Теплообменник для антифриза – теплотехническое устройство, служащее для передачи тепла от системы во внешнюю среду или другую систему, когда между ними имеется разница температуры. В таких системах часто используется пропиленгликоль, который в сочетании с водой позволяет предотвратить замерзание теплоносителя, а сам теплообменник способен как нагревать, так и охладить рабочую среду в зависимости от потребностей технологического процесса. Не подозревая того, теплообменниками мы пользуемся каждый день, потому что они входят в схему многих бытовых и промышленных приборов: холодильников, морозильных камер, кондиционеров, систем отопления и вентиляции, охлаждающих контуров, испарителей, осушителей и рекуператоров.
Теплообменников разных конструкций насчитываются десятки. Одними из них являются пластинчатые теплообменники, имеющие свои преимущества и сферу ответственности.
Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника
Это устройство служит для передачи тепла от нагретой системы в охлаждающий контур через большое количество пластин, собранных в пакет. Материалом для последних выступает жесткое вещество с высокой теплопередачей: сталь или титан. Пластины гофрируются для геометрической стабильности и перекладываются уплотнением, обеспечивающим герметичность. Прочие варианты (медь, керамика) не подходят для этих целей, т.к. либо сминаются, либо трескаются при сборке.
Каждая пластина имеет две пары отверстий. Сквозь одну из них проходит теплоотдающий, а сквозь другую – теплопринимающий контур с хладагентом, причем каждый из них подает жидкость только на одну сторону пластин. Достигается это за счет того, что герметичное уплотнение, варьирующее доступ хладагента к пластинам, располагается на контурах в шахматном порядке.
В итоге по одной стороне пластины протекает греющая среда, по обратной – холодная, причем движутся они в разные стороны, попеременно заполняя промежутки между пластинами. За счет разницы температур по сторонам пластин и происходит передача тепла.
Характерно, что тепло, полученное обратным контуром, может быть возвращено в систему или подаваться на другие устройства, поэтому пластинчатые теплообменники называются рекуперационными.
Производительность пластинчатого теплообменника зависит от количества пластин – чем их больше в одном пакете, тем он эффективнее. Характерно, что гофрирование пластин имеет технически обоснованный рисунок. Один рельеф позволяет добиться максимальной теплоотдачи, другой – снизить гидродинамическое сопротивление, третий – уменьшить или сохранить давление, четвертый – уменьшить интенсивность отложений и т.д.
Преимуществами пластинчатой схемы являются:
- Большая доля теплопередающей поверхности (99 – 99,8%);
- Низкое гидродинамическое сопротивление и потери давления теплоагента;
- Самоочищаемость каналов за счет турбулентности;
- Практичность – простота монтажа, низкие расходы на обслуживание. Ремонтопригодность зависит от возможности разборки;
- Простота проектировки (расчета для установки в систему);
- Устойчивость к вибрациям.
Варианты пластинчатого теплообменника
Данное устройство насчитывает несколько видов:
-
Разборный пластинчатый теплообменник, который можно полностью разобрать на отдельные элементы. К его достоинствам относится высокая обслуживаемость и ремонтопригодность – после разборки нетрудно почистить пластины от известковых отложений и коррозии, а также заменить поврежденные элементы. Их даже можно добавить или убрать, варьируя габариты и производительность. Слабость разборной схемы состоит в многочисленных уплотнениях, которые протекают чаще, а также ограничениях при работе с высоким давлением, температурой и едкими носителями. Это эффективное решение для систем отопления и вентиляции, которое обеспечивает надёжную работу при низких температурах;
-
Полусварной теплообменник. Это разборное устройство, в котором пластины попарно соединены друг с другом сваркой, а между собой все пары перемежаются уплотнителем. Промежуток между сваренными пластинами заполняется теплоносителем (хладагентом) агрессивной природы, более высокой температуры или находящимся под давлением, который в подобных обстоятельствах мог бы быстро разрушить обычное «разборное» уплотнение. Полусварная схема имеет те же преимущества, что разборная – ее можно чистить, ремонтировать, масштабировать (за исключением разъема сваренных пластин), но она лучше показывает себя в системах с предельными параметрами и отдельным агентом в каждом контуре;
-
Сварной теплообменник, в котором все пластины сварены в неразъемный пакет, где полностью отсутствуют резиновые уплотнения. Эта схема рекомендуется в системах, где агрессивный теплоноситель (хладагент) с предельными параметрами (температурой до 900С, давлением до 100 бар) циркулирует и в подающем, и в обратном контуре. Сварка полностью исключает протечки и смешивание сред. Недостатком такого метода сборки являются высокая цена, громоздкость, невозможность внутреннего обслуживания, замены пластин и масштабируемости;
-
Паяный пластинчатый теплообменник, имеющий в основном бытовое назначение. Его пластины соединяются с помощью пайки медным или никелевым (для агрессивных сред) припоем. Вследствие отсутствия эластичного уплотнителя пакет не нуждается в мощных зажимных плитах, поэтому эти устройства компактнее и легче, чем разборные, и стоят на треть дешевле. Ремонт, разборка, масштабируемость невозможны, при протечках требуется полная замена теплообменника, хотя умельцы с разным результатом пробуют их паять. Обслуживания паяных теплообменников сводится к промывке.
Пластинчатый теплообменник с использованием гликоля
Этот теплообменный аппарат может работать с газообразными и жидкостными хладагентами, но мы предлагаем устройства, спроектированные под водный раствор этиленгликоля (гликоля). Это спирт с температурой кипения выше, а температурой замерзания ниже, чем у воды. С последней он образует стабильные растворы, пригодные к использованию в качестве антифриза. Пропорции компонентов смеси подбираются исходя из того, при какой минимальной температуре внешней среды вы собираетесь эксплуатировать теплотехническое оборудование: чем ниже температура окружающего воздуха, тем выше должна быть доля гликоля. Эта зависимость понятно отражена в таблице.
Еще одними выгодными качествами гликоля являются:
- негорючесть;
- низкий коэффициент объемного расширения при замерзании (0,2 – 0,3%), вследствие чего его водный раствор замерзает и рвет контур, не так быстро, как вода.
Есть у гликоля и недостатки:
- меньшая чем у воды теплоемкость. Например, у чистой воды она составляет 4,18 кДж/кг*К, а у 30% водного раствора гликоля – 3,7 кДж/кг*К, поэтому при расчете пропорции раствора и проектировании сложных теплотехнических систем это важно принимать в расчет;
- токсичность. Контакт с кожей, слизистыми оболочками, глазами, попадание вещества в пищеварительный тракт влечет отравление и прочие химические поражения. Однако если не использовать теплообменник с использованием гликоля в качестве бака для умывания или питьевой воды, на этот недостаток можно не обращать внимания;
- высокая вязкость – из-за нее увеличивается гидродинамическое сопротивление и давление, необходимое для прокачки хладагента по контуру. А значит, теплообменник с использованием гликоля должен был прочнее и герметичнее, чем те же устройства, работающие с чистой водой. Над этим работают конструкторы, испытатели лабораторий и отдел технического контроля.
Всякий пластинчатый теплообменник гликолевый может работать на воде в рамках допустимого температурного диапазона. А вот обратное чревато протечками и интенсивным износом.
Теплообменник с использованием гликоля используется в системах отопления (в т.ч. теплых полов), снеготаяния, вентиляции с рекуперацией, системах чиллер-фанкойл, охлаждения промышленных станков, пищевой пастеризации, пароконденсации, испарения и т.д.
Разборный и паяный пластинчатый теплообменник с разными характеристиками для промышленных, бытовых и коммерческих теплотехнических систем можно заказать на нашем заводе с доставкой в Москву и в другие регионы страны.
Полезные материалы: Применение пропиленгликоля в охлаждающих и отопительных системах
Полезные материалы: Теплообменники для охлаждения гидравлического масла
Полезные материалы: Пластинчатые теплообменники для кислот
