Effektiv og økonomisk opvarmning eller afkøling af arbejdsmiljøet i moderne industri, boliger og kommunale tjenester, fødevarer og kemiske industrier udføres ved hjælp af varmevekslere (TO). Der er flere typer varmevekslere, men de mest anvendte er pladevarmevekslere.
Artiklen diskuterer detaljeret design, omfang og funktionsprincip for pladevarmeveksleren. Der lægges særlig vægt på designfunktionerne i forskellige modeller, driftsregler og vedligeholdelsesfunktioner. Derudover præsenteres en liste over førende indenlandske og udenlandske producenter af plade TO, hvis produkter er i høj efterspørgsel blandt russiske forbrugere.
Enhed og funktionsprincip
Pladevarmevekslerdesign med pakning inkluderer:
- en stationær frontplade, på hvilken indløbs- og udløbsrørene er monteret;
- fast trykplade;
- bevægelig trykplade;
- pakke med varmeoverførselsplader;
- forseglinger lavet af varmebestandigt og modstandsdygtigt over for aggressivt mediemateriale;
- øvre støtteunderlag;
- bund guide guide;
- seng;
- sæt bindebolte;
- Et sæt støtteben.
Dette arrangement af enheden sikrer den maksimale intensitet af varmeudveksling mellem arbejdsmediet og enhedens kompakte dimensioner.
Pakning af pladevarmeveksler design
Ofte fremstilles varmevekslingsplader ved koldprægning af rustfrit stål med en tykkelse på 0,5 til 1 mm, men når der anvendes kemisk aktive forbindelser som arbejdsmedium, kan titan- eller nikkelplader anvendes.
Alle plader inkluderet i arbejdssættet har samme form og installeres sekventielt i et spejlbillede. Denne teknik til installation af varmeoverførselsplader tilvejebringer ikke kun dannelsen af slidsede kanaler, men også alterneringen af de primære og sekundære kredsløb.
Hver plade har 4 huller, hvoraf to sikrer cirkulationen af det primære arbejdsmedium, og de to andre er isoleret med yderligere konturpakninger, eksklusive muligheden for at blande arbejdsmediet. Tætheden af pladeforbindelsen sikres ved hjælp af specielle konturpakninger lavet af et materiale, der er varmebestandigt og modstandsdygtigt over for virkningerne af aktive kemiske forbindelser. Pakninger installeres i profilrillerne og fastgøres med en klemmelås.
Princippet om driften af pladevarmeveksleren
Evaluering af effektiviteten af vedligeholdelse af plader udføres i henhold til følgende kriterier:
- strøm;
- arbejdsmiljøets maksimale temperatur
- båndbredde;
- hydraulisk modstand.
Baseret på disse parametre vælges den krævede varmevekslermodel. I pladevarmevekslere med pakning er det muligt at justere kapacitet og hydraulisk modstand ved at ændre antallet og typen af pladeelementer.
Intensiteten af varmeoverførsel skyldes arbejdsmediets strømningsregime:
- med en laminær strøm af kølemidlet er intensiteten af varmeoverførslen minimal;
- det forbigående regime er kendetegnet ved en stigning i intensiteten af varmeoverførsel på grund af virvler i arbejdsmiljøet;
- den maksimale varmeoverførselsintensitet opnås med turbulent bevægelse af kølemidlet.
Pladevarmevekslerens ydelse beregnes for en turbulent strøm af arbejdsmediet.
Afhængigt af rillenes placering er der tre typer varmeoverføringsplader:
- fra "Blød"
kanaler (riller er placeret i en vinkel på 600). Sådanne plader er kendetegnet ved ubetydelig turbulens og lav intensitet af varmeoverførsel, men "bløde" plader har minimal hydraulisk modstand; - med "Gennemsnit"
kanaler (korrugeringsvinkel fra 60 til 300). Pladerne er midlertidige og adskiller sig i gennemsnitlige turbulens og varmeoverførselshastigheder; - fra "Hård"
kanaler (korrugeringsvinkel 300). Sådanne plader er kendetegnet ved maksimal turbulens, intens varmeoverførsel og en betydelig stigning i hydraulisk modstand.
For at øge effektiviteten af varmeveksling udføres bevægelsen af det primære og sekundære arbejdsmedium i den modsatte retning. Processen med varmeudveksling mellem det primære og sekundære arbejdsmedie er som følger:
- Kølevæsken tilføres varmevekslerens indgangsrør;
- Når arbejdsmedier bevæger sig langs de tilsvarende kredsløb dannet af varmevekslerpladeelementer, opstår der intens varmeoverførsel fra det opvarmede medium, der opvarmes;
- Via varmevekslerens udløbsrør ledes det opvarmede kølemiddel til det tilsigtede formål (til opvarmning, ventilation, vandforsyningssystemer), og det afkølede kølemiddel kommer igen ind i arbejdsområdet for varmegeneratoren.
Princippet om driften af pladevarmeveksleren
For at sikre effektiv drift af systemet kræves fuldstændig tæthed af varmevekslingskanalerne, som leveres af pakninger.
Varianter af sekundære varmevekslere
Når du vælger en gaskedel med dobbelt kredsløb, er det vigtigt at være opmærksom på kredsløbens designfunktioner. De er af to typer:
- lamellær;
- skal-og-rør.
Plade- og skal-og-rørtyper anvendes med separat design af varmevekslere.
Ud over den separate er der en tovejs varmeveksler, som indebærer en kombineret enhed til vand- og varmekredsløb.
…
Lamellære konturer
Pladevarmeveksleren består af flere metalplader med ekstruderede passager. De samles i et spejlbillede for at danne isolerede kanaler til væskebevægelse. Plader fremstilles ved at stemple metalplader med en tykkelse på 1 mm. Kanaler er normalt ligesidede trekanter med vinkler i forskellige størrelser. Jo skarpere vinklen er, jo hurtigere bevæger vandet sig. Jo dummere det er, jo langsommere er cirkulationen.
I henhold til skemaet for mediebevægelse er pladerne multi-pass og single-pass. I den første version kan kølemidlet ændre retning flere gange, hvilket gør det muligt at producere en tilstrækkelig høj effektivitet. I det andet tilfælde ændres væskernes bevægelsesretning ikke.
Funktioner ved en vægmonteret gaskedel
Læs her, hvordan man skyler en gaskedelvarmeveksler derhjemme?
Udskiftning af varmeveksleren i en gaskedel med egne hænder
Ifølge forbindelsesmetoden er pladevarmevekslere sammenklappelige og loddet. Demonterbare pladekonturer kombineres ved hjælp af elastiske gummipakninger. For at sikre kanalernes tæthed er det nødvendigt at stramme dem med metalbånd. Designet inkluderer to massive plader - faste og bevægelige. Den første har stænger, hvorpå pladerne er spændt. Jo mere der er, jo mere genereres varme. Den bevægelige plade installeres sidst. Møtrikker sættes på gulvet og fastspændes, indtil de er tætte.Fordelen ved sammenklappelige pladekonturer er, at de kan skilles ad, rengøres eller fjernes unødvendige elementer. Ulempen er dens høje vægt og størrelse.
Loddede varmevekslere svejses fra plader i en argonatmosfære - dette undgår korrosion i svejseområderne. Disse konturer adskilles ikke, så de er sværere at rengøre end sammenklappelige. Deres fordel er deres mere kompakte størrelse og relativt lette vægt.
Skal og rør
Skal og rør kredsløb er enklere i design, men mindre effektive, så de er gjort større i størrelse. På grund af det betydelige materialeforbrug er husholdningskedler mindre og mindre udstyret med sådanne varmevekslere. Men designet af skal-og-rør-kredsløb er mere pålideligt og kan modstå alvorlige belastninger under drift. Derfor er de hovedsageligt udstyret med industrielle enheder.
Disse varmevekslere er et rør, hvori der er lagt mange små rør. Opvarmet vand bevæger sig langs dem, som derefter tilføres vandhanerne.
Bemærk! Effektiviteten af shell-and-tube varmevekslere er lavere end pladens modstykker.
Bithermale varmevekslere
Bithermale kredsløb er to rør indsat i hinanden: DHW bevæger sig langs den interne varmeveksler, og varmesystemet i varmesystemet bevæger sig langs den eksterne. Gaskedler med et sådant kredsløbskonstruktion er mere effektive, varmt vand opvarmes hurtigere i dem end i konventionelle kolleger. Imidlertid har bithermiske varmevekslere også ulemper: de bliver tilstoppet med saltaflejringer hurtigere, hvilket fører til deres tidlige fiasko. Derfor, hvis valget faldt på en enhed udstyret med et kombineret kredsløb, skal du sætte et filter på det kolde vandindløb, som bevarer al salte og snavs. Ellers bliver varmeveksleren hurtigt tilstoppet med sediment og svigter. Det vil ikke være muligt at rense det som et separat kredsløb. Du bliver nødt til at købe en ny tovejs varmeveksler, som er ret dyr.
Krav til pakninger
For at sikre fuldstændig tætning af profilkanalerne og forhindre lækage af arbejdsfluider skal tætningspakningerne have den nødvendige temperaturmodstand og tilstrækkelig modstandsdygtighed over for virkningerne af et aggressivt arbejdsmiljø.
Følgende typer pakninger anvendes i moderne pladevarmevekslere:
- ethylenpropylen (EPDM). De bruges ved arbejde med varmt vand og damp i temperaturområdet fra -35 til + 1600С, uegnet til fede og olieagtige medier;
- NITRIL-pakninger (NBR) bruges til at arbejde med olieagtige arbejdsmedier, hvis temperatur ikke overstiger 1350C;
- VITOR-pakninger er designet til at arbejde med aggressive medier ved højst 1800C.
Grafene viser afhængigheden af tætningernes levetid på driftsbetingelserne:
Der er to måder at rette pakningerne på:
- på lim;
- med et klip.
Den første metode på grund af besværet og lægningens varighed bruges sjældent, desuden er vedligeholdelse af enheden og udskiftningen af tætninger væsentligt kompliceret ved brug af lim.
Klipslåsen giver hurtig installation af plader og let udskiftning af ødelagte tætninger.
De vigtigste typer pladevarmevekslere
Under hensyntagen til designfunktionerne for forskellige typer varmevekslere kan de opdeles betinget i følgende typer:
- Enkeltpas varmeveksler, opvarmer væsken og bevæger sig konstant i en retning. En sådan enhed har en modstrøm af kølemidler.
- Multi-pass plade enhed det bruges kun med en relativt lav temperaturforskel mellem varmebærere. I dette tilfælde sker væskens bevægelse i to retninger - fremad og bagud.
- Multi-kredsløb enhed udstyret med to uafhængige kredsløb, der er placeret på den ene side af enheden. En sådan pladevarmeveksler betragtes som den bedste, når der kræves konstant regulering af varmeproduktionskapaciteten.
Der anvendes kun materialer af høj kvalitet til fremstilling af varmevekslerplader. I dette tilfælde er enhedens design udstyret med 5 eller 50 individuelle elementer, hvis antal afhænger af enhedens strøm. Sådanne varmevekslere kan suppleres med plader, der er fastgjort direkte til rammen, hvilket giver dig mulighed for at ændre enhedens strømindikatorer. En varmeveksler af høj kvalitet kan modstå ændringer i kølevæskens temperatur i området fra -25 ° C til + 200 ° C.
specifikationer
Generelt bestemmes de tekniske egenskaber ved en pladevarmeveksler af antallet af plader og den måde, de er forbundet på. Nedenfor er de tekniske karakteristika for pakning, loddet, halvsvejset og svejset pladevarmeveksler:
| Arbejdsparametre | Enheder | Sammenfoldelig | Loddet | Semisvejset | Svejset |
| Effektivitet | % | 95 | 90 | 85 | 85 |
| Maksimal arbejdstemperatur | 0C | 200 | 220 | 350 | 900 |
| Arbejdsmediets maksimale tryk | bar | 25 | 25 | 55 | 100 |
| Maksimal effekt | MW | 75 | 5 | 75 | 100 |
| Gennemsnitlig driftsperiode | flere år | 20 | 20 | 10 — 15 | 10 — 15 |
Baseret på parametrene i tabellen bestemmes den krævede varmevekslermodel. Ud over disse egenskaber skal man tage højde for det faktum, at halvsvejste og svejsede varmevekslere er mere tilpasset til at arbejde med aggressive arbejdsmedier.
Anvendelsesområde
I dag findes der flere typer varmevekslere.
Desuden har hver af enhederne et unikt design og arbejdsfunktion:
- loddet;
- sammenklappelig;
- halvt svejset;
- svejset.
Enheder med et sammenklappeligt system bruges ofte i varmeanlæg, der er forbundet til beboelsesejendomme og bygninger til forskellige formål, i klimasystemer og kølekamre, svømmehaller, varmepunkter og varmtvandskredsløb. Loddede enheder har fundet deres formål i fryseanlæg, ventilationsnetværk, klimaanlæg, industrielt udstyr til forskellige formål og kompressorer.
Detaljeret udformning af pladevarmeveksleren
Semisvejsede og svejste varmevekslere anvendes i:
- ventilation og klimatiske systemer;
- farmaceutisk og kemisk område;
- cirkulationspumper;
- fødevareindustri;
- genopretningssystemer;
- enheder til køleudstyr til forskellige formål;
- i varmekredse og varmt vandforsyning.
Den mest populære type varmeveksler, der bruges i hverdagen, loddes, hvilket giver opvarmning eller køling af kølemidlet.
Hvad er en varmeveksler i et varmesystem til?
At forklare tilstedeværelsen af en varmeveksler i et varmesystem er ret simpelt. De fleste varmeforsyningssystemer i vores land er designet på en sådan måde, at kølevæskens temperatur reguleres i kedelrummet, og det opvarmede arbejdsmedium leveres direkte til de radiatorer, der er installeret i lejligheden.
I nærværelse af en varmeveksler udleveres arbejdsmediet fra kedelrummet med klart definerede parametre, for eksempel 1000C. Når det kommer ind i det primære kredsløb, kommer det opvarmede kølemiddel ikke ind i varmeenhederne, men varmer det sekundære arbejdsmedium, der kommer ind i radiatorerne.
Fordelen ved en sådan ordning er, at temperaturen på kølevæsken reguleres på mellemliggende individuelle termiske stationer, hvorfra den leveres til forbrugerne.
Kedelvarmeveksler
I begyndelsen skal du huske, at varmeveksleren er hovedelementet som sådan i en gaskedel. Det er gennem varmeveksleren, at varmeenergien fra forbrændingsgassen overføres til varmebæreren (primær varmeveksler) og gennem varmeveksleren overføres fra den varme varmebærer til den kolde (sekundær varmeveksler).Det er værd at bemærke, at begge disse varmevekslere meget ofte erstattes af en blandet varmeveksler, som er bedre kendt som en bithermal varmeveksler. På det første billede ser vi på placeringen af varmeveksleren i en gaskedel med et lukket forbrændingskammer.
Det andet billede viser varmevekslerens udseende.
Fordele og ulemper
Den udbredte anvendelse af pladevarmevekslere skyldes følgende fordele:
- kompakte dimensioner. På grund af brugen af plader øges varmevekslingsområdet betydeligt, hvilket reducerer strukturens samlede dimensioner;
- nem installation, drift og vedligeholdelse. Enhedens modulære design gør det let at adskille og vaske de elementer, der kræver rengøring;
- høj effektivitet. Produktiviteten af PHE er 85 til 90%;
- overkommelige omkostninger. Shell-and-tube-, spiral- og blokinstallationer med lignende tekniske egenskaber er meget dyrere.
Ulemperne ved pladedesignet kan overvejes:
- behovet for jordforbindelse. Under indflydelse af omstrejfende strømme i tynde stemplede plader kan der dannes fistler og andre defekter;
- behovet for at bruge kvalitetsarbejdsmiljøer. Da tværsnittet af arbejdskanalerne er lille, kan brugen af hårdt vand eller en varmebærer af dårlig kvalitet føre til tilstopninger, hvilket reducerer varmeoverførselshastigheden.
Pladevarmevekslerens rørdiagrammer
Der er flere måder at forbinde PHE til varmesystemet. Den enkleste anses for at være parallel forbindelse med en kontrolventil, hvis skematiske diagram er vist nedenfor:
Parallelt forbindelsesdiagram for PHE
Ulemperne ved en sådan forbindelse inkluderer en øget belastning på varmekredsen og en lav effektivitet af vandopvarmning med en signifikant temperaturforskel.
Parallel tilslutning af to varmevekslere i en to-trins ordning vil give en mere effektiv og pålidelig drift af systemet:
To-trins parallel forbindelsesdiagram
1 - pladevarmeveksler; 2 - temperaturregulator 2.1 - ventil; 2.2 - termostat; 3 - cirkulationspumpe; 4 - varmeforbrugsmåler; 5 - manometer.
Varmemediet til det første trin er varmesystemets returløb, og koldt vand bruges som det medium, der skal opvarmes. I det andet kredsløb er varmemediet varmebæreren fra varmesystemets direkte linje, og den forvarmede varmebærer fra det første trin bruges som det opvarmede medium.
Bruger manual
Hver fabriksfremstillet pladevarmeveksler skal ledsages af en detaljeret driftsvejledning, der indeholder alle de nødvendige oplysninger. Nedenfor er nogle grundlæggende bestemmelser for alle typer erhvervsuddannelse.
Installation af PHE
- Enhedens placering skal give fri adgang til hovedkomponenterne til vedligeholdelse.
- Fastgørelsen af forsynings- og afgangsledningerne skal være stiv og tæt.
- Varmeveksleren skal installeres på en stramt vandret beton- eller metalbase med tilstrækkelig bæreevne.
Idriftsættelse fungerer
- Før du starter enheden, er det nødvendigt at kontrollere dens tæthed i henhold til anbefalingerne i produktets tekniske datablad.
- Ved den første opstart af installationen bør temperaturstigningshastigheden ikke overstige 250C / h, og trykket i systemet bør ikke overstige 10 MPa / min.
- Proceduren og omfanget af idriftsættelsesarbejdet skal tydeligt svare til listen i enhedens pas.
Betjening af enheden
- Under brugen af PHE må arbejdsmediets temperatur og tryk ikke overskrides.Overophedning eller øget tryk kan føre til alvorlige skader eller fuldstændig svigt i enheden.
- For at sikre intens varmeudveksling mellem arbejdsmediet og øge effektiviteten af installationen er det nødvendigt at give mulighed for at rengøre arbejdsmediet fra mekaniske urenheder og skadelige kemiske forbindelser.
- En væsentlig forlængelse af enhedens levetid og forøgelse af produktiviteten muliggør regelmæssig vedligeholdelse og udskiftning af beskadigede elementer i tide.
Pladevarmeveksler skylles
Enhedens funktionalitet og ydeevne afhænger i høj grad af høj kvalitet og rettidig skylning. Hyppigheden af skylning bestemmes af arbejdets intensitet og karakteristika ved teknologiske processer.
Behandlingsmetode
Vægtdannelse i varmevekslingskanaler er den mest almindelige type PHE-forurening, hvilket fører til et fald i intensiteten af varmeveksling og et fald i installationens samlede effektivitet. Afkalkning udføres ved hjælp af kemisk skylning. Hvis der er andre typer forurening ud over skalaen, er det nødvendigt at rengøre varmevekslerpladerne mekanisk.
Kemisk vask
Metoden bruges til rengøring af alle typer PHE og er effektiv, når der er ringe forurening af varmevekslerens arbejdsområde. Demontering af enheden er ikke påkrævet til kemisk rengøring, hvilket kan reducere arbejdstiden betydeligt. Derudover anvendes ingen andre metoder til at rense loddet og svejset varmeveksler.
Kemisk skylning af varmevekslingsudstyr udføres i følgende rækkefølge:
- en speciel rengøringsopløsning introduceres i varmevekslerens arbejdsområde, hvor der under påvirkning af kemisk aktive reagenser forekommer intensiv ødelæggelse af skalaen og andre aflejringer;
- at sikre cirkulationen af vaskemiddel gennem TO's primære og sekundære kredsløb;
- skylning af varmevekslingskanaler med vand;
- dræning af rengøringsmidler fra varmeveksleren.
Under den kemiske rengøringsproces skal man være særlig opmærksom på den endelige skylning af enheden, da vaskemidlets kemisk aktive komponenter kan ødelægge tætningerne.
De mest almindelige typer forurenings- og rengøringsmetoder
Afhængigt af det anvendte driftsmedium, temperaturforhold og tryk i systemet kan forureningen være forskellig, og det er derfor nødvendigt at vælge det rigtige rengøringsmiddel for effektiv rengøring:
- afkalkning og metalaflejringer ved hjælp af opløsninger af fosforsyre, salpetersyre eller citronsyre;
- hæmmet mineralsyre er egnet til fjernelse af jernoxid;
- organiske aflejringer ødelægges intensivt af natriumhydroxid og mineralforekomster af salpetersyre;
- fedtforurening fjernes ved hjælp af specielle organiske opløsningsmidler.
Da tykkelsen på varmeoverførselspladerne kun er 0,4 - 1 mm, skal der lægges særlig vægt på koncentrationen af aktive elementer i vaskemiddelsammensætningen. Overskridelse af den tilladte koncentration af aggressive komponenter kan føre til ødelæggelse af pladerne og pakningerne.
Den udbredte anvendelse af pladevarmevekslere i forskellige sektorer i moderne industri og forsyningsselskaber skyldes deres høje ydeevne, kompakte dimensioner, nem installation og vedligeholdelse. En anden fordel ved PHE er det optimale forhold mellem pris og kvalitet.
SÅDAN KONFIGURERES PLADEVARMEVEKSLEREN
Følgende elementer skelnes i designet:
- en fast plade med dyser, hvortil rør til tilførsel af arbejdsmediet er forbundet;
- bageste trykplade;
- stemplede plader, fastgjort i en pakke;
- gummitætninger, tætningskanaler og hele apparatet som helhed;
- øvre og nedre styr til fastgørelse af strukturen;
- rygstativ;
- gevindstænger til fastgørelse af individuelle elementer.
Plader af samme størrelse produceres til en varmeveksler. I pakken er de placeret roteret 180 grader i forhold til hinanden. På grund af dette dannes interne kanaler til flytning af arbejdsmiljøet.
Princippet om drift af en pladevarmeveksler er præsenteret mere tydeligt i diagrammet.
Afhængig af metoden til limning af pladerne skelnes der mellem følgende typer pladevarmevekslere:
- sammenklappelig;
- loddet;
- halvt svejset;
- svejset.
Valg af enhed afhænger af anvendelsen og anvendelsesbetingelserne. Sammenklappelige modeller bruges mest: de er kompakte, nemme at installere, og deres rengøring og vedligeholdelse kræver ikke meget arbejde.
