Конструкция пластинчатого теплообменника

Что такое конструкция пластинчатого теплообменника? 

Приобретая любой товар, покупатель хочет знать его внутреннее устройство, из каких деталей он состоит и какие материалы использовались при его производстве. Применительно к оборудованию, которое мы производим можно использовать емкое слово “Конструкция”. Конструкция пластинчатого теплообменника — это совокупность пластин, уплотнений, плит корпуса, крепежных и стяжных элементов из которых состоит пластинчатый теплообменник. Она определяет также материалы, из которых изготовлены все составляющие теплообменника. 

Конструкция различных видов теплообменных аппаратов

В процессе расчета теплообменника мы отталкиваемся от условий его эксплуатации. Они определяют, какое максимальное рабочее давление и температура будут у оборудования. Можно сказать, что условия эксплуатации определяют конструкцию теплообменника.  Мы перечислим основные виды теплообменников, которые нашли широкое практическое применение и имеют различное внутреннее устройство: 

• Пластинчатые разборные - они имеют разборную конструкцию, которая позволяет увеличивать их мощность и менять вышедшие из строя комплектующие. 

• Пластинчатые паянные - они состоят из спаянных между собой пластин. В качестве припоя используется медь или никель. Это цельносварной теплообменник. 

• Кожухотрубные - они представляют собой набор трубок, собранных в пучок, которые жестко крепятся к кожуху теплообменника. Это аппарат разобрать можно только частично. 

• Спиральные - поверхность теплообмена в этих аппаратах образована листами метала, закрученными в спираль. Все элементы теплообменника сварены между собой. Это неразборные аппараты. 

• Погружные - теплообмен осуществляется за счет элементов, которые погружают в нагреваемую и охлаждаемую среду. Это сварная неразборная конструкция теплообменника. 

• Оросительные - имеют сложную конструкцию и состоят из пучка труб, по которым стекает жидкий охладитель. Это неразборные теплообменники. 

• Сварные - состоят из пластин, сваренных между собой. Это частично разборный аппарат. 

• Графитовые - роль элемента, который передает тепло, выполняют графитовые трубы, которые крепятся к корпусу теплообменника. 

Учитывая тот факт, что разборные пластинчатые теплообменники получили наибольшее распространение, мы подробно рассмотрим его конструкцию. 
 

Рисунок 1 - Конструкция разборного пластинчатого теплообменного аппарата 
 

Пластинчатый теплообменник состоит из: 

• Основной плиты (1) 

• Прижимной плиты (2) 

• Пакета пластин (3) 

• Направляющих (4) 

• Задней стойки (5)  

• Ножка теплообменника (6) 

• Стягивающих элементов (7) 

• Патрубки - Ответные фланцы (8)  

Будет логично рассмотреть каждый элемент по отдельности, его назначение, из чего он состоит и как изготавливается: 

Основная и прижимная плита

Основная и прижимная плита изготавливается из конструкционной стали. К основной плите крепится ножка теплообменника, направляющие, а также привариваются патрубки если это резьбовое соединение либо прикручиваются фланцы - если фланцевое. Назначение прижимной плиты прижимать пакет пластин с помощью стяжных элементов до необходимого расстояния, при котором пакет пластин будет герметичным и выдерживать рабочее давление. В зависимости от толщины основной и прижимной плиты теплообменники могут работать при давлении 6, 10 и 16 бар. 

Пакет пластин с уплотнениями

Пакет пластин состоит из нержавеющих пластин (AISI 304, AISI 316) с толщиной от 0,4 мм до 0,6 мм и уплотнительных прокладок из различных материалов (EPDM, NBR, Viton). Пластины — это основной элемент теплообменника, по ним протекают теплоносители, а через стенки пластин происходит теплообмен. 
 

Рисунок 2 -Пластины теплообменные

В зависимости от мощности теплообменника, от температурных режимов работы, типов присоединений трубопроводов пластины могут быть различных размеров и форм рисунков оребрения. У каждого типоразмера пластины есть два типа - промежуточная (1) и конечная (2) - рисунок 2. Изготавливаются пластины из нержавеющей стали (AISI 316, 304) с применением пресса давлением до 20000 т., который выдавливает рисунок пластин. За счет этого образуются каналы, по которым текут теплоносители.

Уплотнительные прокладки прикрепляются к пластинам и с помощью стяжки теплообменника обеспечивают его герметичность.
 

Рисунок 3 - Уплотнения 

В зависимости от типа среды и параметров работы (температуры и давления) уплотнения делятся на: 

• EPDM (этилен пропиленовый каучук) - самый распространённый, может работать с различными средами при давлении 16 бар и температурой до 160 С. 

• NBR (бутадиен нитрильный каучук) используется в пищевой промышленности, для работы с маслами при температуре до 120 С 

• VITON (фтор каучук) высокотемпературные уплотнения до 195 С. 

По типу крепления уплотнения делятся на клипсовые, вставные и клееные. Уплотнительные прокладки являются расходным материалом и время от времени требуют замены в теплообменниках. 

Направляющие

Задача направляющих кроется в самом названии. Между ними укладываются пакет пластин, не давая ему сместится при укладке. Также к концу направляющих крепиться задняя опорная стойка. Изготавливается из конструкционной стали после чего оцинковывается. В зависимости от количества пластин бывает различной длины. 

Рисунок 4 - Направляющие

Опорные стойки (передняя и задняя)

Стойки предназначены для опоры теплообменника на месте установки. Имеют соответствующие отверстия для крепления к фундаменту либо опорам. В зависимости от типоразмера теплообменного аппарата могут быть различных размеров.

Рисунок 5 - Передние опорные стойки

Рисунок 6 - Задние опорные стойки 

Стяжные элементы

С помощью стяжного элемента “прижимается” прижимная плита к основной и стягивается пакет пластин до необходимого расстояния. Стяжной элемент состоит из болта, гайки, центровочных шайб, храповой шайбы, гровера и прижимной шайбы. Все элементы оцинкованы. Так же, как и направляющие, стяжной элемент в зависимости от количества пластин в теплообменнике имеет различную длину.

Рисунок 7 - Стяжной элемент

Присоединительные патрубки

В зависимости от типа присоединения к трубопроводам бывают фланцевые присоединения либо резьбовые. Могут изготавливаться из обычной стали, и из нержавеющей стали (для пищевой среды). Диапазон диаметров - от Ду 25 до Ду 600.

Рисунок 8 - Резьбовое присоединение

Рисунок 9 - Фланцевое соединение
 

Наша компания является производителем корпусов теплообменников. Имеем большой склад теплообменных пластин различных типоразмеров. Всегда в наличии уплотнительные прокладки. Процесс изготовления теплообменника занимает в среднем 1 день. Поставляем теплообменники по все России транспортными компаниями ПЭК, Деловые линии, DPD, СДЭК, GTD и др. 

Полезные материалы: Установка пластинчатого теплообменника: порядок действий