Пластинчатый теплообменник: принцип работы, особенности конструкции, применение и материалы
Принцип работы пластинчатого теплообменного оборудования основан на передаче тепловой энергии между рабочими средами через поверхность теплообменных пластин. Такая система позволила существенно повысить эффективность работы аппаратов пластинчатого типа в сравнении с кожухотрубным оборудованием.
В последние несколько десятков лет пластинчатые теплообменники получили широкое распространение в коммунальном хозяйстве, тяжёлой и лёгкой промышленности, энергетике и иных сферах индустрии благодаря своим преимуществам в сравнении с кожухотрубным оборудованием. Современный теплообменник пластинчатый характеризуется небольшим весом, малыми габаритами и высокой интенсивностью процесса теплопередачи.
Особенности конструкции
Главным конструктивным элементом, которым обладает пластинчатый теплообменник любого типа, является пакет теплообменных пластин. Они представляют стандартные тонкие модули (толщина стенки от 0,4 до 1 мм), изготовленные из коррозийностойких сталей, титана или сплавов методом холодной штамповки. На поверхности пластин сформирован рельефный рисунок, благодаря которому после сборки пакета образуется система изолированных друг относительно друга каналов, по которым по принципу противотока движутся рабочие среды. Смешивание полностью исключается, так как в местах возможного перетекания помещаются двойные уплотнительные прокладки, изготовленные из стойких к разрушению полимерных материалов.
Материалы
Для изготовления контактных пластин применяют стали с низким содержанием углерода (марки SMO 254, AISI 304), молибденсодержащую сталь AISI 316, сплав с никелем Hastelloy C–276, а также титан для работы с высококоррозийными средами. В зависимости от условий процесса в качестве уплотнительных прокладок служат полимеры на основе этилен–пропиленового каучука (EPDM), фторсодержащего полимера (Viton), нитрил–бутадиенового каучука (Nitrile), полимерного кремнийорганического соединения (Silicone).
Преимущества теплообменников пластинчатого типа
- Пластинчатые теплообменники характеризуются высокой эффективностью теплообмена (до 98%);
- В оборудовании реализован эффект самоочистки, благодаря которому снижаются затраты на промывку аппаратов. Кроме того, теплообменники разборного типа можно эксплуатировать в условиях плохой водоподготовки;
- Обслуживание пластинчатых теплообменников простое и малозатратное, срок эксплуатации контактных пластин оценивается в среднем в 20 лет, уплотнительных прокладок в 10 лет;
- Малый вес, небольшие габаритные размеры;
- Возможность регулировки тепловой мощности, то есть адаптация оборудования к меняющимся условиям теплообменного процесса;
- Стоимость монтажа составляет 2–4% от стоимости оборудования (что на порядок ниже, чем для кожухотрубных установок).
Теплообменники пластинчатого типа позволяют не просто экономить первоначальные вложения в объёме 20–30% средств, но и с лёгкостью переходить на другие режимы работы в случае необходимости. В результате применения данных аппаратов, которые характеризуются высоким КПД, обеспечивается более эффективное использование источников энергии. Окупаемость переоснащённых объектов в сфере теплоэнергетики происходит за 2–5 лет, а в некоторых случаях оборудование себя оправдывает уже через несколько месяцев.