Теплообменники пластинчатые "моноблок" плюсы и минусы. Преимущества пластинчатых теплообменников перед кожухотрубными Пластинчатые теплообменники преимущества и недостатки

Всем уже давно известна двухступенчатая смешанная система горячего водоснабжения, реализованная на таком типе пластинчатых теплообменников, как моноблок. Моноблок - специальный тип пластинчатого теплообменника для двухступенчатой системы ГВС, в котором обе ступени размещены в одном корпусе, такой теплообменник имеет шесть патрубков.

Н1 - Вход обратного теплоносителя из системы отопления.
Н2 - Вход циркуляционной воды ГВС.
Н3 - Выход нагретой воды ГВС.
Н4 - Вход горячего теплоносителя из теплосети.
F3 - Вход холодной водопроводной воды.
F4 - Выход общего обратного теплоносителя в теплосеть.

Широту применения моноблока обусловили следующие факторы: большая компактность, по сравнению с двумя отдельными теплообменниками, и, соответственно, меньшая стоимость. Эти же факторы являются основными и, пожалуй, единственными плюсами моноблока. Попробуем определиться с минусами.

«Простота» монтажа

Кажется естественным то, что смонтировать маленький аппарат гораздо проще, чем два таких же. Но что мы получаем в результате монтажа моноблока? Смонтированный моноблок выглядит как человек-паук, опутанный гирляндами трубопроводов арматуры и измерительных приборов, если они присутствуют, конечно. Сразу же теряется такая важная вещь, как удобство обслуживания. Если в обычном пластинчатом теплообменнике все патрубки расположены на неподвижной плите (Н1-Н4) и для его обслуживания и ремонта требуется всего лишь отключение теплообменника и сброс давления, то для разборки моноблока потребуется отсоединение патрубков от подвижной задней плиты. Далее, если трубопроводы задней плиты перекрывают доступ к моноблочному теплообменнику, то это также усложняет доступ к нему. То есть для нормальной эксплуатации моноблока следует,во-первых, сделать грамотный проект привязки его к существующим трубопроводам теплоносителя, холодной и горячей воды с целью обеспечения нормального доступа для обслуживания и ремонта. И, во-вторых, следует предусмотреть специальный вариант крепления трубопроводов к задней плите (через какие либо съемные элементы) для того, чтобы обеспечить подвижность задней плиты без передвижения теплообменника с места. Поэтому зачастую смонтированный моноблок занимает объем не меньший, чем два отдельных теплообменника.

Вопросы надежности

Естественно, два отдельных аппарата надежнее одного, выполняющего такую же функцию. Что мы имеем при выходе из строя одного из теплообменников? В этом случае мы сможем работать с частичной нагрузкой системы ГВС, пока ремонтируется или обслуживается второй. Моноблок же при выходе из строя даже одной из ступеней должен быть выведен из работы весь, т. к. корпус один на обе ступени.

Функциональность, эффективность

В подборе моноблочного теплообменника тоже есть свои нюансы. Зачастую трудно или практически невозможно создать моноблочную компоновку двухступенчатой смешанной схемы ГВС, по эффективности равную двум отдельным теплообменникам. Это обусловлено тем, что используемый тип пластины в моноблоке для обеих ступеней один. И в пределах теплофизических свойств этого типа нам приходится решать задачу по компоновке пакетов для обеих ступеней, в то время, как первая и вторая ступени могут различаться, как минимум, по расходам, особенно по стороне теплоносителя. Например, требования для первой ступени - это способность пропустить суммарный расход теплоносителя системы отопления и теплоносителя второй ступени при обеспечении небольших гидравлических сопротивлений и среднем теплосъеме. Требования же для второй ступени - это относительно небольшие расходы по стороне теплоносителя и воды ГВС, более высокие допустимые гидравлические сопротивления и существенно больший теплосъем. То есть, если бы это были два отдельных теплообменника, то теплообменник первой ступени должен быть с большим диаметром патрубков и с «короткой» пластиной, а теплообменник второй ступени с меньшим диаметром патрубка и более «длинной» пластиной.

Рассмотрим вариант задания для подбора оборудования для двухступенчатой смешанной схемы. шсходные данные таковы: нагрузка системы ГВС 0,4 Гкал/ч, нагрев холодной воды с 5°С до 60°С, нагрузка системы топления 1,2 Гкал/ч, температурный график 150/70.

Разбивая нагрузку по ступеням, в соответствии с СП 41-101-95 для заданных условий получаем исходные данные для подбора теплообменников ступеней:

I ступень

II ступень

* NTU - число единиц переноса теплоты. Теплотехника. В. Н. Луканин, М. Г. Шатров и др., Высшая школа, Москва, 1999г.

Фактически величина NTU характеризует тот тепловой режим, на котором будет работать теплообменник. Чем больше NTU, тем больше должна быть тепловая «длина» пластины теплообменника.

В нашем случае видно, что теплообменник второй ступени должен обладать большей, почти на 50%, способностью к теплосъему (тепловой «длиной»), чем теплообменник первой ступени. Кроме того, расходы по греющей стороне обеих ступеней отличаются почти в три раза. Это означает, что если для теплообменника второй ступени достаточны патрубки Ду32, то для теплообменника первой ступени патрубки должны быть больше, не менее Ду50.

Пакет пластин

Как уже отмечалось выше, моноблок - это, по сути, два теплообменника, размещенных в одной раме. А значит, и два пакета пластин, размещенных в одной раме, разделенных разворотной пластиной, имеющей два (верхних или нижних) глухих отверстия порта. Обычно ближе к неподвижной плите находится пакет второй ступени, а за ней пакет первой ступени. Но из-заразных функций, выполняемых этими пакетами (см. выше), они имеют разную компоновку и количество пластин. ш так как все эти пакеты находятся в одном корпусе, есть вероятность того, что в процессе обслуживания произойдет ошибка при сборке всего пакета пластин моноблока. То есть, если после разборки моноблока пакеты поменять местами или неправильно их скомпоновать (например, пластины первой ступени с малой тепловой «длиной» установить для второй ступени и наоборот), то, вновь собрав аппарат, мы не получим от него тех характеристик, которые были заложены в него изначально.

С двумя отдельными аппаратами ситуация проще. В этом случае, даже неправильно собрав весь пакет, мы не получим такого фатального снижения тепловой мощности, расходов и изменения гидравлического сопротивления, как в случае с моноблоком.

Подводя итоги, сведем все плюсы и минусы пластинчатого теплообменника с моноблочной компоновкой в одну таблицу.

Плюсы и минусы

Плюсы

Меньшая начальная стоимость.
Отдельно моноблок компактнее двух теплообменников.

Минусы

Более сложный монтаж и неудобство в обслуживаниииз-запатрубков на прижимной плите.
Меньшая надежность.
Менее эффективная работа.
Требовательность при сборке пакета пластин.

Результат

Каждый для себя решает сам, что ему важнее - экономия средств или более надежная работа оборудования.

При движении по межпластинному каналу нагреваемая среда обтекает волнистую поверхность пластин, обогреваемых с обратной стороны греющей средой. Нагреваемая среда затем попадает в продольный коллектор и выходит из аппарата через другой штуцер.

Греющая среда движется в аппарате навстречу нагреваемой и поступает в штуцер, проходит через нижний коллектор, распределяется по каналам и движется по ним. Через верхний коллектор и штуцер греющая среда выходит из теплообменника.

Основным узлом теплообменника является теплопередающая пластина. Общий вид пластины с прокладкой приведены на рисунке. Внешний вид («рисунок» пластины) - это визитная карточка любого теплообменника. «Рисунок» должен обеспечивать равномерное распределение потока по всей поверхности пластины, высокую турбулентность потока даже при малых его скоростях, и в то же время обеспечить необходимую жесткость пластины.

Пластины собираются в пакет таким образом, что каждая последующая пластина повернута на 180 о относительно смежных, что создает равномерную сетку пересечения и взаимных точек опор вершин гофр.

Между каждой парой пластин образуется щелевой канал сложной формы, по которым и протекает рабочая среда. Такие каналы получили наименование сетчато - поточных. Жидкость при движении в них совершает пространственное трехмерное извилистое движение, при котором происходит турбулизация потока.

Особенностью каналов является то, что суммарная площадь поперечного сечения межпластинного канала, перпендикулярного основному направлению движения потока жидкости, остается постоянной по всей длине пластины, за исключением участков входа и выхода. Расположение коллекторных отверстий для входа и выхода рабочей среды на углах пластины - одностороннее (левое или правое).

Вид гофрирования пластин и их количество, устанавливаемое в раму, зависят от эксплуатационных требований к пластинчатому теплообменнику. Пластины штампуются из коррозийно-стойкого листового металла, марок Aisi-316, Aisi-321, титан и другие. По контуру пластины расположен паз для резиновых уплотняющих прокладок. Угловые отверстия для прохода рабочей среды имеют форму, обеспечивающую снижение гидравлических сопротивлений на входе в канал и выходе из него, снижение отложений на этих участках и позволяющую более рационально использовать всю площадь пластины для теплообмена.

Преимущества применения и эксплуатации пластинчатых теплообменников

1. Экономичность и простота обслуживания. При засорении ПТО может быть разобран, промыт и собран двумя работниками невысокой квалификации в течении 4-6 часов. При обслуживании кожухогрубчатых теплообменников (КТТО) процесс очистки трубок часто ведет к их разрушению и закупорке.

2. Низкая загрязняемость поверхности теплообмена вследствие высокой турбулентности потока жидкости, образуемой рифлением, а также качественной полировки теплообменных пластин.

3. Срок эксплуатации первой выходящей из строя единицы уплотнительной прокладки достигает 10 лет. Срок работы теплообменных пластин 15-20 лет. Стоимость замены уплотнений от стоимости ПТО колеблется в пределах 15-25 %, что экономичнее аналогичного процесса замены латунной трубной группы в КТТО, составляющей 80-90% от стоимости аппарата.

4. Стоимость монтажа ПТО составляет 2-4 % от стоимости оборудования соответственно. Что ниже на порядок, чем у кожухотрубчатого теплообменника.

5. Даже теплоноситель с заниженной температурой в системах теплоснабжения позволяет нагревать воду в ПТО до требуемой температуры.

6. Индивидуальный расчет каждого ПТО по оригинальной программе завода-изготовителя позволяет подобрать его конфигурацию в соответствии с гидравлическим и температурным режимами по обоим контурам. Расчет производится в течении 1-2 часов.

7. Гибкость: в случае необходимости площадь поверхности теплообмена в пластинчатом теплообменнике может быть легко уменьшена или увеличена простым добавлением или убавлением пластин при необходимости.

8. Двухступенчатая система ГВС, реализованная в одном теплообменнике, позволяет значительно сэкономить на монтаже и уменьшить требуемые площади под индивидуальный тепловой пункт.

9. Конденсация водяного пара в ПТО снимает вопрос о специальном охладителе, т.к. температура конденсата может быть 50 °С и ниже.

10. Устойчивость к вибрациям: пластинчатые теплообменники высокоустойчивы к наведенной двухплоскостной вибрации, которая может вызвать повреждения трубчатого аппарата.

Вывод: применение нового технологичного оборудования позволяет наряду с экономией первоначальных затрат (20-30%) переходить на другие режимы работы. Достигается более эффективное использование источников энергии, повышение их КПД. Окупаемость перевооружения объектов в теплоэнергетике колеблется от 2 до 5 лет, а в некоторых случаях достигает нескольких месяцев.

C анализом российского рынка пластинчатых теплообменников Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок пластинчатых теплообменников в России ».

[email protected]
WWW: www.akpr.ru

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
. Маркетинговые исследования
. Технико-экономическое обоснование
. Бизнес-планирование

Работа пластинчатого теплообменника — достоинства, недостатки, устройство

Теплообменные аппараты включают в себя штампованные пластины, не повергающиеся коррозионным процессам. Они могут использоваться в качестве воздухоохладителей или подогревателей различных видов жидкостей, таких как мазута, нефти, воды, масла и других.

Для правильного выбора отопительного оборудования нужно знать, как происходит работа пластинчатого теплообменника.

Мощность устройства может меняться, если увеличивать или уменьшать число пластин. Этого нельзя сделать в других видах приборов, потому что в них число теплообменных труб является постоянным. Прокладки, использующиеся в производстве аппаратов, укрепляют межпластинные каналы. Уплотнители из резины образуют два полностью герметичных канала, предназначающихся для жидкостей, которые циркулируют в процессе теплообмена.

Жидкости, которые движутся друг к другу, производят процесс, в результате которого горячий теплоноситель передает тепло холодной среде. Работа пластинчатого теплообменника основывается на данном эффективном принципе.

Теплообменное оборудование обладает высоким процентом производительности и уровнем мощности. Она регулируется, если изменяется количество пластин. За таким устройством легко ухаживать, разбирать и удалять различные загрязнения. Достоинством таких аппаратов является и то, что пластины загрязняются довольно медленно и не требуют частой очистки. Качественная полировка пластин, а также высокая турбулентность при работе прибора способствует очищению.

Недостатки

Но, как и все приборы, пластинчатые теплообменники обладают своими недостатками. Главный минус заключается в использовании оборудования низкого качества. При выборе некачественного прибора, устройство засоряется в кратчайшие сроки, а обыкновенная очистка, без применения специальных химических составов, не будет эффективной. Этот недостаток, наверное, является единственным у теплообменного оборудования.

Иногда пластинчатые теплообменники стоят больше, чем аппараты кожухотрубного типа, что является существенным минусом в некоторых случаях.

Нельзя забывать о том, что установка теплообменного оборудования требует выделение отдельного небольшого помещения. Этот факт тоже может стать недостатком и проблемой, если оборудование эксплуатируется в небольшом пространстве или частном доме. Иногда дополнительное пространство просто не было предусмотрено при строительстве сооружения.

Несмотря на некоторые незначительные недостатки, пластинчатые теплообменники являются очень практичным оборудованием, которое является очень популярным на современном строительном рынке.

Пластинчатые теплообменники от « Завода Триумф» сегодня являются одним из передовых и оптимальных решений проблем теплообмена на малом и большом производстве. Поэтому их активно применяют все промышленные отрасли.

Среди достоинств комплектующих можно отметить следующие:

низкие затраты на производство, обслуживание устройств не является дорогостоящим;
обеспечение эффективной и качественной тепловой передачи (коэффициент удалось повысить в 3-5 раз по сравнению с гладкотрубными теплообменниками);
экономичность благодаря использованию ассиметричных каналов;
устройство занимает небольшую площадь, так как использует наименьшую разницу температурного режима;
среди основных преимуществ пластинчатых теплообменников – эффект самоочищения при помощи потока с высокой турбулентностью;
мощность увеличивается за счет расширения пакета пластин.

Устройство является надежным и практичным, исключается смешение сред. Оборудование имеет небольшой вес, что предполагает легкость промывки и демонтажа.

Использование оборудования

Преимущества применения в эксплуатации теплообменников пластинчатого типа:

простота установки, использования и ремонта устройства;
для увеличения мощности предусматривается применение дополнительных пластин;
турбулизация потока позволяет производить наименьшее загрязнение рабочей поверхности;
небольшие габаритные параметры оснащения позволяют экономить производственную площадь и финансовые средства на обслуживание;
конфигурация уплотнения не дает жидкостям смешиваться;
комплектация предусматривает высокую стойкость перед коррозийными процессами.

Оборудование имеет оптимальную комплектацию. Устройство подбирается по требованиям заказчика. Предоставляется широкий выбор профилей и размерных параметров пластин. Максимально допустимая нагрузка для оснащения – 60 МВт. Поверхность теплообмена охватывает от 5 до 1750 квадратных метров.