Сравнение пластинчатых и кожухотрубных теплообменников

Содержание

• Конструкция пластинчатого теплообменника
• Применение кожухотрубного теплообменника
• Сравнение ПТО и КТТО

Теплообменное оборудование предназначено для теплопередачи между средами различной температуры: парами, жидкостями.

Наибольшей популярностью пользуется рекуперативный тип устройств. В них холодные и теплые вещества омывают стенку с обеих сторон, производя теплообмен. В зависимости от рабочей поверхности выделяют кожухотрубный и пластинчатый виды. Их используют в качестве:

• холодильника;
• теплообменника;
• испарителя;
• конденсатора.

Еще сравнительно недавно в теплоснабжении использовали преимущественно водяные кожухотрубные тепловые аппараты, которые устанавливали в системы отопления и горячего водоснабжения при их независимом присоединении к теплосетям. С развитием многоэтажного строительства независимое подключение стало масштабироваться, что увеличивало потребность в устройствах теплообмена. Сейчас все чаще применяют преимущественно пластинчатые теплообменники (ПТО) на смену устаревшим кожухотрубным.

Отводы

Тройники

Переходы

Фланцы

Днища

Обечайка

Грязевики

Фильтры

Заглушки

Узлы трубопроводов

Опоры трубопровода

Конструкция пластинчатого теплообменника

Разборные пластинчатые теплообменники (ПТУ) – сборные аппараты, где главной частью выступает пакет тонких пластин.

Стальные пластины, стянутые вместе болтами, образуют систему каналов. По ним, чередуясь и не смешиваясь, протекают теплоносители и охлажденные вещества. Теплообмен происходит через всю плоскость пластинки. По краям и периметру соединительного отверстия последней прикрепляют резиновые прокладки. Это обеспечивает герметизацию потоков.

Производство штамповкой позволяет наносить на пластинки различные рисунки каналов. На площадь теплового отбора, эффективность теплопроводности, устойчивость к давлению транспортируемых веществ влияют:

• тип гофрировки;
• симметричное/асимметричное расположение канавок;
• угол их наклона.

Остальные части изделия (неподвижная и подвижная плиты, нижняя и верхняя направляющие) играют роль рамы. Её размеры влияют на вместимость пластин. Их количество можно менять, что позволяет регулировать тепловую мощность.

Применение кожухотрубного теплообменного аппарата

Кожухотрубный теплообменник (КТТО) появился еще в начале XX века. Высокий КПД, работа при высоком давлении обеспечили ему ведущие позиции на рынке. С появлением новых приборов его популярность упала, но структура продолжает совершенствоваться и все еще остается конкурентоспособной.

Устройство имеет вид большого цилиндра, внутри которого размещен пучок тонких труб одного диаметра. Чтобы повысить турбулентность потоков, поддержать конструкцию, между ними устанавливают перегородки. Пуск КТТО начинается с подачи теплоносителя в трубное пространство, холодной жидкости/пара – вовнутрь внешнего цилиндра. Теплообменной поверхностью, таким образом, выступают стенки труб. От их количества и диаметра зависит мощность.

Сравнение ПТО и КТТО

Вес, габариты, цена

Цилиндрический корпус КТТО, вмещающий набор труб, отличается большой металлоемкостью, занимает значительную площадь. ПТО, оснащенный тонкими пластинками, плотно подогнанными друг к другу, более компактен. Вес первого превышает вес второго в два-шесть раз, в заполненном виде – в три-восемь. Это отражается на стоимости: цена на кожухотрубчатый аппарат в четверть раза больше.

Теплопередача

Низкие скорости перемещения рабочих сред в кожухотрубчатых аппаратах снижают коэффициент теплопередачи в три-четыре раза по сравнению с ПТО. Малая толщина и гофрировка пластин увеличивают поверхность теплообмена, турбулентность потока теплоносителей. Последнее препятствует образованию осадка. При этом узкие каналы, малые промежутки между деталями создают сопротивление продвижению жидкости, пара. Необходимо повышенное гидравлическое давление (100-150 кПа по сравнению с 10-15 кПа КТТО), мощные насосы.

Устойчивость

Кожухотрубчатое изделие более устойчиво к гидравлическим ударам, жесткости воды, чем пластинчатое.

Температура

У КТТО Разность температур теплоносителей на выходе составляет минимум 5-10, у ПТО – 1-2 градусов. При этом разность температурных режимов на входе у первого не должна превышать 50 °C.

Расчетный срок эксплуатации

У ПТО – 15-20 лет, у КТТО – 5-10.

Ремонтное обслуживание

Разборные ПТУ отличает блочно-модульная система. Это позволяет разбирать отдельные части для проверки, очистки всей поверхности, при необходимости заменять их новыми. Демонтировать присоединенные трубопроводы не требуется. В случае повреждения резиновых прокладок место течи удается легко установить.

Трубки – наиболее уязвимыми местами кожухотрубчатой системы. В случае повреждений их заглушают с обеих сторон: замена представляет сложный и трудоемкий процесс. Это ведет к потере тепловой мощности. Очистка аппарата происходит с помощью химического, кавитационно-ударного методов. Разборные устройства очищают механически.

Таким образом, кожухотрубное теплообменное оборудование проигрывает пластинчатому по следующим критериям:

• производительность;
• цена;
• компактность;
• эффективность ремонтных работ;
• срок службы.

При этом его отличает невосприимчивость к агрессивным средам, гидравлическим ударам, возможность безразборной очистки.

На окончательное решение о покупке влияют температурный режим и характер рабочих сред, доступная площадь, энергетические ресурсы, размер бюджета.