Пластиналық жылуалмастырғыштар дегеніміз – жылу алмасу беті гофрленген беті бар жіңішке штампталған плиталар жиынтығымен құрылады. Жылуалмастырғыштағы жұмыс ортасы қарама-қарсы ағын кезінде іргелес плиталар арасындағы күрделі пішінді ойық арналарда қозғалады. Жылытуға және салқындатқыш сұйықтықтарға арналған арналар бір-бірімен алмасып отырады. Пластиналардың гофрленген беті жұмыс ортасы ағынының турбуленттілігін күшейтеді және жылу беру коэффициентін жоғарылатады.

Пластиналы жылуалмастырғыш аппараттарының жіктелуі

Олар жылу алмасу бетінің механикалық тазалауға және тексеруге қол жетімділік дәрежесі бойынша бөлінеді:

- жиналмалы – плиталарды қосу немесе азайту арқылы жылу алмасу аймағын ұлғайтуға немесе азайтуға мүмкіндік беретін дизайн параметрлерінде өте икемді. Тазалау немесе жөндеу үшін жинау және бөлшектеу оңай;

- жартылай жиналмалы (жартылай дәнекерленген) жылу алмастырғыштар – мұндай құрылымның бір бөлігін тығыздағыштармен жинауға болады және жиналмалы, ал бір бөлігі – дәнекерлеу арқылы. Өте сирек қолданылады;

- бөлінбейтін (дәнекерленген, дәнекерленген) жылу алмастырғыштар. Олар жиналатындардан жоғары қысым мен температураға төзімділік қабілетімен ерекшеленеді. Бірақ сонымен бірге, егер жұмыс режимі өзгеріп, жылу қуатын өзгерту қажет болса, құрылғыны толығымен ауыстыруға тура келеді. Сонымен қатар, оларды жөндеу белгілі бір қиындықтармен байланысты: құрылымды толығымен алып тастап, сервистік цехқа апаруға тура келеді, бұл технологиялық процестің ұзақ уақытқа созылуына әкеледі.

Пластиналардың бір-бірінен тығыздағыштармен бөлінетін тығыздағыш тәрізді жылу алмастырғыштар кеңінен қолданылады. Осы қондырғыларды орнату және бөлшектеу жұмыстары тез арада жүзеге асырылады, жылу алмасу беттерін тазарту аз күш жұмсайды. Жартылай жиналмалы жылу алмастырғыштардың тақталары жұппен дәнекерленген, ал жылу алмасу бетіне тек жұмыс орталарының бірінің жағынан қол жетімді. Бөлінбейтін жылу алмастырғыштардың плиталары блоктарға дәнекерленеді, тығыздағыштармен жалпы пакетке қосылады.

Пластиналы жылуалмастырғыштардың негізгі құрылымдық элементтері (1.29-сурет).

Гофрленген жұқа табақшалар. Жоба талаптарына байланысты оларды болаттан, титаннан және басқа қорытпалардан жасауға болады. Рельефті беттің арқасында олар жұмыс ортасы ағынының жоғары турбуленттілігін және сәйкесінше жоғары жылу беру коэффициентін қамтамасыз етеді. Сонымен бірге, жабдықтың максималды өнімділігіне жету үшін ағынның жылдамдығы, көлем арасындағы оңтайлы қатынасты табуға мүмкіндік беретін табақша жылу алмастырғышты дұрыс есептеу керек екенін түсіну маңызды. жұмыс жасайтын орта және қондырғының өлшемдері.

Екі көтергіш арқалық. Жылуалмастырғыш тақтайшалары жоғарғы сәулеге бекітіліп, төменгі тіреуішке тіреледі.

Жылжымалы және бекітілген табақшалар. Олардың арасына бөренелер мен плиталардың құрылымы орналастырылған (бекіту бекіту болттарымен жүзеге асырылады).

 

 

1 – алдыңғы бекітілген тақтайша, 2 – жоғарғы бағыттаушы, 3 – артқы жылжымалы табақ, 4 – артқы тірек (штатив), 5 – пломбасы бар жұмыс табақшасы, 6 - төменгі бағыттаушы, 7 – тармақталған құбырлар, 8 – плиталар бойымен жылжуға арналған бағыттаушы роликтер, 9 – аты және техникалық деректері бар тақтайша, 10 – шпилькалар

 

1.29-сурет – Бөлшектенген пластиналық жылуалмастырғыш

 

Нығыздауыш тығыздағыштар. Олар пластиналар арасына бекітілген, арналардың тығыздығына жауап береді және жұмыс орталарының араласуына жол бермейді. Жылуалмастырғыш тығыздағыштарын нитрилді каучуктан (майлы қызмет көрсету үшін), EPDM-ден (жоғары температурада) немесе HeatSeal (бу мен суда қолдану үшін Alfa Laval-ға ғана тән) өндіруге болады.

Пластиналы жылуалмастырғыштың құрылымы қарастырылған. Дәнекерленген модельдер бірдей схема бойынша жасалады, тек пластиналар нығыздағыш тығыздағыштарды қолданбай дәнекерлеу әдісімен біріктіріледі. Сондықтан мұндай модельдер жиналмалы модельдерге қарағанда арзанырақ, бірақ техникалық қызмет көрсету қымбат және тек жоғары қысымды ортада (50 Бар шамасында) ұсынылады.

Дизайн ерекшеліктері.

Алдыңғы бекітілген және артқы жылжымалы тақта - құрылғының жақтауын бейнелейді және жұмыс тақталарын біріктіреді.

Бағыттаушылар – алдыңғы тақтаға және артқы штативке бекітілген, жылжымалы тақта мен плиталарға тірек ретінде қызмет етеді (соңғылары арнайы біліктердегі бағыттаушылар бойымен қозғалады).

Жылуалмастырғыш тақталарында 4 саңылау бар және олардың арасында оқшауланған және тығыздалған екі канал пайда болады –суық және ыстық жұмыс жағдайында.

Резеңке тығыздағыштар пластиналардың ойықтарына эпоксидті желіммен немесе қыстырғыштармен бекітілген. Желімді қысымның үлкен төмендеуі бар жүйелерде, ал қыстырғыштарды – тотығу ортасында және жабдықтың жиі «ашылуымен» пайдалану ұсынылмайды.

Бөлшектенген пластиналық жылуалмастырғыш

Пластиналы жылуалмастырғыштар үш нұсқада, соның ішінде консольдық рамада, екі тірек рамада, үш тірек рамада дайындалады. Екі тіректі жақтаудағы тығыздағыш пластиналы жылу алмастырғыш (1.30-суретте көрсетілген). Аппарат жоғарғы және төменгі көлденең шыбықтарда орналасқан 3 жылу алмасу тақталарынан тұрады 4. Шыбықтардың ұштары бекітілген табаққа 2 және тірекке 7 бекітіледі. Пластиналар қысым тақтасымен 11 және жылу алмасу бөлігін құрайтын бұранда 8.

Жылуалмасу тақталарында бір-бірінен оқшауланған екі арнаны құрайтын төрт (a, b, c, d) саңылаулар бар. Пластиналар мен арналарды тығыздау үшін резеңке тығыздағыштар беріледі. Прокладка 6 пластинаның контуры бойындағы ойыққа салынған және пластинадағы екі саңылауды жауып тұрады, ол арқылы салқындатқыштың көрші плиталар арасындағы каналға түсуі мен шығуы жүреді, ал тығыздағыштар 5 тақтадағы тағы екі тесікті тығыздайды . Аппаратқа салқындатқыш сұйықтықтарды енгізу және олардың шығуы үшін бекітілген, жылжымалы табақшада орналасқан 1, 9, 10, 12 саптамалары бар.

 

 

1, 9, 10 және 12 – штуцеры; 2 – бекітілген тақтайша; 3 – штанга; 4 – жылу алмасу тақтасы; 5 және 6 – тығыздағыштар; 7 – тірек; 8 – бұранда; 11 – қысым тақтасы; a, b, c және d – саңылаулар арқылы.

 

1.30-сурет – Екі тіректі жақтаудағы тығыздағыш пластиналы жылуалмастырғыш

 

Жылу алмасу тақталары саңылаулардың диагональды орналасуымен пластиналардағы салқындатқыш сұйықтықтарға арналған тесіктердің орналасуымен ерекшеленеді. Олар да, басқалары да солмен және оңмен орындайды. Сол және оң жақ тақтайшалар орамасының кезектесуіне байланысты екі оқшауланған каналды жүйе пайда болады (1.31-сурет).

Бір жақты кірістірулер бір-бірін ауыстырады. Жинау кезінде оң жақ табақтарды сол жақтарға қатысты 180 ° бұру арқылы алынады. Сол және оң диагональды тақтайшалар аралықтың орналасуымен ерекшеленеді, сондықтан оларды ауыстыруға болмайды. Қарастырылған жылу алмасу пластиналарынан басқа құрылғыларда пакеттердің ұштарында орнатылған шекара пластиналары қолданылады.

Сериялық өндірілетін пластиналық жылу алмастырғыштар қалыңдығы 1 мм қаңылтырдан штампталған плиталармен жабдықталған. Пластиналардың гофрлерінде көлденең қимасы бойынша биіктігі 4–7 мм және табаны ұзындығы 14–30 мм (тұтқыр сұйықтықтар үшін 75 мм-ге дейін) тең бүйірлі үшбұрыш болады. Гофрлер көлденең, майшабақ, көлбеу бұрышқа және т.с.с. Пластиналардың материалы мырышталған немесе коррозияға төзімді болат, титан, алюминий, мельхиор.

 

 

1.31-сурет – Саңылаулардың диагональды және бір жақты орналасуы бар тақталар

 

Бөлінген жылуалмастырғыштарда пластиналар 2 әдетте жоғарғы штангаға 1 кронштейнмен 3 бекітіледі (1.32-сурет). Төменгі штанга плиталардың массасынан жүктемені көтермейді және оларды тек берілген күйде бекітуге қызмет етеді. Пластиналардың мұндай бекітілуі оларды жылжымалы табақша мен басқа табақтарды алмай-ақ қапшықтан оңай алуға немесе оған салуға мүмкіндік береді.

 

 

1 – үстінгі қармақ; 2 – пластиналар; 3 – тұтқа

 

1.32 - сурет – Пластинаны жоғарғы штангаға жинау

 

Пластиналық жылуалмастырғыштардың тығыздағыштары формадан резеңкеден жасалған және пластинаның ойығына желіммен бекітілген. Пластиналық жылуалмастырғыштардың тіректері мен қысым плиталары қалыңдығы 8–12 мм көміртекті болаттардан жасалған. Пластиналық жылуалмастырғыштардың кемшіліктеріне оларды 1,6 МПа-дан жоғары қысым кезінде қолдану мүмкін еместігі жатады.

Пластиналық жылуалмастырғыштардың басқа жылуалмастырғыш түрлеріне қарағанда маңызды артықшылықтарының бірі плиталардың пакеттік орналасуының әр түрлі схемаларында болуы мүмкін. Бұл жағдайда пакет дегеніміз – берілген салқындатқыш тек бір бағытта қозғалатын (жоғарыдан төменге немесе керісінше) параллель каналдар жүйесін құрайтын плиталар тобы. Қалта мәні бойынша көп қабатты қабықшалы және түтікті жылуалмастырғыштардағы бір құбыр өтпесіне ұқсас. Жылутасымалдағыштың берілген шығыны кезінде пакеттер санының көбеюі салқындатқыш жылдамдығының жоғарылауына әкеледі, ол жылу беруді күшейтеді, бірақ гидравликалық кедергісін жоғарылатады. Жылуалмастырғыштың ішіндегі плиталарды біріктіру арқылы өндірушілер құрылғының әр түрі үшін жылу берудің оңтайлы нұсқасына қол жеткізеді. Мұның басты шарты – жылу алмастырғыштағы салқындатқыштың ағыны турбулентті (бұзылған) болуы керек. Бұл плиталардың жоғары тиімділігі мен өзін-өзі тазартуға қол жеткізудің жалғыз жолы. Құбырдағы түтік типіндегі жылуалмастырғыштардағы салқындатқыштың ағымы ламинарлы болғандықтан тыныш, сондықтан жылу беру коэффициенті төмен және классикалық қабықшалы жылу алмастырғыштардың үлкен өлшемдері.

Пластинаның жылу алмастырғышының орналасу сызбалары.

Бүгінгі күні пластиналық жылу алмастырғыштардың негізгі өндірушілері келесі орналасу принципін ұсынады (1.33-сурет):

- жылуалмастырғыштың біржақты орналасуы - бұл салқындатқыш бірден параллель ағындарға бөлініп, плиталардың барлық каналдары арқылы өтіп, бір арнаға бірігіп, салқындатқышты шығаратын портқа кіреді;

- жылуалмастырғыштың көп өтпелі орналасуы. Бұл жағдайда неғұрлым күрделі схема қолданылады, салқындатқыш сұйықтық пластинада бұрылыс жасай отырып, бірдей каналдар арқылы айналады. Бұған соқыр бөлімдер кіретін бөлгіш тақталарды орнату арқылы қол жеткізіледі. Мұндай жылуалмастырғышқа қызмет көрсету, тазалау, бөлшектеу және жинау әлдеқайда қиын.

Бір пакетте жинақталған жылуалмастырғыш тақталар жылу энергиясының бір-бірімен алмасуы кезінде жылу тасымалдағыштар қозғалатын арналарды құрайды. Жылутасымалдағыш сұйықтығын бөлу арналары кіретін және шығатын салқындатқыш бір-бірімен үнемі ауысып тұратын арнайы тәсілмен орналастырылған.

 

 

1.33-сурет – Пластиналық жылуалмастырғыштың орналасу сызбасы

 

Пластиналық жылуалмастырғыштың тақталары бірінен соң бірі орналастырылып, 180 градусқа айналады. Жылуалмастырғыштың орналасу схемасының мұндай схемасы сұйықтықтарды алу және жеткізуге арналған төрт коллекторлы пакетті жасайды. Бірінші және соңғы тақтайшалар сәйкесінше жылу алмасу процесіне қатыспайды, артқы тақта қатаң, порттары жоқ.

Көп өткізгішті пластиналы жылу алмастырғыш жылу тасымалдағыштар арасындағы температураның аз айырмашылығына қол жеткізу қажет болған жағдайда қолданылады. Мұндай жылуалмастырғышта салалық құбырлар алдыңғы стационарда да, қысымның соңғы тақтасында да орналасады. Көп өтпелі жылуалмастырғышта ағындар бір немесе бірнеше өтуде бағытын өзгертеді. Бұл келесі құбылыстарға әкелуі мүмкін.

Пластиналық жылуалмастырғыштардың артықшылықтары.

1) Пластиналық жылуалмастырғыштар ықшам (жылу қабаттарының қабаттарына тең қабықшалы және түтікті жылу алмастырғыштардың жалпы өлшемдері бойынша 4–8 есе аз).

2) Пластиналық жылу алмастырғыштар жылу тасымалдағыштардың жоғары жылдамдығына байланысты 3000–4000 Вт / (м²·К) жоғары жылу беру коэффициентін қамтамасыз етеді (бұл қабықшалы-түтікті жылу алмастырғыштарға қарағанда 3 еседен жоғары) арналар (1–3 м/с), мұндай жылдамдық үшін салыстырмалы түрде төмен гидравликалық кедергі.

3) Пластиналы жылуалмастырғыштар техникалық қызмет көрсетуге, тазартуға және жөндеуге ыңғайлы.

4) Жылу тасымалдағыштардың берілген шығыны кезінде оңтайлы жұмыс режимін таңдауға мүмкіндік беретін пластиналардың әр түрлі орналасу мүмкіндігі.

Пластиналық жылу алмастырғыштардың кемшіліктері:

1) Тығыздағыш пластинаның жылу алмастырғыштарындағы тығыздағыштардың тығыздығы жеткіліксіз болғандықтан және дәнекерленгендердегі плиталардың деформациялану қаупіне байланысты жоғары қысымда жұмыс істеу мүмкін еместігі (тығыздағыш жылу алмастырғыштар 1 МПа қысыммен жұмыс істейді, дәнекерленгендер – 4 МПа дейін).

2) Дәнекерленген пластинаның жылу алмастырғыштарына техникалық қызмет көрсету проблемасы - тазалау және жөндеу қиын.