Виды теплообменников: пластинчатые, кожухотрубные, спиральные и их уплотнения

В заявке «прокладки на теплообменник» без вида аппарата изготовитель не начнёт работу: прокладки пластинчатого и кожухотрубного аппаратов отличаются формой, размерами, материалом и количеством на порядки. Поэтому полезно знать, к какому виду относится аппарат, ещё до того, как его вскрыли.

Теплообменники делят по принципу передачи тепла

Рекуперативный теплообменник передаёт тепло через разделяющую стенку: среды не смешиваются и текут одновременно. Регенеративный работает циклами: горячий поток нагревает насадку, затем через неё пропускают холодный поток, и насадка отдаёт тепло; так устроены вращающиеся воздухоподогреватели котлов. Смесительный передаёт тепло прямым контактом сред: градирни, скрубберы, барботажные подогреватели.

В цехе, тепловом пункте и котельной почти всегда стоят рекуперативные аппараты, и дальнейшая классификация относится к ним.

Конструкция поверхности задаёт вид аппарата

Рама с пакетом пластин у пластинчатого теплообменника и пучок труб с решётками у кожухотрубного теплообменника устроены настолько по-разному, что общий у них только принцип: тепло идёт через стенку.

Схема потоков решает, сколько нужно поверхности

Схема теплообменника по движению сред бывает противоточной, прямоточной, перекрёстной и смешанной. Противоток выгоднее всего, и пример показывает, насколько. Горячая вода остывает с 90 до 70 °C, холодная нагревается с 10 до 50 °C.

При противотоке разности температур на концах аппарата равны 90 − 50 = 40 °C и 70 − 10 = 60 °C, средний логарифмический температурный напор (60 − 40) / ln(60/40) ≈ 49,3 °C. При прямотоке разности 90 − 10 = 80 °C и 70 − 50 = 20 °C, напор (80 − 20) / ln(80/20) ≈ 43,3 °C. Поверхность обратно пропорциональна напору при той же мощности и коэффициенте теплопередачи, поэтому прямоточному аппарату нужно примерно на 14 % больше поверхности. Пример идеальный, без поправок на многоходовые схемы.

Кроме того, при прямотоке холодная среда не может нагреться выше температуры горячей на выходе. Если нужно нагреть воду до 75 °C от теплоносителя, который выходит при 70 °C, задача решается только противотоком.

Пластинчатые аппараты различают по способу соединения пластин

Разборный пластинчатый теплообменник держит пакет пластин стяжными шпильками, а каналы уплотняет резиновая прокладка на каждой пластине: клеевая или на клипсах. Паяный не имеет прокладок и рамы. Сварной и полусварной занимают промежуточное положение: в полусварном пары пластин сварены между собой, и прокладка стоит только в каналах второй среды, поэтому он работает с аммиаком и агрессивными средами.

Если сравнивать виды пластинчатых аппаратов по числу резиновых деталей, разборный лидирует с отрывом. Пример: аппарат на 120 пластин несёт 120 прокладок, полусварной на те же 120 пластин около 60 канальных и кольцевые прокладки портов, паяный ни одной. От этого зависит и стоимость обслуживания, и то, сколько аппарат простоит в ожидании комплекта. Способ крепления, клей или клипсы, тоже входит в данные для заказа уплотнений пластинчатых теплообменников.

Кожухотрубные аппараты различают по компенсации удлинений

Кожухотрубные аппараты между собой различаются тем, как они справляются с тепловым удлинением: трубки и кожух нагреваются неодинаково, и чем больше разница их температур, тем сильнее конструкция должна это удлинение гасить. Неподвижные трубные решётки годятся, пока разница небольшая. При большой разнице ставят компенсатор на кожух, плавающую головку или U-образные трубы, причём в двух последних пучок вынимают целиком, и загрязнённые трубы можно чистить механически. Для заказа уплотнений тип тоже важен: у аппарата с плавающей головкой добавляется внутренняя прокладка на её крышке.

Уплотнения кожухотрубного аппарата стоят на разъёмах распределительных камер, крышек и плавающей головки. Прокладки здесь крупные, часто кольцевые с перемычками под перегородки камер, и при каждом вскрытии их меняют. Их размеры снимают с ответных поверхностей, а не со смятой старой прокладки.

Спиральный аппарат работает со шламами и вязкими средами

Спиральный теплообменник свёрнут из двух листов, образующих два спиральных канала. Каждая среда идёт по одному широкому каналу без застойных зон, поэтому аппарат хорошо работает со шламами, суспензиями и вязкими средами и меньше загрязняется. Торцы каналов закрывают крышками на прокладках или заваривают.

Аппарат «труба в трубе» собирают из секций

«Труба в трубе» самый простой вид: одна среда идёт по внутренней трубе, другая по кольцевому зазору. Аппарат собирают из секций, он выдерживает высокое давление и подходит для небольших расходов. Уплотнения стоят на разъёмах секций и калачах.

Какие бывают виды теплообменников?

Виды теплообменников различают по принципу: рекуперативные передают тепло через стенку, регенеративные через аккумулирующую насадку, смесительные прямым контактом сред. По конструкции рекуперативные бывают пластинчатыми (разборными, паяными, сварными), кожухотрубными (с неподвижными решётками, компенсатором, плавающей головкой, U-образными трубами), спиральными, «труба в трубе» и оребрёнными воздушными. По схеме потоков выделяют противоток, прямоток и перекрёстный ток.

Где в теплообменнике стоят прокладки?

Прокладки в разборном пластинчатом теплообменнике стоят на каждой пластине по контуру и вокруг портов, их число равно числу пластин. В кожухотрубном прокладки стоят на разъёмах распределительных камер, крышек и плавающей головки, часто с перемычками под перегородки. В спиральном на торцевых крышках, в аппаратах «труба в трубе» на разъёмах секций. У паяных и сварных аппаратов прокладки только на присоединительных фланцах.

Прокладки к теплообменникам делают по виду аппарата

Состав заявки на уплотнения зависит от вида аппарата. Для пластинчатого указывают модель и тип пластины, для кожухотрубного размеры ответных поверхностей и схему перегородок в камерах, для любого вида среду с температурой и давлением и количество. Камеры с перегородками уплотняют цельной прокладкой кожухотрубного теплообменника с перемычками, поэтому эскиз расположения перегородок сразу снимает один круг согласований. По таким данным наша компания делает прокладки пластин, кольцевые прокладки камер и крышек, в том числе крупногабаритные составные, стандартные и нестандартные, по чертежу, эскизу, фото или образцу; заказ от 1 штуки, минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС.