Теплообменник

Теплообменник – устройство, отвечающее за теплообмен между двумя жидкостями с разной температурой. Это может быть котловая вода с пакетом антикоррозионных присадок, водно-гликолевая смесь.

Виды по способу передачи тепла

• Поверхностные. Теплообмен между средами с разной температурой осуществляется через стенки, изготовленные из материала с высокой теплопроводностью. Контуры полностью герметичны. Оборудование поверхностного типа дополнительно разделяется на рекуперативное и регенеративное. В рекуперативных теплообменниках передача энергии идет через тонкие стенки контуров, разделяющие потоки жидкости с неизменным направлением. В регенеративных – направление потока изменяется.
  
• Смесительные. Передача тепловой энергии осуществляется смешиваем двух сред. Такой вид применяется реже поверхностных.
  

Виды теплообменников по способу применения

• Кожухотрубные. Изготавливаются из пучка соединенных в решетку труб. Цельность конструкции обеспечивается качественной сваркой или пайкой.
  
• Пластинчатые. Площадь поверхности для теплообмена создается пластинами, соединеннными в цельную конструкцию термостойкими уплотнителями.
  
• Витые. Изготавливаются из металлических концентрических змеевиков. Теплоноситель циркулирует по изогнутым трубам и межтрубному пространству.
  
• Спиральные – тонколистовая сталь, свернутая в спираль.
  
• Водяные и воздушные.

Схема работы и конструкция теплообменника

Устройство состоит из подвижной и неподвижной плиты. В каждой пластине проделано несколько отверстий для входа и выхода рабочей среды. Между основными плитами устанавливаются пластины, которые резиновыми прокладками герметизируют пространство. Направляющие снизу и сверху определяют ориентацию оборудования в системе. С помощью специальных гаек пластины ужимаются до нужного размера. За счет того, что каждая вторая пластина повернута на 180 градусов относительно следующей, удается дополнительно уплотнить отверстие канала и не допускать протечек.

Особенности функционирования

Ключевой элемент теплообменника – рабочая жидкость (котловая вода или водно-гликолевый теплоноситель). Потоки перемещаются по каналам, созданным гофрированными пластинами. Пристенный гофрированный слой от высокой скорости потока жидкости создает эффект турбулентности. Каждая среда продвигается по своей пластине, но с разных сторон для защиты от смешения. Приспособление образует конструкцию, в которой расположены 4 коллектора для ввода и отвода различной жидкой среды. В теплообмене между жидкостями с разной температурой участвуют все пластины теплообменника кроме первой и последней.

При низких показателях гидравлического сопротивления теплоотдача улучшается за счет дополнительной турбулентности и тонкого потока. Оба способа позволяют очистить пластины теплообменника от устойчивого налета и продуктов термического распада теплоносителя. Задняя и передняя плиты оснащены отверстиями, которые подключаются к трубопроводу и отвечают за нагревание рабочей среды. После прохождения каналов, созданных пластинами и отверстиями, теплоноситель покидает оборудование.

Сфера применения теплообменников

• Предприятия пищевой промышленности. Производство сахара, молочных и кисломолочных продуктов, спирта, пива и иной алкогольной продукции, растительного масла используются теплообменники. Они отвечают за пастеризацию, временное охлаждение и защиту от преждевременного испарения сырья и готовой продукции. Для этого применяются паяные пластинчатые теплообменники.
• Металлургическая промышленность. Качественное охлаждение – залог непрерывного и безаварийного производства. Стаканы, печи, гидравлические системы и другое производственное оборудование вырабатывают тепловую энергию, которой нужен своевременный отвод. Для защиты от перегрева применяются пластинчатые теплообменники, выполняющие функцию охладителей. Выбор конфигурации устройства (сварная, спиральная или паяная) зависит от условий производства.
• Судостроение. Теплообменник применяется для охлаждения центральной системы и главного двигателя судна. Вместо обычной рабочей среды можно использовать морскую воду или вязкое моторное масло. На некоторых судах теплообменник применяется для организации системы горячего водоснабжения или отопления.
• Нефтегазовая отрасль. Пластинчатые теплообменники востребованы при крекинге, подогреве и охлаждении нефти. Для защиты оборудования от экстремально высокой температуры пластины изготавливаются из титана. Прокладки должны выдерживать постоянный нагрев, поэтому для теплообменников используются уплотнители NBR и других видов повышенной прочности.
• Коммунальное хозяйство. Системы подогрева полов, организация горячего водоснабжения жилых домов, производственных, торговых и административных объектов, поддержание температурного режима: выполнение этих задач невозможно без теплообменников. При использовании в качестве теплоносителя котловой воды нужны пластинчатые теплообменники, выдерживающие нагрев до 150 градусов и давление до 16 кПа. Материал для изготовления пластин – антикоррозионная сталь толщиной до 5 мм.