Путеводитель по отоплению

Расчет пластинчатого теплообменника, их разновидность и варианты схемы подключения

О пластинчатом теплообменнике стало известно около 15 лет назад. Сегодня пластинчатый теплообменник это неотъемлемая часть всех тепловых пунктов, охладительной системы оборотной воды, он выполняется множество технологических задач. Расчет пластинчатого теплообменника – неотъемлемый пункт в выборе и установке элемента.

Разновидность пластинчатых теплообменников

Теплообменники выполняют ряд функций, которые отличают их друг от друга. Теплообменник может быть:

  • Пластинчатый;
  • Трубчатый;
  • Спиральный и т. д.

Пластинчатый теплообменник – технический прибора, благодаря которому осуществляется обмен теплом горячего с холодным теплоносителем (рис 1) (газом, водяным паром, жидкостями).

Принцип обмена теплоносителей
Рис. 1 Принцип обмена теплоносителей

Схема движения теплового носителя определяет тип пластинчатого теплообменника:

  • Одноходный (рис 2);
  • Многоходный;
  • Многоконтурные.

Установка одноходного ПТО подразумевает получения прибора, в котором движение теплоносителя всегда в одинаковом направлении вдоль теплообменного аппарат. Схема подразумевает полный противоток теплового носителя.

Установка многоходного ПТО необходима, если горячий и холодный теплоноситель практически с одинаковой температурой. Их циркуляция по системе меняет раз или несколько раз направление. Система имеет в составе патрубки входа и выхода.

Подключение многоконтурного пластинчатого теплообменника происходит в тех случаях, когда есть необходимость прогрева и охлаждение среды в двух этапах, а так же для регулировки тепловой мощности. В конструкции подключены два контура, которые являются независимыми.

В свою очередь пластинчатый теплообменник (ПТО) может встретиться:

  • Разборный;
  • Сварной;
  • Паянный.

Разборный ПТО (рис 2) представляется собой малогабаритный прибор, который достаточно простой в обслуживании. Элементы аппарат легко очищать. Изменение мощности может осуществляться с добавлением пластин или с их уменьшением. При возможной течи, поврежденные пластины с легкостью меняются на новые.

Схема одноходного теплообменного аппарата
Рис. 2 Схема одноходного теплообменного аппарата

Сварные ПТО (рис 3) состоят из моделей, которые между собой соединены при помощи сварочного аппарата. Каждую часть конструкции образуют два теплообменника. Их соединение осуществляет лазерная сварка. Болты помогают стянуть эти модели в общий пакет. Сварной ПТО используют, если один теплоноситель имеет высокое давление, температуру или является опасным веществом.

Паянный ПТО (рис 4) изготовлен из нержавеющих плит, соединенных между собой никелевой или медной пайкой. Прибор высоконадежный, небольшой, не сложный при монтаже. Каналы приборы способны к самоочищению, благодаря высокой турбулизации. Имеет широкое применение, отличается экономичностью.

Конструкция и принцип работы пластинчатого теплообменника

Теплообменник является гофрированным пакетом, в схему которого входят пластины из металла. Они между собой соединяются под углом в 180 градусов. В рамку устанавливаются пластины теплообменника. Для пластин используется не только металл, но и медь, и нержавейка, и графит. Движение по трубам создает высокую турбулентность теплового носителя.

Турбулентность способствует росту кинетического коэффициента в тепловой отдаче. Соединенные пластины находятся в изоляции между собой. Одна система служит для пропуска горячего теплоносителя, другая – холодного. Таким образом, осуществляется тепловой обмен в теплообменнике.

Схема теплообменника подразумевает подачу теплового носителя по патрубку, монтаж которого происходит на не движущуюся плиту опоры. Таким образом, к прибору попадает прогреваемая среда. Эта среда попадает к продольному коллектору, проходя угловым отверстием. Дойдя к самой последней пластине, нагретая среда одинаково расходится по каналам между пластин.

Схема размешенных уплотнений служит для соединения каналов с коллектором. Пластины подогреваются горячим тепловым носителем, а среда нагрева опускается каналами и выходит с прибора патрубком. Среда, которая греет, направляется в сторону нагреваемой среде. С нижнего коллектора к верхнему происходит распределение, равномерно распространяющееся по всем каналам схемы без исключения. Его выход происходит в верхнем коллекторе схемы патрубком.

В чертеже (рис 5) предусмотрено чередование горячего и холодного теплоносителя, поэтому минимальное количество пластин должно быть три.

Разборный ПТО
Рис. 3 Разборный ПТО

Пластины прибора ПТО разные, они отличаются профилем (гофрой). Можно осуществить монтаж, выбрав пластины с большим или малым углом. Большой профильный угол гарантирует высокую турбулизацию потока, высокий КПД, высокую потерю давления.

Малый профильный угол гарантирует низкую турбулизацию потока, относительно низкий КПД, низкую потерю давления. Выбор на ПТО, совершение расчета, как собственными руками, так и при помощи программ, помогает подобрать оптимальный вариант.

Схема подключения ПТО

Схема подключения пластинчатого теплообменника имеет несколько вариантов для выбора:

  • Параллельная;
  • Двухступенчатая смешанная;
  • Последовательная.

Монтаж параллельного варианта подключения ПТО требует установки регулятора температуры. Достоинства такого типа подключения являются:

  • малогабаритность, экономия места в помещении;
  • доступная цена;
  • простой проект.

Что касается недостатков, то они следующие:

  • не подогревается вода;
  • не экономичный в расходе теплоносителей.

Монтаж двухступенчатого подключения ПТО так же имеет две стороны: положительную и отрицательную. Установка пластинчатого теплообменника таким способом экономит теплоноситель почти наполовину. В такой схеме холодный поток подогревается теплом обратного теплоносителя. Отрицательной стороной является дороговизна оборудования и монтаж, ведь требуется подключение не одного, а двух теплообменников, чтобы получить горячую воду.

Сварной ПТО
Рис. 4 Сварной ПТО

В последовательном варианте подключения поток проходит регулятором расхода и сквозь подогревательный элемент. После их смешивания, потоки направляются к системе отопления. Преимущество такой схемы: расход теплоносителя до 60% экономней от параллельной и до 25 от смешанной схемы подключения. Явный недостаток в отсутствии возможности автономного управления тепловым пунктом.

Преимущества монтажа ПТО

Совершение монтажа пластинчатого теплообменника имеет ряд плюсов. Основные достоинства:

  • в длительном сроке службы;
  • в высокой эффективности теплопередачи. ПТО, по расчету, имеет выше КПД и намного меньшую потребность в количестве теплоносителя;
  • в меньшей затрате на монтаж, эксплуатацию, ремонтные работы;
  • габариты и размеры прибора меньше.

Монтаж ПТО способствует появлению уверенности в том, что все оборудование теплового пункта будет работать с большей надежностью. Характеристика по тепловым и гидравлическим качествам конструкции ПТО имеет высокий показатель. Эти свойства значительно понижают показатели по расходу любых видов теплоносителей. Энергия тепла экономиться минимум на 30%.

Монтаж оборудования могут проводить и специалисты, и владельцы своими руками. А предварительный расчет гарантирует экономность и надежность в системе.

Расчет ПТО

Тепло – это комфорт, который можно получить при помощи расчета, правильного выбора оборудования. Современные технологии систематически создаются, упрощая жизнь человека, создают комфорт в бытовом плане, и других потребностей. В 21 веке сложные и прогрессивные технические возможности невозможно сравни с примитивизмом прошлого века. Кондиционеры, подогреватели, пластичные теплообменники, соответственно, нуждаются в более сложном обслуживании при помощи компьютерного и сервисного обеспечения.

Паянный ПТО
Рис. 5 Паянный ПТО

Тепловой расчет пластинчатого теплообменника стал актуальным и популярным при помощи специальных программ. Безусловно, тепловой расчет такого теплообменника можно провести и своими руками, не прибегая к компьютеру. Но огромным недостатком такого расчета становиться трата большого количества времени, наличие глубоких знаний математики, владение техническими науками.

Программа по тепловому расчету пластинчатого теплообменника не только сокращает время процесса, но выдает максимально точный результат. Результат программного расчета удобен для восприятия человеку без технических знаний, среднестатистическому покупателю. Совершается расчет для пластинчатого теплообменника, отталкиваясь от параметров оборудования, опираясь на методику. Расчет проходит в индивидуальном порядке для каждой отдельной модели. Каждый теплообменник имеет свои показатели входа и выхода прибора, что берется за основу проведения расчета.

В специально созданную программу на компьютере вводятся исходные величины пластинчатого теплообменника, как заполнение бланка для опроса. Эти программы находятся в свободном доступе в сети, их несколько видов. Результативность одинаково эффективна, не зависимо от вида программы, единственное отличие – интерфейс. Доступные программы скачиваются, в расчете теплообменника использовать можно несколько версий, для большей уверенности в результативности. Так же за помощью можно обратиться к специалисту, который проведет своими руками расчет, не озадачивая клиента.

Монтаж пластинчатого теплообменника, осуществляющийся своими руками, требует предварительного точного расчета, который должен быть максимально точным и ознакомить с реальными потерями и допустимыми. Данные устанавливаются, при помощи:

  • получения технических условий теплоснабжающей организацией;
  • ознакомившись с полученным договором той или иной организации;
  • проконсультировавшись с инженером, с техническим заданием.

Для правильного расчета понадобиться ознакомиться:

  • с типов теплоносителя: пар с водой, вода с водой или масло с водой;
  • с тепловой нагрузкой или мощностью. Эти показатели могут быть не известны, поэтому помогут знания о массовом расходе теплоносителя в час;
  • с температурными показаниями теплоносителя при его входе в теплообменник и при выходе, то есть с показателями горячего и холодного теплового носителя.

Перед монтажом пластинчатого теплообменника важно учитывать, что расчет, проводимый своими руками для пластинчатого теплообменника для котла, входящая температура не должна превышать 55 градусов. Важным является и температурная разница минимум в 10 градусов. Ведь если разница в градусах выше, то и теплообменник будет иметь меньшие габариты, и цена на него значительно ниже.

Чертеж пластинчатого теплообменника
Рис. 6 Чертеж пластинчатого теплообменника

Расчет своими руками мощи пластинчатого теплообменника должен проводиться после изучения таблицы к прибору. В ней указаны эталонные температурные показатели, тепловая мощность к каждому значению.

Проведение расчета площади теплового аппарата своими руками необходимо, для уточнения нужного тепла. Тепло достигается с помощью всего набора оборудования. Важно и какого вида и консистенции теплоноситель, и ее напор в среднем. На расчет площади имеет влияние и химический состав теплоносителя.

Провести расчет для создания проекта своими руками не получится. Для этого понадобиться помощь специализированных кадров той или иной компании.

Современные компании, новые технологии производят ПТО, в которых толщина пластины достигает 1 миллиметра с выбором нужного профильного угла, разными глубинами. А точный расчет создаст благоприятные условия для эксплуатации оборудования, экономии и получения максимального комфорта.

Так же стоит вовремя обслуживать ПТО, проводить систематическую очистку собственными руками. В противном случае придется проводить ремонтные работы, монтаж новых пластин, что повлечет за собой финансовые потери (рис 7).

Статьи по теме:
Промывка пластинчатых теплообменниковПромывка пластинчатых теплообменников