластинчасті теплообмінники передають тепло між повітрям і водою, економлячи енергію.
- У харчовій галузі вони охолоджують молоко, соки і пиво, підтримуючи санітарні вимоги.
- У хімічному виробництві їх використовують для нагрівання і охолодження агресивних розчинів.
- В енергосистемах пластинчасті апарати переносять тепло між котлом і системою опалення, допомагаючи управляти температурою в контурах.
До речі, у підручнику Industrial Heat Exchangers (Kuppan T., 2020, Elsevier, ISBN 9780128229842) зазначено, що пластинчасті моделі часто вибирають саме через гнучкість застосування. Ми підтверджуємо це на практиці.
Пластинчастий теплообмінник принцип дії: чищення та обслуговування
Пластинчастий теплообмінник принцип роботи передбачає регулярне обслуговування. Ми рекомендуємо проводити чищення або заміну прокладок кожні 6-12 місяців, особливо при роботі з агресивними середовищами.
Наочний досвід монтажів показує: якщо не чистити блок, пропускна здатність падає на 20-30 %. Це підтверджує підручник Kuppan T. Heat Exchanger Design Handbook (CRC Press, 2013, ISBN 9781466591256).
Як влаштований пластинчастий теплообмінник: збирання та з'єднання
Як влаштований пластинчастий теплообмінник? Весь блок складається з каркасу, притискних болтів, прокладок і пластин. Каркас скручують під потрібний тиск. Рідина подається через патрубки.
Дуже важливо розуміти, що монтаж потребує точності – притиснути пластини треба так, щоб не було протікань, але й не перетиснути прокладки. При цьому рекомендується перевірити трубну розв’язку на гідроудари і перепади температури.
Читайте також: як підключити пластинчастий теплообмінник
Досвід Термоком у встановленні пластинчастих теплообмінників
Принцип роботи пластинчастого теплообмінника ми застосовуємо щодня. За 11 років наші спеціалісти встановлювали і обслуговували такі апарати в чилерах, системах охолодження рідин і опалення.
Наш досвід показує: при дотриманні методів монтажу, регулярному чищенні і контролі тиску системи, пластинчасті теплообмінники працюють десятиліттями, знижуючи витрати на теплообмін до 30 %.
Ми вважаємо, що розуміння принципу дії пластинчастого теплообмінника допомагає вибрати ефективне і надійне обладнання. Коли ясно, як працює апарат, простіше обслуговувати його і уникати простоїв. Це реально економить ресурси і збільшує термін служби всієї системи.
Часто задавані питання (FAQ)
Як часто потрібно чистити пластинчастий теплообмінник?
Зазвичай раз на 6-12 місяців. При роботі з агресивними середовищами – кожні півроку. Це допомагає зберегти ефективність і уникнути засмічення.
Чи можна модернізувати звичайний чилер з пластинчастим теплообмінником?
Так, багато старих чилерів оновлюють за рахунок встановлення сучасних пластинчастих блоків, це дає приріст ККД до 15 %.
Що краще: пластинчастий чи кожухотрубний теплообмінник?
Пластинчастий – компактний, ефективний, легко чиститься. Кожухотрубний – надійніший в агресивних середовищах і при високому тиску. Вибір залежить від завдання.
Більш детально про те який теплообмінник краще читайте в цій статті
Як впливає конструкція пластини на роботу?
Гофрова структура створює турбулентний потік, що дає швидкий теплообмін. Плоскі пластини працюють гірше і частіше забруднюються.
На якій максимальній температурі працює пластинчастий теплообмінник?
Зазвичай до +150 °C, але це залежить від прокладок і матеріалів пластин. Важливо звіряти з каталогом виробника.
Що робити, якщо з’явився витік через прокладку?
Відразу відключити систему, розібрати блок, замінити прокладку і зібрати заново. Після цього перевірити тиск і відсутність течей.
Список літератури для написання статті
- 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
