Пластинчатые теплообменники состоят в основном из теплообменных пластин, рамы теплообменника и уплотнительных прокладок для теплообменника. Таким образом, эксплуатационные характеристики и качество прокладок для ПТН напрямую определяют возможность безопасной, эффективной и долговременной работы пластинчатого теплообменника.
Теплообменная пластина: Обеспечивает твёрдую поверхность и конструкционную прочность для процесса теплопередачи.
Рама теплообменника: Обеспечивает зажимное усилие, надежно фиксируя все пластины и прокладки вместе.
Прокладка теплообменника: Обеспечивает как герметизацию, так и точный контроль направления потока жидкости.
Основные функции прокладки пластинчатого теплообменника включают следующее:
Трубы Уплотнение теплообменника обычно имеет специальную форму поперечного сечения и подвергается точно контролируемому сжатию в канавках для прокладок на пластине ПТП. Это обеспечивает требуемое контактное напряжение для герметизации, а также сохраняет эластичность, позволяющую компенсировать колебания давления в процессе эксплуатации.
Каждая пластина окружена резиновыми уплотнительными прокладками. Когда все пластины сжимаются вместе передней и задней зажимными пластинами, прокладки PHE сжимаются, образуя эластичное уплотнительное кольцо, предотвращающее утечку рабочей среды из теплообменника (например, высокотемпературной горячей воды, агрессивных химических растворов, пара и т.д.) в окружающую среду. Внешняя утечка не только приводит к потере энергии и рабочей среды, но также может вызвать ожоги, загрязнение или даже аварийные ситуации.
Резиновые уплотнительные прокладки также выполняют функцию уплотнения вокруг четырёх угловых отверстий каждой пластины. В Пластинчатый теплообменник холодная и горячая среды поступают и выходят через различные угловые отверстия. Если уплотнительные прокладки в угловых отверстиях выйдут из строя, среда с высокого давления может просочиться на сторону низкого давления, что приведёт к смешиванию двух сред. Например, в системе отопления, если высокотемпературная вода из первичной сети смешается со вторичной сетью, это может вызвать неконтролируемое повышение температуры теплоносителя для потребителей; в пищевой или фармацевтической промышленности такое перекрёстное загрязнение может напрямую привести к списанию всей партии продукции.
Расположение резиновых прокладок не является произвольным, а подчиняется определённой логике, обеспечивающей контроль над траекторией движения горячей и холодной среды по обеим сторонам пластин. Можно сказать, что без резиновых прокладок пластины ПТО представляют собой просто стопку металлических листов, тогда как при использовании тщательно спроектированных резиновых прокладок они превращаются в эффективные и упорядоченные теплообменники.
Уплотнения теплообменника на соседних пластинах соприкасаются друг с другом, разделяя пространство между пластинами на чередующиеся каналы для холодного и горячего потоков. Рабочая среда подаётся через угловые отверстия, движется вдоль гофрированного направления поверхности пластины и затем выходит через противоположные угловые отверстия.
Изменяя конструкцию резиновых уплотнений вокруг угловых отверстий — открывая или закрывая их — можно реализовать однопроходную, двухпроходную и даже многопроходную схемы. Например, при двухпроходной схеме рабочая среда совершает один полный цикл внутри группы пластин теплообменника, что повышает скорость потока, усиливает турбулентность и увеличивает коэффициент теплопередачи более чем на 30 %.
Зона направления потока на резиновом уплотнительном кольце ПТУ равномерно распределяет поступающую среду по всей поверхности пластины, предотвращая образование «мёртвых зон» потока или отклонений потока. При отсутствии надлежащего направления потока со стороны резинового уплотнительного кольца жидкость просто «пройдёт коротким путём» от входа к выходу, не задействовав большую часть площади теплообмена и приведя к резкому падению эффективности теплообмена — менее чем до 20 % от расчётного значения.
Эластичность резинового уплотнительного кольца теплообменника служит не только для герметизации, но и обеспечивает важную механическую защиту.
В процессе сборки и затяжки без буферной функции резинового уплотнительного кольца вершины гофров соседних пластин будут напрямую сталкиваться, вызывая локальные вмятины, деформации или даже трещины. Резиновое уплотнительное кольцо ПТУ выступает в роли «гибкой прокладки», позволяя равномерно распределить усилие затяжки по кромкам и угловым участкам пластин.
Во время эксплуатации теплообменники подвергаются микровибрациям, вызванным колебаниями температуры и пульсациями давления. При отсутствии изоляции резиновыми прокладками пластины будут тереться друг о друга, постепенно повреждая поверхностный антикоррозионный слой и вызывая образование питтинга или коррозии под напряжением. Эластомерная структура резиновой прокладки способна поглощать эти микровибрации.
Если материалы пластин ПТП различаются между собой или отличаются от материалов затяжных болтов, в влажной электролитной среде могут образовываться гальванические элементы. Будучи неметаллическим разделителем, прокладка для ПТП может блокировать электрический контур и замедлять электрохимическую коррозию.
Во время пуска, остановки и регулирования нагрузки температура металлических пластин в пластинчатом теплообменнике может изменяться от комнатной температуры до 150 °C и даже выше. Хотя коэффициент теплового расширения металлов невелик, суммарный эффект в крупных теплообменниках может привести к изменению общей длины сборки пластин на несколько миллиметров.
Резиновое уплотнение обладает превосходной способностью к восстановлению после сжатия и низким уровнем остаточной деформации. При тепловом расширении пластин резиновая прокладка дополнительно сжимается; при охлаждении и сжатии резиновая прокладка восстанавливает свою форму, заполняя образовавшиеся зазоры. Эта «динамическая способность сопровождения» недостижима для жёстких прокладок.
Прокладки высококачественных теплообменников разработаны для устойчивости к релаксации напряжений при высоких температуре и давлении, обеспечивая стабильное усилие уплотнения в течение нескольких лет. Некоторые высокопроизводительные прокладки даже оснащены самоподжимающейся конструкцией.
EN
AR
FR
DE
PT
RU
