Пластинчасті теплообмінники

Розбірні пластинчасті теплообмінники виготовляються у п’яти виконаннях, у тому числі: на консольній рамі (виконання 1), на двоопорній рамі (виконання 2), на триопорній рамі (виконання 3).

Пластинчастий теплообмінник на двоопорній рамі (рис. 6.7, а) складається з гофрованих пластин 4, розміщених на верхній та нижній штангах 3. В кінці штанги закріплені в нерухомій плиті 2 на стійці 7. Натискною плитою 11 і гвинтом 8 пластини стискуються, утворюючи теплообмінну секцію. Теплообмінні пластини мають чотири прохідних отвори (а, б, в, г), які утворюють дві ізольовані одна від одної системи каналів. Для ущільнення пластин і каналів в паз по контуру пластини встановлюють гумову прокладку 6, яка охоплює отвори а – для входу теплоносія і б – для виходу. Прокладки 5 герметизують два інших отвори у

а
б	в
г
д	е
Рис. 6.7. Пластинчастий теплообмінник: а – загальний вигляд: 1, 9, 10, 12 – штуцери введення та виведення теплоносіїв; 2 – нерухома плита; 3 – штанги; 4 – гофровані пластини; 5 – прокладки; 6 – гумова прокладка пластини; 7 – стійка; 8 – гвинт; 11 – натискна плита; а, б, в, г – прохідні отвори; б – пластина з діагональним розміщенням отворів: 1 – ліва, 2 – права; в – пластина з одностороннім розміщенням отворів: 1 – ліва, 2 – права; г – схема компоновки пластин у два симетричних пакети; д несиметрична схема компоновки пластин; е – компаблок-конденсатор фірми Alfa Laval.

пластині (б, в). Введення та виведення теплоносіїв у апарат проводиться через штуцери 1, 9, 10, 12, розміщені на нерухомій та рухомій плитах.

Теплообмінні пластини розрізняються за розміщенням у них отворів для теплоносіїв на: пластини з діагональним (рис. 6.7, г) і одностороннім (рис. 6.7, д) розміщенням отворів. Ті та інші виконуються лівими (поз. 1) і правими (поз. 2) (рис. 6.7, г, д). Чергування в пакеті лівих і правих пластин утворює дві ізольовані системи каналів. Пластини з одностороннім розміщенням отворів взаємозамінні. При складанні праві пластини отримують поворотом їх відносно лівих на 180°. Ліві та праві пластини з діагональним розміщенням відрізняються положенням прокладки і тому не взаємозамінні.

В загальному випадку схему компоновки пластин позначають так: , де т ₁, т₂, - кількість каналів у пакеті для відповідно «гарячого» та «холодного» теплоносіїв; k і п – кількість послідовно включених пакетів у апарат для відповідно «гарячого» та «холодного» теплоносіїв. Наприклад, компоновка у два симетричних пакета (рис. 6.7, г) позначається: Сх[(2+2)/(2+2)] і застосовується тоді, коли витрати теплоносіїв не дуже відрізняються. Якщо витрати теплоносіїв відрізняються значно, то для підтримання постійного гідравлічного опору застосовують несиметричні компоновки пластин, які позначаються Сх[(2+2+2)/(4+3)] (рис. 6.7, д). При цьому кількість каналів і пакетів для кожного теплоносія неоднакові.

За ступенем доступності для механічного очищення поверхні їх поділяють на розбірні, напіврозбірні й нерозбірні. В розбірних пластини відділяються прокладками, у напіврозбірних пластини попарно зварені і доступ до поверхні є тільки з боку одного середовища, в нерозбірних пластини зварені в блоки. Характеристики пластинчастих теплообмінників: F =2¸600 м², Р до 1,6 МПа, t =-30¸+180⁰С, працюють як холодильники, підігрівачі, конденсатори. Необхідна швидкість руху теплоносіїв досягається підбором кількості пластин. Схеми руху: прямотечійна, протитечійна, змішаний рух. Пластини штампуються з листового металу завтовшки 1 мм. Гофри пластин мають профіль рівнобічного трикутника висотою 4¸7 мм і основою 14¸30 мм, для в'язких рідин до 75 мм. Гофри горизонтальні або в ялиночку. Матеріал – оцинкована або корозійностійка сталь, титан, алюміній, мельхіор. Стійки і притискні плити виготовляються з вуглецевої сталі δ=8¸12 мм.

Проте, використання розбірних пластинчастих теплообмінників обмежене температурою (180°С) i робочим тиском (32 атм). Для вирішення цих проблем фірма Alfa Laval пропонує пластинчастий теплообмінник Соmраbloс. Такі теплообмінники використовуються як підігрівники, випарники, конденсатори (рис. 6.7, е).

Маючи усi переваги звичайних розбірних апаратів, вони позбавлені головного їxнього недоліку – прокладок між пластинами. Виготовлений за допомогою лазерного зварювання пакет пластин знаходиться у розбірному корпyci. Такий теплообмінник надійно працює з надзвичайно агресивними середовищами в діапазоні температур -30÷350°С i тиску 0÷42 атм. Це стало можливим завдяки застосуванню саме лазерного зварювання, при якому тепловий вплив на апарат є мінімальним. Гофровані пластини теплообмінника Compabloc створюють високотурбулентні потоки, що забезпечує коефіцієнт теплопередачі у 3÷4 рази більший, ніж у кожухотрубних теплообмінниках. Турбулентний режим руху рідини запобігає утворенню відкладень на стінках каналів. Якщо апарат все ж таки забрудниться, достатньо розібрати корпус (на болтах) i вся поверхня теплообміну буде доступна для механічного очищення.

Pyx потоків у теплообмінниках Compabloc – перехресний, що забезпечує одну з унікальних переваг апаратів – можливість реалізації перехресного температурного графіка. Теплообмінники Compabloc реалізовуються як в одно-, так i в багатоходовому виконанні.

Застосування передових технологій виробництва i сучасних матеріалів уможливило створення класичного пластинчастого теплообмінника з унікальними максимальними робочими характеристиками: тиск – 50 атм, температура – 400°С.