Гофры и распределительная зона
Профиль влияет на распределение потока, теплоотдачу и гидравлическое сопротивление. Рисунок пластин выбирают вместе с режимом и допустимыми потерями давления.
UPGR ЭНЦИКЛОПЕДИЯ · HVAC
Теплообменники пластинчатые
Пластинчатый теплообменник передаёт тепло между двумя средами через тонкие металлические пластины, сохраняя разделение потоков. Конструкция определяет материалы, рабочие пределы и доступ для очистки.
Основные конструкции пластинчатых теплообменников · слева направо
Иллюстрация типовых конструкций в условном масштабе. Разборный и полусварной аппараты могут иметь похожую раму; различается соединение пластин внутри.
Рассмотреть изображение в полном размереПринцип работы и конструкции
Принцип работы
Среды поступают через свои порты и проходят по раздельным каналам с противоположных сторон пластин. Тепло передаётся через металл; при исправном аппарате среды остаются разделёнными. Ориентация пластин и схема уплотнений или соединений задают пути потоков.
Противоток широко применяется, но фактическая схема движения и число ходов зависят от конструкции и расчёта. Разборная рама открывает доступ к пластинам; неразъёмные пакеты обслуживают иначе.
Здесь рассматриваются теплообмен между жидкостями, а также испарение и конденсация в соответствующих пластинчатых аппаратах. Воздушные пластинчатые рекуператоры и пластинчато-ребристые теплообменники имеют другие конструкции и критерии подбора.
Два контура. Тепло через стенку.
Горячая среда →← Холодная среда↓ Тепло через общую пластину
Два соседних канала разделены общей тонкой гофрированной стенкой. Среды движутся по разные стороны и при исправном аппарате не смешиваются.
Сравнение конструкций
Сравните соединение пластин, доступ для очистки и условия подбора. Сварные аппараты могут иметь пакетную или спиральную конструкцию.
| Конструкция | Герметизация каналов | Доступ и очистка | Что проверить в первую очередь |
|---|---|---|---|
Разборные | Прокладки между пластинами | Пакет раскрывается для осмотра и механической очистки; возможна безразборная промывка (CIP). | Материалы пластин и прокладок, место раскрытия, размер стяжки. |
Паяные | Неразъёмные паяные соединения | Пакет не раскрывается. Уточняют разрешённый способ промывки. | Припой, среды и точное исполнение сборки. |
Полусварные | Сварные кассеты и прокладки | Доступ к сварным каналам и каналам с прокладками различается. | Какая среда идёт в каждый канал, включая уплотнения портов. |
Сварные | Сварные каналы пластин | Доступ у блочных и пластинчато-кожуховых исполнений различается. | Устройство пакета и корпуса, инструкция изготовителя по очистке. |
Спиральные | Свёрнутые листы образуют два канала; обычно сварная конструкция | Доступ через крышки и схема потоков зависят от исполнения. | Включения, вязкость, загрязнение и геометрия каналов. |
Реалистичные иллюстрации фрагментов конструкции в разрезе. Число пластин, рисунок гофр и расположение соединений показаны условно.
Разборные
Сжатый пакет пластин со сменными прокладками установлен в раме. Раскрытие пакета даёт доступ к поверхностям теплообмена для осмотра и очистки.
Паяные
Пластины неразъёмно соединены в компактный пакет. Его нельзя раскрыть как разборный аппарат; обслуживание и замена зависят от среды, загрязнений и материала пайки.
Полусварные
Пары пластин образуют сварные кассеты, между которыми расположены каналы с уплотнениями. Здесь сочетаются сварная сторона и доступ к стороне с прокладками; это отдельная конструкция.
Сварные
Каналы пластин соединены сваркой. Пластинчато-кожуховые и сварные блочные аппараты отличаются сборкой, крышками и схемой потока; доступ для обслуживания и рабочие пределы проверяют отдельно.
Спиральные
Два металлических листа свёрнуты в два раздельных спиральных канала. Спиральные аппараты относятся к широкому классу пластинчатых теплообменников; геометрия их каналов отличается от обычного пакета гофрированных пластин.
Детали и узлы
Из чего состоит пластинчатый теплообменник
Ниже подробно разобран разборный пластинчатый теплообменник в раме, показанный слева на главном изображении. Пластины и прокладки образуют рабочий пакет, а рама удерживает и сжимает его. Ролики, втулки и отдельные опорные элементы зависят от исполнения. Состав паяных, полусварных, сварных и спиральных аппаратов раскрыт отдельно.
Теплообменная пластина
Профилированный металлический лист разделяет среды и передаёт тепло. Гофры, распределительная зона, отверстия портов и канавка под прокладку — участки одной детали.
Концевые и разделительные пластины
Первая, последняя и предусмотренные схемой разделительные пластины замыкают пакет и формируют ходы. Их отверстия и схема прокладок могут отличаться от рядовой пластины.
Прокладка пластины
Фигурная эластомерная прокладка уплотняет периметр пластины и разделяет пути потоков у портов. Её профиль соответствует канавке пластины.
Уплотнения портов и концевых позиций
В отдельных позициях применяются самостоятельные кольцевые уплотнения или специальная концевая прокладка. Схему герметизации задаёт чертёж пакета.
Неподвижная плита рамы
Неподвижная сторона рамы воспринимает усилие сжатия пакета; к ней крепятся несущая балка и направляющая. На этой плите часто расположены присоединения.
Подвижная прижимная плита
Подвижная плита рамы прижимает пакет к неподвижной плите. Для обслуживания её отводят, освобождая место для раскрытия пластин.
Верхняя несущая балка
Несёт подвешенные пластины и, в соответствующем исполнении рамы, прижимную плиту. При раскрытии пакета пластины перемещаются вдоль балки.
Нижняя направляющая
Задаёт положение нижних кромок пластин и помогает сохранять соосность пакета. В соответствующем исполнении также направляет прижимную плиту.
Задняя опорная стойка
Поддерживает свободные концы балки и направляющей в раме со стойкой. У компактных рам опорная схема может быть другой.
Ролик и подвеска прижимной плиты
Если предусмотрены конструкцией, ролик или каретка облегчают перемещение тяжёлой прижимной плиты по несущей балке. Их положение и устройство зависят от рамы.
Стяжные болты или шпильки
Создают усилие, сжимающее пакет между неподвижной и подвижной плитами. Их расположение определяется конструкцией рамы.
Гайки, шайбы и подшипниковые опоры стяжек
Гайки и шайбы передают усилие затяжки. В некоторых рамах предусмотрены подшипниковые опоры или другие элементы для снижения трения.
Патрубки и фланцевые присоединения
Соединяют теплообменник с трубопроводами и подводят среды к внутренним портовым каналам. Патрубок и отверстие в тонкой пластине — разные элементы.
Втулки присоединений и фланцевые уплотнения
В присоединении может быть металлическая или эластомерная защитная втулка. Отдельные фланцевые уплотнения также зависят от исполнения соединения.
Опорные лапы и анкерные кронштейны
Передают нагрузку рамы на основание и образуют предусмотренные точки крепления. Их расположение зависит от исполнения рамы.
Теплообменные пластины
Пластина — основная теплообменная деталь. Пакет представляет собой заданные количество, последовательность и сочетание пластин. Канал — проход между соседними пластинами, а не отдельная сменная запчасть.
Пластина
Гофрированная металлическая поверхность передаёт тепло между средами.
Гофры и распределительная зонаПрокладка
Эластомерное уплотнение герметизирует границы канала и разделяет пути сред. В этом примере два кольца справа изолируют два порта от канала; два других порта находятся внутри основного контура.
Прокладки и уплотненияИллюстрация деталей. Рисунок гофр, контур прокладки и схема портов зависят от исполнения.
Порты и схема потоков
Открытые и закрытые порты, ориентация и положение разделительных пластин задают схему контуров. Пакет собирают по своей схеме набора.
Канавка прокладки и места подвески
Прокладка должна соответствовать канавке, а элементы подвески — раме. Эти сопряжения важны даже у внешне похожих пластин.
Рядовые, концевые и специальные пластины
При замене учитывают положение и назначение пластины, сплав и толщину, а также её длину и ширину.
Прокладки и уплотнения
Прокладки пластин герметизируют границы каналов и разделяют пути двух сред. В аппарате также могут быть концевые уплотнения, кольца портов и уплотнения присоединений. Их идентифицируют раздельно.
Профиль и положение
Контурная прокладка и отдельное кольцо порта имеют разную геометрию и положение в пакете. Их определяют по коду пластины и схеме уплотнений.
Способ крепления
Механические зацепы, подвесное крепление и клеевые системы требуют соответствующих канавок и процедур установки. Способ крепления не определяет химическую стойкость.
Марка эластомера
Конкретную резиновую смесь выбирают под среды, концентрации, рабочие температуры и средства очистки. Одного названия семейства материала недостаточно.
Плиты рамы и опоры
Неподвижная плита рамы и подвижная прижимная плита воспринимают усилие стяжки пакета. Опорные лапы связывают раму с основанием. Эти силовые плиты отличаются от тонких теплообменных пластин внутри пакета.
Несущая балка и направляющая
Верхняя несущая балка поддерживает подвешенные пластины. Нижняя направляющая выравнивает их нижние кромки. Задняя стойка поддерживает балку и направляющую, если такая схема предусмотрена рамой. Ролик или каретка могут облегчать перемещение прижимной плиты.
При раскрытии прижимную плиту отводят, а пластины раздвигают вдоль несущей балки. Длина балки, свободный ход и способ снятия пластин определяют доступ для обслуживания. Необходимость снимать участок балки или направляющей устанавливает руководство изготовителя.
Стяжной крепёж
Стяжные болты или шпильки, гайки и шайбы создают и передают усилие сжатия пакета. В некоторых рамах применяются подшипниковые опоры стяжек. Стяжной крепёж отличается от болтов и шпилек внешних трубопроводных фланцев.
Конечный размер сжатого пакета, часто обозначаемый A, берут из документации для фактического числа пластин и исполнения. Количество болтов, момент затяжки и размер пакета не могут быть одинаковыми для всех теплообменников.
Патрубки и уплотнения присоединений
Присоединения связывают внешние трубопроводы с внутренними портовыми каналами. В зависимости от исполнения это патрубки или фланцевые порты, шпильки, втулки и фланцевые уплотнения. Материал и класс давления сверяют со спецификацией аппарата.
Защитные кожухи и дополнительное оснащение
Защитные экраны, теплоизоляцию и портовые фильтры указывают отдельно, если они предусмотрены конструкцией. Их функции различаются: защита, уменьшение теплообмена с окружающей средой или задержание частиц. Они дополняют пластины, прокладки и несущую раму.
Материалы и среды
Материалы пластин и соединений
Материал пластин, припой и состав прокладок выбирают отдельно с учётом сред, температур и способа очистки. В спецификации указывают точные марки материалов и подходящие уплотнения.
Водяные
Теплообменники пластинчатые водяные применяют в отоплении, приготовлении горячей воды и охлаждении. Для подбора нужны состав воды, склонность к отложениям, температуры и расходы обоих контуров.
Гликолевые
Для водно-гликолевых контуров указывают вид гликоля, концентрацию и способ её выражения. Тепловой и гидравлический расчёт выполняют для фактического состава раствора.
На хладагенте
Для режима с хладагентом укажите его марку, фазовые состояния, рабочие и расчётные условия двух сторон. Название хладагента само по себе не определяет выбор паяной, полусварной или другой подтверждённой конструкции. Материалы и пределы давления проверяют для конкретного исполнения.
Применение
Для отопления и ИТП
В индивидуальном тепловом пункте (ИТП) различайте контур отопления и ГВС. Запишите температурные графики сети и здания, нагрузку и допустимые потери каждой стороны. Одна суммарная нагрузка здания не описывает обе задачи.
Для горячего водоснабжения
Укажите температуру поступающей холодной и требуемой горячей воды, пиковый расход, условия циркуляции и качество воды. Согласуйте контактирующие материалы и требуемые документы для питьевой воды.
Для чиллеров
Сначала определите роль аппарата в системе чиллера: разделение водяных или гликолевых контуров либо теплообмен непосредственно с хладагентом. Для этих задач нужны разные исходные данные.
Для разделения жидкостных контуров укажите состав и концентрацию растворов, температуры, расходы и допустимые потери давления двух сторон. Паспортная мощность чиллера не заменяет рабочий режим этого теплообменника.
Для холодильных установок
Пластинчатый испаритель или конденсатор работает непосредственно в контуре хладагента. Условия кипения или конденсации и режим вторичной среды описывают раздельно. Аппарат для разделения двух жидкостных контуров решает другую задачу, даже если оба входят в одну холодильную систему.
Для тепловых насосов
Для теплового насоса задают параметры источника тепла и системы отопления, хладагент и требуемые режимы. Для реверсивной системы описывают условия каждого режима.
Для утилизации тепла
При утилизации тепла более тёплый технологический поток используют для предварительного нагрева другого, сохраняя разделение сред. Опишите доступный источник тепла и потребность в нагреве: наличие тёплого сброса само по себе не определяет полезную нагрузку.
Источник и потребитель тепла
Укажите температуры, расходы и графики работы обоих потоков. При переменных режимах перечислите расчётные случаи вместо одной номинальной мощности.
Среды и очистка
Укажите состав, загрязнение и допустимые потери давления. До выбора конструкции сопоставьте совместимость материалов и доступ для очистки.
Для промышленных процессов
Нагрев, охлаждение и рекуперация тепла в технологическом процессе зависят от состава, вязкости, включений и загрязнения сред. Геометрию каналов и доступ для очистки выбирают под эти условия.
Для пищевых производств
Для нагрева и охлаждения пищевых продуктов требуются гигиеническое исполнение, подходящие контактирующие материалы и установленный порядок очистки. В задании указывают продукт, температуры и гигиенические требования.
Проектирование и монтаж
Проектирование
Определяют два контура, схему подключения, регулирование и условия установки. Предусматривают доступ к присоединениям и место для выбранного способа обслуживания.
Расчёт
Тепловые характеристики и потери давления проверяют для каждого заданного рабочего режима. Для реверсивных систем режимы нагрева и охлаждения описывают отдельно.
Тепловая проверка
Тепловую нагрузку проверяют по свойствам сред, температурам и расходам с обеих сторон. Одного значения мощности без рабочего режима недостаточно.
Гидравлическая проверка
Сопоставьте потерю давления между входом и выходом каждого контура при заданном расходе с допустимой. Это гидравлическое ограничение; рабочее давление и прочностной предел аппарата учитывают отдельно.
Подбор
Сопоставляют расчётный режим, пределы давления и температуры, материалы, присоединения и габариты. Результат подбора — модель и комплектация с расчётным листом и спецификацией.
Изготовление
При изготовлении теплообменные пластины формуют и собирают с прокладками, пайкой или сваркой в зависимости от конструкции. Производственная документация определяет материалы, сборку и необходимые испытания.
Монтаж
Используют схему присоединений и монтажный чертёж выбранного аппарата. Опоры, нагрузки от трубопроводов, ориентацию и доступ для осмотра и обслуживания проверяют по инструкции производителя.
Эксплуатация и сервис
Эксплуатация
Контролируют температуры, давления, расходы и потери давления в обоих контурах. Рабочие условия поддерживают в пределах спецификации; пуск и остановку выполняют по инструкции аппарата.
Очистка и обслуживание
Способ очистки выбирают по отложениям, материалам и конструкции аппарата.
Безразборная промывка (CIP)
Через аппарат циркулирует совместимый моющий раствор без раскрытия теплообменника.
Механическая очистка
Для очистки нужен прямой доступ к теплообменным поверхностям; возможность доступа зависит от конструкции аппарата.
Разборка и сборка
Раскрытие разборной рамы открывает доступ к пластинам и прокладкам. Для отвода прижимной плиты и перемещения пластин вдоль балки оставляют сервисное пространство, предусмотренное для этой рамы. Порядок раскрытия и необходимость снятия балки или направляющей определяются конструкцией и руководством эксплуатации.
Раздвинутые пластины на балке
- Несущая балка
- Верхняя балка несёт подвешенные пластины при их перемещении вдоль рамы.
- Нижняя направляющая
- Удерживает нижние кромки и сохраняет положение пластин.
- Поверхности пластин
- Раздвигание пластин открывает гофру и канавки прокладок для осмотра и очистки.
Фрагмент раскрытого пакета. Пластины показаны без прокладок, чтобы были видны гофра и уплотнительные канавки. Порядок снятия пластин, очистки и замены прокладок определяют по руководству конкретного аппарата.
Подготовка
Отключают оба контура, снимают давление, доводят аппарат до безопасной для обслуживания температуры и опорожняют его. До ослабления стяжек фиксируют порядок пластин, схему прокладок и заданный размер сжатого пакета.
Раскрытие
Ослабляют предусмотренный стяжной крепёж и отводят прижимную плиту по руководству. Несущая балка поддерживает подвешенные пластины; нижняя направляющая удерживает положение их нижних кромок.
Осмотр и очистка
Проверяют поверхности пластин, канавки прокладок и уплотнения. Для доступа раздвигают пластины, сохраняя их порядок. Способ очистки выбирают с учётом материалов пластин и прокладок и требований к конкретному аппарату.
Сборка и проверка
Восстанавливают порядок пластин и схему прокладок, выравнивают пакет и стягивают его до заданного размера в предусмотренной последовательности. Перед возвратом в работу выполняют требуемую проверку герметичности.
Диагностика
Начинают с признака неисправности: снижение тепловой мощности, рост потерь давления или утечка. Рабочие показания сравнивают с заданным режимом, проверяют состояние сред, присоединения и доступные уплотнения.
Недостаточный нагрев или охлаждение
Сопоставьте входные и выходные температуры и расходы двух сторон с заданным режимом. Изменение доступного расхода или входной температуры нужно отличать от изменения работы самого аппарата.
Рост потерь давления
Сравнивайте потери при сопоставимых расходе и состоянии среды. Зафиксируйте, на какой стороне возникло изменение, прежде чем оценивать загрязнение или затруднение протока.
Утечка
Зафиксируйте место наблюдаемой утечки, внешние следы, давление и данные аппарата. Сам симптом ещё не определяет повреждённую деталь — пластину, прокладку или присоединение.
Ремонт
Возможность ремонта зависит от конструкции и выявленного повреждения. В разборном пакете проверяют пластины и прокладки; для неразъёмного аппарата допустимый способ восстановления или замену согласуют с изготовителем.
Замена теплообменника
Начинают с шильдика, полного обозначения, схемы присоединений и прежнего режима. Для замены проверяют тепловую, гидравлическую и монтажную совместимость.
Запасные части
Запрос запчастей может охватывать следующие группы. Возможность замены и поставки зависит от конкретного аппарата.
Передают шильдик, коды аппарата и деталей, соответствующие чертежи или ведомости, фотографии маркировки и количество. Для неразъёмных аппаратов уточняют, предусматривает ли изготовитель поставку пакета или теплообменника в сборе вместо отдельных внутренних деталей.
Детали рамы и направляющие
Несущая балка, направляющая, ролик прижимной плиты и опорные детали.
Крепёж и присоединения
Стяжки и их комплектующие, втулки присоединений и фланцевые уплотнения.
Оборудование и поставка
Документы
Комплект документации включает спецификацию, расчётный лист, габаритный чертёж и схему присоединений, руководство по эксплуатации и применимые документы о соответствии. При сверке учитывают модель, комплектацию и редакцию документа.
Для подбора и сравнения предложений
Запрашивают расчётный лист для заданного режима, спецификацию исполнения, габаритный чертёж и схему присоединений. Общий каталог не заменяет расчётный лист выбранного аппарата.
Для монтажа и эксплуатации
Проверяют идентификацию аппарата, применимое руководство по эксплуатации и документы, требуемые для поставляемого исполнения. Состав документов зависит от аппарата и проекта.
Для сервиса и запчастей
Используют серийный номер, схему набора или сборки и обозначения деталей из документации аппарата. Проверяют соответствие чертежа и перечня деталей установленному исполнению.
Цена, комплектация и условия поставки
Цену пластинчатого теплообменника сопоставляют для заданного режима и комплектации. Конструкция, материалы, пакет пластин, присоединения и дополнительное оснащение определяют состав предложения. Одного названия модели или номинальных кВт недостаточно для сравнения.
Техническая сопоставимость
Сравните одинаковые среды, температуры, расходы, допустимые потери давления, требования к материалам и монтажу. Основание — расчётный лист и спецификация.
Комплект поставки
Проверьте, включены ли теплоизоляция, опоры, присоединительные элементы, запчасти и требуемые документы либо они оценены отдельно. Зафиксируйте количество и точное исполнение.
Коммерческие условия
Используйте цену, валюту, условия доставки, срок и гарантию из конкретного актуального предложения. Описание в каталоге не подтверждает наличие или дату поставки.
Каталог оборудования
Спецификации оборудования сравнивают после определения режима, материалов, присоединений и требований к обслуживанию.
Смотреть представленные модели пластинчатых теплообменниковПодготовить данные для подбора
Составьте задание по известным данным. Готовый текст можно проверить и дополнить перед передачей инженеру. Форма не отправляет запрос.
Подготовить данные для подбора