A Сварной пластинчатый теплообменник представляет собой группу сложенных друг на друга гофрированных металлических пластин ПТП. Эти пластины обычно штампуются в гофрированную форму для повышения конструкционной прочности и увеличения площади поверхности теплопередачи. В отличие от разборных пластинчатых теплообменников с прокладками, в сварном ПТП края каждой пары пластин плотно герметизируются между собой методом лазерной сварки, образуя независимый пластинчатый блок. Затем такие пластинчатые блоки свариваются между собой для формирования каналов, по которым попеременно проходят горячая и холодная рабочие среды. Весь набор пластин заключён в прочную раму или корпус (обычно из углеродистой или нержавеющей стали), а герметизация между набором пластин и рамой может осуществляться с помощью нескольких уплотнительных колец O-образного сечения или полностью сварной конструкцией.
Сварной пластинчато-рамный теплообменник работает по принципу косвенного теплопереноса, при котором горячая и холодная жидкости текут в противоположных направлениях по независимым каналам, разделённым металлическими пластинами, обмениваясь теплом через стенки пластин.
1.1 Конструкция проточного канала
Пластинчатые сборки тщательно спроектированы таким образом, чтобы образовать две полностью независимые замкнутые системы проточных каналов. Одна жидкость поступает в каждый второй канал, а другая — в смежный канал. Поскольку края пластин полностью сварены, две жидкости никогда не смешиваются внутри устройства.
1.2 Процесс теплопередачи
По мере того как высокотемпературная жидкость проходит через гофрированные пластины, она передаёт своё тепло стенкам пластин. Тепло быстро проводится через чрезвычайно тонкую пластину пластинчатого теплообменника (PHE Plate) от стороны с высокой температурой к стороне с низкой температурой. Низкотемпературная жидкость движется по другой стороне пластины, поглощая тепло, передаваемое через стенки пластин.
1.3 Повышение турбулентности
Специальная гофрированная структура на пластинах играет ключевую роль. При протекании жидкости через эти гофры создаются высокие уровни турбулентности и вторичного потока. Эта турбулентность нарушает ламинарный пограничный слой у стенки, тем самым повышая коэффициент конвективной теплопередачи. По сравнению с традиционными гладкими кожухотрубными теплообменниками его эффективность теплопередачи может быть увеличена в 4–5 раз.
Сварной пластинчатый теплообменник сочетает преимущества пластинчатых и кожухотрубных теплообменников и обладает следующими существенными преимуществами:
2.1 Высокая термостойкость и прочность на давление
Устранение неметаллических прокладок между пластинами позволяет выдерживать более высокие рабочие температуры и давления. Обычно он подходит для диапазона температур от −200 °C до +450 °C и диапазона давлений от полного вакуума до 50 бар и выше.
2.2 Чрезвычайно высокая тепловая эффективность
Высокая турбулентность, вызванная гофрированными пластинами, приводит к чрезвычайно высокому коэффициенту теплопередачи, что означает, что для достижения такой же нагрузки по теплопередаче, как у традиционных теплообменников, требуется значительно меньшая площадь теплопередачи. Одновременно достигается минимальная разность температур между горячей и холодной средами на выходе — всего 2–3 °C, что обеспечивает превосходное восстановление энергии.
2.3 Компактная конструкция
Высокая эффективность теплопередачи напрямую обеспечивает меньшие габариты оборудования. Сварные пластинчатые теплообменники, как правило, очень компактны, занимают мало места и имеют небольшой вес. Их можно даже устанавливать непосредственно на вершине ректификационных колонн или подвешивать на несущих конструкциях, что существенно экономит пространство и затраты на монтаж.
2.4 Подходит для агрессивных сред
Благодаря отсутствию уплотнительных прокладок оборудование демонстрирует отличную совместимость с широким спектром химических веществ, растворителей, углеводородов и коррозионно-активных сред, полностью исключая риск коррозии или набухания прокладок.
2,5 простого технического обслуживания
The Теплообменник типа BLOC имеет съёмные боковые пластины. Снятие этих боковых пластин обеспечивает полный доступ к группе пластин для механической очистки или осмотра, устраняя трудности, связанные с очисткой традиционных полностью сварных теплообменников.
| Измерение сравнения | Сварной пластинчатый теплообменник | Сплошный теплообменник | Кожухотрубный теплообменник |
|---|---|---|---|
| Принцип работы | Лазерно-сварные пластины образуют герметичные гофрированные каналы, по которым теплоносители движутся в противоточных направлениях для передачи тепла. | Резиновые прокладки обеспечивают герметизацию пластин, позволяя теплоносителям циркулировать между ними в противоточном или смешанном режимах. | Теплоносители циркулируют отдельно по трубному и межтрубному пространствам, осуществляя теплообмен через стенки труб. |
| Устойчивость к температуре | Отлично. Подходит для работы при высоких температурах, обычно в диапазоне от −200 °C до +450 °C. | Ограничено. Ограничено термостойкостью материала прокладок, обычно до 160–180 °C. | Отлично. Подходит для работы при чрезвычайно высоких или низких температурах в широком диапазоне. |
| Сопротивляемость давлению | Хорошо. Обычно до 3,0–4,0 МПа; в специальных конструкциях возможны более высокие давления. | Умеренно. Ограничено герметичностью прокладок и прочностью рамы, обычно ≤ 2,5 МПа. | Отлично. Спроектированы для применения при очень высоком давлении. |
| Эффективность теплопередачи | Очень высокая. Гофрированные пластины создают сильную турбулентность, минимальная разность температур может составлять всего 2–3 °C. | Очень высокая. Также выигрывает от турбулентного течения и высоких коэффициентов теплопередачи. | Ниже. Обычно требует большей площади поверхности теплообмена из-за более низких коэффициентов теплопередачи. |
| Компактность | Компактный. Большая площадь теплообмена на единицу объёма, меньшая занимаемая площадь и меньший вес. | Очень компактный. Наибольшая площадь теплообмена на единицу объёма и наиболее рациональное использование пространства. | Громоздкий и тяжёлый. Меньшая площадь теплообмена на единицу объёма и большие габариты при монтаже. |
| Уплотнение и риск утечки | Отлично. Уплотнительные прокладки отсутствуют, риск внутренней утечки чрезвычайно низок; идеально подходит для воспламеняющихся, взрывоопасных или токсичных сред. | Повышенный риск. Несколько уплотнительных прокладок со временем могут стареть и вызывать утечки. | Низкий риск. Утечки возникают в основном в местах соединения трубной решётки, однако в целом ниже, чем у пластинчатых теплообменников с прокладками. |
| Уборка и обслуживание | Умеренная сложность — высокая сложность. В основном очистка осуществляется химическими методами. Некоторые конструкции типа BLOC позволяют открывать межтрубное пространство для очистки. | Отлично. Пакет пластин легко разбирается для механической очистки и регулировки количества пластин. | Умеренная сложность. Трубное пространство можно очищать механическим способом, а межтрубное — обычно химическим. |
| Совместимость со средой | Широкий диапазон. Высокая стойкость к коррозии благодаря множеству вариантов материалов. Подходит для растворителей, масел и химических веществ, которые могут повредить уплотнительные прокладки. | Ограниченный. Не подходит для жидкостей, разрушающих или растворяющих резиновые прокладки, например, сильных растворителей, кислот, щелочей или ароматических соединений. | Очень широкий. Совместим с большинством жидкостей. |
| Начальные затраты | Средний до высокого. Выше, чем у пластинчатых теплообменников с прокладками, но обычно ниже, чем у теплообменников типа «труба в трубе» из высоколегированных сплавов. | Низкий. Стандартизированное производство обеспечивает самую низкую стоимость на единицу площади теплопередачи. | Высокий. Требует больше материалов и сложного производства, особенно при использовании специальных сплавов. |
| Долгосрочные эксплуатационные расходы | Средние. Основные затраты связаны с химической очисткой и потенциальным ремонтом сварных швов. | Более высокие. Прокладки необходимо регулярно заменять, а разборка увеличивает трудозатраты. | Средние. Стабильные эксплуатационные расходы, однако ремонт закупорки труб может снизить эффективность. |
Благодаря высокой производительности сварные пластинчатые теплообменники широко применяются в различных тяжёлых промышленных областях:
3.1 Нефтехимия и нефтепереработка
Используются для нагрева, охлаждения, конденсации и повторного кипячения в таких процессах, как предварительный нагрев сырой нефти, системы аминовых растворов (охлаждение/повторное кипячение), конденсаторы верхней части фракционирующих колонн, установки риформинга и гидрокрекинга.
3.2 Химическая промышленность
Широко применяется для регулирования температуры в производственных процессах органических химикатов (например, олефинов и ароматических соединений), промежуточных продуктов (например, акриловой кислоты) и полимеров (например, полипропилена).
3.3 Энергетика и электрогенерация
Используется в качестве теплообменников для утилизации тепла, охладителей в системах замкнутого цикла охлаждающей воды и промышленных тепловых насосов; также играет ключевую роль в новых областях, таких как водородная энергетика (например, охлаждение газа при производстве «зелёного» водорода).
3.4 Металлургия и тяжёлая промышленность
Применяется для охлаждения гидравлического масла, смазочного масла и различных технологических вод охлаждения.
3.5 Пищевая и фармацевтическая промышленность
Специально разработанные модели (например, с гладкими пластинами для предотвращения отложения веществ) подходят для применений с чрезвычайно высокими требованиями к гигиене и частой мойкой.
3.6 ОВКВ и централизованное теплоснабжение
Используется для централизованного теплоснабжения, приготовления горячей воды в крупных зданиях и утилизации тепла отходящих газов.
EN
AR
FR
DE
PT
RU
