Пластинчатый теплообменник или трубчатый. Что выбрать?

Не более чем, 20 лет назад вопрос: что выбрать трубчатый теплообменник или пластинчатый, не существовал. В большинстве случаев применялись трубчатые теплообменники. Но ничего не стоит на месте, со временем появилось более эффективное теплообменное оборудование. На смену трубчатым теплообменникам стали использовать пластинчатые. В этой статье мы постараемся разобраться в преимуществах и недостатках обоих видов теплообменников.

Помогать нам будет инженер – теплотехник Белгородских тепловых сетей, Сизов Петр Михайлович. Он любезно ответил на наши вопросы, и мы надеемся, эти ответы помогут нашим заказчикам с выбором необходимого им теплообменного оборудования.

Как происходит процесс теплообмена в трубчатом теплообменнике?

Процесс теплообмена в таких теплообменниках происходит через теплопередающую поверхность (поверхность трубок внутри теплообменника). Среды в теплообменнике движутся в двух пространствах: трубном и межтрубном.

Рассмотрим пример нагрева. Греющий теплоноситель от источника тепла поступает в межтрубное пространство, в котором расположены трубки (трубное пространство). По этим трубкам протекает нагреваемый теплоноситель. Греющий теплоноситель проходит по межтрубному пространству и контактирует с поверхностью трубок, таким образом он он нагревает вторую среду. Среды в таком теплообменнике движутся в противотоке.

Как работает пластинчатый теплообменник?

В пластинчатом теплообменнике среды обмениваются теплом тоже через теплопередающую поверхность, которой являются пластины теплообменника. Пластины при сборке образуют пакет, в котором есть каналы. По этим каналам протекают греющий и нагреваемый теплоносители.

Рассмотрим пример нагрева. Условно, возьмем для примера одну пластину. С одной стороны этой пластины по каналам будет протекать греющий теплоноситель. С другой стороны пластины будет протекать нагреваемый теплоноситель. Среды движутся по каналам в противотоке. При этом происходит теплообмен между теплоносителями – одна среда нагревает другую.

Какие сильные и слабые стороны у трубчатых теплообменников?

Преимущества:

Хорошая стойкость к гидроударам. Высокие рабочие характеристики по давлению.
Небольшая разница температур греющего и нагреваемого теплоносителя (1С - 2С)
Менее требовательны к качеству воды. Но это пункт спорный. Т.к. забитый теплообменник резко теряет свои теплопередающие свойства.

Недостатки:

Низкий коэффициент теплопередачи. Эффективность нагрева хуже, чем у пластинчатых теплообменников.
Большие габаритные размеры. Большой вес и металлоемкость конструкции. Требует большой площади для монтажа и специального фундамента.
При ремонте, не редко, проводят заглушку вышедших из строя трубок. Это снижает теплопередающую поверхность теплообменника.
Течь теплообменника в трубном пространстве можно обнаружить только при разборке теплообменника
Промывку можно проводить только безразборным способом. Наиболее сложно удалять отложения в трубках теплообменника, особенно когда они сильно зарастают накипью.
Необходима теплоизоляция конструкции
Невозможно увеличить поверхность теплопередачи.

Какие преимущества и недостатки у пластинчатых теплообменников?

Преимущества:

КПД 80-85%.
Коэффициент теплопередачи выше чем у трубчатых теплообменник. Эффективность нагрева лучше.
Компактные размеры и патрубки, расположенные с одной стороны. Это экономит место и упрощает монтаж оборудования.
Есть возможность увеличить мощность теплообменника. Для этого необходимо, просто, добавить пластины.
Простота сервисного обслуживания. Промывку теплообменника можно проводить разборным способом, силами 2 человек.
Не требуют теплоизоляции.
Пониженная загрязняемость. Среды при движении в каналах достигают высокой степени турбулентности. Это уменьшает образование отложений на поверхности пластин.

Недостатки:

Относительно высокие гидравлические потери.
Более требовательны к качеству воды, чем трубчатые.

Отличия моделей

Кожухотрубчатый теплообменный аппарат и пластинчатый теплообменник имеют свои достоинства и недостатки – о них мы уже говорили выше. Также их можно сравнить по ряду критериев. Важная характеристика трубчатых и кожухотрубных обменных препаратов – это надежность. Она учитывается при разработке и в ходе эксплуатации. К достоинствам теплообменников с набором пластин можно отнести хорошую прочность. Для изготовления аппаратов применяют титан, никель, либо сталь. В отличие от кожухотрубных моделей, они имеют максимальную стойкость к скачкам давления и температур, гидравлическим ударам.

При равных температурах кожухотрубные и пластинчатые теплообменные аппараты будут иметь разные характеристики. Основополагающие отличия касаются:

Габаритов. Кожухотрубные теплообменники всегда крупнее пластинчатых, поскольку трубный пучок имеет немалый объем. Плюс требуется монтаж новых труб теплообмена.
Массы. К достоинствам пластинчатых теплообменных устройств можно отнести сравнительно небольшой вес. Трубы для передачи тепла в оборудовании не только занимают место, но и немало весят – это недостаток кожухотрубчатых модификаций.
Передачи тепла. Для высоких температур и значений давлений нужно брать кожухотрубчатые теплообменники – в агрессивных условиях нормально показывают себя дорогие металлические сплавы вроде титана.
Рабочих особенностей. В теплообменных аппаратах по-разному проводятся сервисные работы: устанавливать новые пластины быстрее и проще. Зато такие агрегаты достаточно сложно проверять.
Стоимости сервиса. К преимуществам кожухотрубчатых моделей можно отнести выгодные цены на монтаж. Зато обслуживание пластинчатых более простое и дешевое: очистка обычно проводится с применением турбулентного потока.
Теплоизоляционных характеристик. При использовании пластин дополнительный слой изоляции не нужен, к недостаткам труб относят обязательный допслой.

Удобство обвязки тоже будет разным. В кожухотрубных моделях отвод воды разносторонний, в пластинчатых односторонний.

Какое оборудование дешевле?

При сравнении оборудования работающего для систем горячего водоснабжения и отопления, т.е. при использовании в системах ЖКХ - трубчатые теплообменники будут незначительно дешевле пластинчатых теплообменников. Но сравнение только закупочной цены – это неверный метод. Необходимо сравнивать цену и стоимость сервисного обслуживания оборудования.

Если сравнивать по схеме: закупочная цена + цена эксплуатации оборудования, то пластинчатые теплообменники, явно выигрывают.

Какие теплообменники проще обслуживать?

В силу своей разборной конструкции, пластинчатые теплообменники проще обслуживать. А эффективность промывки выше, потому что при разборной промывке мы можем визуально проконтролировать качество проведенных работ. Все детали в разборных теплообменниках легко заменить при ремонте.

Какой срок эксплуатации?

Правильнее будет использовать термин «межремонтный период», т.е. срок до проведения капитального ремонта. По заявлениям производителей, у трубчатых теплообменников этот период 5-10 лет. У пластинчатых 10-15 лет.

Какие выводы необходимо сделать?

На данный момент идут разработки трубчатых теплообменников, которые по своим характеристикам приближены к пластинчатым. Но цена и стоимость обслуживания такого оборудования пока не известны. Поэтому, для работы в системах ЖКХ, паровых системах, промышленности наилучшим выбором будет разборный пластинчатый теплообменник.

Если ваше оборудование будет работать в условиях повышенного давления (более 25 бар) или повышенной температуры (более 200С), то необходимо обратить внимание на трубчатые теплообменники.