Кожухотрубный и пластинчатый водоподогреватель

В тепловых пунктах устанавливают водоподогреватели различных типов и конструкций. В зависимости от вида греющей среды их делят на пароводяные и водоводяные. В первом случае греющей средой является водяной пар, во втором - высокотемпературная вода. Нагреваемой средой в обоих случаях является вода.

По конструктивным признакам водоподогреватели подразделяют на кожухотрубные и пластинчатые. В кожухотрубных водоподогревателях основными конструктивными элементами являются цилиндрический корпус и пучок гладких трубок, размещаемый внутри корпуса. Один из теплоносителей протекает внутри трубок, другой - в межтрубном пространстве корпуса. Как внутри трубок, так и в межтрубном пространстве теплоносители движутся с определенными скоростями, обеспечивая активный теплообмен. Такие водоподогреватели получили название скоростных.
Иногда в тепловых пунктах устанавливают трубчатые теплообменники, в которых пучок трубок погружен в емкость, заполненную нагреваемой водой. Такие водоподогреватели, в отличие от скоростных, называют емкостными и используют в системах горячего водоснабжения с периодическим разбором воды.
Пластинчатый теплообменник (ПТО) был разработан для улучшения рабочих и экономических характеристик процесса теплопередачи, а также для внедрения более надежной, энергоэффективной и быстро окупаемой альтернативы старому кожухотрубному методу теплопередачи.
Основным конструктивным элементом пластинчатых водоподогревателей является гофрированная пластина. Пластины располагаются параллельно друг другу, между поверхностями двух смежных пластин создаются небольшие зазоры щелевидной формы, по которым движутся потоки греющей и нагреваемой сред.

Конфигурация, глубина штамповки и материал пластин могут меняться в зависимости от назначения. Стандартные пластины штампуются из нержавеющей стали, но могут быть изготовлены и из других материалов. Модульность конструкции теплообменика позволяет использовать его в различных областях.

Все пластины штампуются одноходовой выпрессовкой. Это гарантирует их полную идентичность, одинаковость гофра и точек контакта. При сборке пластин в теплообменнике эти контактные точки используются для создания упругой и механически прочной конструкции, способной успешно выдерживать большие нагрузки.

Основной рельеф пластины составляет узор "елочкой". Угол наклона должен быть тщательно просчитан, чтобы обеспечить требуемую турбулентность, перепады температур и падение давления.

Тупоугольные стрелы соответствуют высокому гидродинамическому сопротивлению и высокому коэффициенту теплопередачи. Остроугольные стрелы соответствуют низкой потере давления, но и более низкому коэффициенту теплопередачи. Это позволяет подобрать теплообменник, оптимально соответствующий каждому конкретному случаю.

Пластины устанавливаются на раму подогревателя, которая состоит из верхней и нижней несущей штанг, подвижной и неподвижной плит с зажимным устройством. Неподвижная плита обычно прикреплена к полу, подвижная подвешена на скобе к верхней штанге и может перемещаться по ней. На плитах имеются штуцера для присоединения трубопроводов.

Группа пластин, образующая систему каналов, в которых рабочая среда движется только в одном направлении, составляет пакет. Один или несколько пакетов, сжатых между неподвижной и подвижной плитами, называют секцией.

Пластины можно компоновать в симметричные пакеты для греющей и нагреваемой сред, т.е. с одинаковым числом каналов в каждом пакете для каждой среды. Если расход одной среды значительно отличается от расхода другой среды, то для получения оптимальных скоростей по ходу каждой среды применяют несимметричные схемы компоновок пластин. В этом случае число каналов в пакетах для греющей и нагреваемой сред неодинаково.

Пластинчатые подогреватели имеют более высокие технико-экономические показатели по сравнению с кожухотрубными. Процесс изготовления поверхности теплообмена из тонких штампованных пластин более индустриален и менее трудоемок, чем производство бесшовных труб малого диаметра для той же цели. Следовательно затраты на изготовления пластинчатого теплообменника определенной тепловой мощности значительно меньше чем, на изготовление кожухотрубного.

В пластинчатых подогревателях использованы сложные формы поверхностей теплообмена и образуемых ими каналов, в которых поток теплоносителя искусственно турбулизируется. Благодаря сильной турбулизации потоков, проходящих вдоль гофрированных пластин, достигается высокий коэффициент теплопередачи, снижается величина загрязнения поверхностей.

В кожухотрубных теплообменниках лишь небольшой процент огромной массы металла реально обеспечивает процесс теплообмена, тогда как в пакете пластин практически весь материал пластин образует высокоэффективную поверхность теплообмена. В пластинчатых теплообменниках используются пластины, которые наряду с экономией материала обеспечивают и наилучшую теплопередачу.

Использование пластинчатых теплообменников для получения горячей воды имеет несколько преимущств по сравнению с применением обычного змеевика в системах с накопительными емкостями. ПТО нагревает водопроводную воду до нужной температуры, пока она проходит через теплообменник. Другое преимущество использования ПТО для получения горячей воды состоит в том, что эта система занимает значительно меньше места, чем традиционный емкостной водоподогреватель.

Малая толщина и параллельная установка пластин с малыми промежутками между ними позволяют разместить в минимальном пространстве максимальную поверхность теплообмена, что недостижимо в других типах поверхностных теплообменников.

При этом потери тепловой энергии с наружных поверхностей ПТО значительно ниже, чем у кожухотрубных. Объясняется это значительными площадями ограждающих конструкций. Таким образом, при замене кожухотрубного теплообменника на пластинчатый, сокращаются теплопотери в окружающую среду.

По конструктивным признакам ПТО подразделяются на разборные, полуразборные (полусварные), сварные и паяные.

Самым распространенным типом являются полностью разборные пластинчатые теплообменники. Разборная конструкция подогревателей позволяет достаточно легко и быстро производить чистку поверхностей пластин от слоя накипи, отлагающейся на них в процессе эксплуатации. Такие ПТО способны работать при температуре 1600С и давлении 25ат.

Полуразборная конструкция теплообменника состоит из набора секций. Секция представляет собой две сваренные между собой пластины.

Сварные или паяные теплообменники представляют собой полностью неразборную конструкцию. Поэтому при их установке предъявляются более жесткие требования к греющей и нагреваемой среде или для борьбы с загрязнениями используют различные химически активные промывки. Данные теплообменники способны выдерживать значительно большие температуры и давления и характеризуются лучшей эффективностью использования мощности и меньшими габаритами.

Таким образом пластинчатые теплообменники дают много преимуществ по сравнению с традиционными кожухотрубными теплообменниками. Вот лишь некоторы е из них:

1. превосходные теплопередающие качества, в 3-5 раз уменьшающие поверхность теплообмена;
2. сокращение потерь тепловой энергии с наружной поверхности теплообменника;
3. снижение занимаемой теплообменником площади в 5-10 раз;
4. легко транспортируются и устанавливаются;
5. снижение затрат на монтажные работы;
6. уникальная конструкция пластин обеспечивает точное соответствие предлагаемого теплообменника Вашим требованиям;
7. уникальная конструкция турбулентного потока снижает загрязнение поверхности пластин за счет эффекта "самоочищения";
8. широкий выбор вариантов конструкций теплообменников;"9. возможность изменения конфигурации при изменении параметров или тепловой нагрузки в процессе эксплуатации (для разборных и полуразборных ПТО);
10. легко разбираются для обслуживания (для разборных и полуразборных);
11. легко очищаются путем разборки или с помощью специального устройства или химически активных промывок для очистки без разборки.

Пластинчатые теплообменники имеют достаточно широкий спектр применения. Рассмотрим несколько примеров использования данных теплообменников для предприятий строительной отрасли:
1 подогрев воды для нужд горячего водоснабжения при использовании в качестве теплоносителя перегретой воды, включение теплообменника производится по одноступеньчатой смешанной схеме. Данное мероприятие позволит снизить потери тепловой энергии в системе ГВС на 5-8% от потребления на данные нужды;
2 подогрев воды для нужд горячего водоснабжения при использовании в качестве теплоносителя водяного пара, включение теплообменника производится по одноступеньчатой смешанной схеме, при этом применяют одноходовой ПТО. Экономия 8-10% от потребления на данные нужды;
3 реализация независимой схемы присоединения системы отопления к распределительным тепловым сетям. Экономия 5-7% от потребления на данные нужды;
4 реализация присоединения системы горячего водоснабжения по двухступеньчатой смешанной схеме, при этом для реализации данной схемы требуется только один теплообменник. Экономия 5% от общего теплопотребления;
5 утилизация теплоты возвращаемого технологического конденсата. Экономия 10-15% от потребления пара на технологию;
6 утилизация теплоты воды промежуточного охлаждения воздуха за 1-ой ступенью компрессора для предварительного подогрева воды для нужд горячего водоснабжения или технологию. Экономия - 5-10% от потребности на данные нужды.
"В настоящее время на рынке республики имеется ряд предприятий, занимающихся производством и продажами пластинчатых теплообменников. Среди отечественных производителей можно выделить ""Завод Промстройиндустрия"", ""ТЕРМОБЛОК"", а также ""ВОГЕЗ"", собирающий теплообменники из импортных комплектующих. Также свою продукцию на белорусском рынке представляют такие иностранные компании, как ""ALFA LAVAL"", ""SWEP"", ""THERMOWAVE"" и ""WTT""."
Сравнение по ценовой характеристике и по площади теплообмена для пластинчатых ТО некоторых производителей представлено в нижеследующей таблице.

Дата добавления: 2015-08-27