Кожухотрубный или пластинчатый теплообменник: Сравнение кожухотрубных и пластинчатых теплообменников

Сравнение пластинчатых теплообменников с кожухотрубными теплообменниками

Основными моментами в сравнении этих двух видов теплообменников является то, что пластинчатые теплообменники могут эксплуатироваться гораздо дольше чем кожухотрубные, имеют более высокую эффективность в процессе теплообмена. Также благодаря конструкции пластинчатые теплообменники меньше по габаритам, компактнее и имеют незначительные затраты при эксплуатации.

Сравнительная таблица, приведенная ниже ярко повествует об очевидной разнице между пластинчатыми теплообменниками и кожухотрубными. Последними могут быть как водоводяные подогреватели ВВП, так и пароводяные ПП.

Характеристика	Кожухотрубные теплообменники	Пластинчатые теплообменники
Коэффициент теплопередачи (условно)	1	3 – 5
Разность (возможная) температур теплоносителя и нагреваемой среды на выходе	Не менее 5-10 0С	1 – 2 0С
Изменение площади поверхности теплообмена	Невозможно	Допустимо в широких пределах, кратно количеству пластин
Внутренний объем (условно)	100	1
Соединение при сборке	Сварка, вальцовка	Разъемные, пайка
Доступность для внутреннего осмотра и чистки	Неразборный, труднодоступен, простая замена частей невозможна; возможна только промывка	В случае разборного ТО – легко доступный осмотр, обслуживание и замена любой части, а так же механической промывки пластин.
Время разборки	90 – 120 мин.	15 мин (для разборного)
Материал трубок (пластин)	Латунь или медь	Нержавеющая сталь
Уплотнения	Неразборный. Простая замена невозможна	Уплотнения бесклеевые легко меняются на новые. Жестко зафиксированы в каналах пластины. Отсутствие протечек после механической чистки и сборки, особенно в случае паянных теплообменников
Обнаружение течи	Невозможно обнаружить без разборки	Немедленно после возникновения, без разборки
Подверженность коррозии при температуре более 60 °С	Да	Нет
Чувствительность к вибрации	Чувствителен	Нечувствителен
Вес в сборе (условно)	10 – 15	1
Теплоизоляция	Необходима	Не требуется
Ресурс работы до кап. ремонта	5 – 10 лет	15 – 20 лет
Габариты (условно)	5-6	1
Специальный фундамент	Требуется	Не требуется
Стоимость (условно)	в зависимости от назначения и схемы присоединения 0,75 – 1,0	1,0

Пластинчатые или кожухотрубные теплообменники?

Пластинчатые или кожухотрубные: сравнительный анализ теплообменников

В настоящей статье предпринята очередная попытка осуществить сравнение двух наиболее известных типов теплообменных аппаратов – пластинчатых и кожухотрубных.

За последнее десятилетие благодаря массированной, причем зачастую необективной, рекламе пластинчатых аппаратов, в среде сотрудников, работающих в сфере теплотехники, в т.ч. коммунальной, сформировалось ложное мнение об абсолютном превосходстве пластинчатых теплообменников над кожухотрубными. Впрочем этому не стоит удивляться, т.к. рекламная кампания пластинчатых аппаратов осуществлялась по всем правилам воздействия – она была обширнейшей, постоянной и либо бездоказательной, на уровне заклинаний (например, встречались статьи с названием «Пластинчатые теплообменники – альтернативы нет»), либо псевдодоказательной, рассчитанной в этом случае на недостаток узкоспециальных знаний у специалистов-теплотехников широкого профиля. Настоящим предпринимается попытка восполнить пробел в доказательном ряду сравнений пластинчатых и кожухотрубных теплообменников.

Перечисляя преимущества пластинчатых аппаратов, их апологеты, как правило, выделяют следующие преимущества: небольшой вес, небольшой габаритный объем, тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи, повышенный срок службы, легкость технического обслуживания. О цене предпочитают умалчивать, т.к. она, как правило, в несколько раз превышает цену кожухотрубных аппаратов (здесь и далее речь идет о разборных пластинчатых теплообменниках, т.к. неразборные в условиях СНГ, как правило, предпочитают не применять и, кроме того, они, имея меньшую стоимость, одновременно теряют ряд преимуществ разборных аппаратов – прим. авт.). Итак,

Легенда №1 – небольшой вес

Тезис о незначительном весе пластинчатых теплообменников сформировался в начале 90-х годов прошлого столетия, когда западноевропейские фирмы, придя на рынок стран СНГ, в массовом порядке столкнулись с кожухотрубными аппаратами, использовавшимися в коммунальном хозяйстве Советского Союза и разработанными более полувека тому назад. Грешно было не использовать такой козырь. Но продолжать эксплуатировать эту легенду в настоящее время представляется просто непорядочным (ведь нельзя всерьез предположить, что абсолютно все представители фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников совершенно не следят за событиями, происходящими на соответствующем сегменте научно-технического рынка). А в настоящее время на рынке есть кожухотрубные теплообменники фирмы САТЭКС [1], сравнение с которыми по весу уже не дает столь ошеломляющих преимуществ пластинчатым аппаратам, есть также теплообменники, разработанные ЦКТИ [2, 3], по сравнению с которыми выигрыш по массе у пластинчатых аппаратов становится еще более скромным, и, наконец, есть аппараты ТТАИ предприятия «Теплообмен» [4, 5], сравнивать с которыми пластинчатые аппараты по массе никогда не возьмется ни один представитель фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников, т.к. вес пластинчатых аппаратов будет выглядеть просто пугающе большим.

Для примера приведем конкретные данные по одному из объектов, для комплектации которого были даны предложения по западноевропейским пластинчатым теплообменникам и аппаратам ТТАИ предприятия «Теплообмен».

Для нагрева воды в бассейне требовался теплообменник. Заказчик, выбирая наиболее устаивающий его вариант, выдал исходные данные различным поставщикам (в обоих случаях предусматривалось титановое исполнение): требуется нагревать морскую воду с расходом 9,4 т/ч от 4 оС до 27 оС пресной водой с расходом 10,8 т/ч и температурой на входе в теплообменник 70 оС.

Предложенный для решения этой задачи пластинчатый теплообменник имел сухой вес, равный 120 кг, а теплообменник ТТАИ имел вес, равный 5 кг. Комментарии, наверное, излишни.

Таким образом становится очевидным, что малый вес пластинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными не более, чем легенда.

Легенда №2 – небольшой габаритный объем

Рекламируя преимущества пластинчатых теплообменников, почти всегда подчеркивают такое их достоинство, как небольшой габаритный объем, что позволяет радикальным образом экономить площади, необходимые для размещения теплообменного оборудования и высвобождать их для использования по другому назначению. Для крупных городов, где каждый квадратный метр офисной или торговой площади в центре города стоит немалых денег, это действительно важное качество. Но всегда ли слово «пластинчатый» обеспечивает преимущество по этому показателю по сравнению со словом «кожухотрубный»? Или честнее было бы писать «современный пластинчатый по сравнению с устаревшим, без малого вековой давности разработки, кожухотрубным».

Представляется, что последняя формулировка была бы намного точнее. Впрочем, читатель может судить сам на основании нижеприведенных данных.

Требуется осуществить 2-х ступенчатый нагрев воды горячего водоснабжения, при этом расход нагреваемой воды 8,4 т/ч, температуры нагреваемой воды (последовательно по ступеням) – 5 оС, 43 оС и 55 оС. По греющей среде были заданы следующие параметры: расход через 2-ю и 1-ю ступени соответственно 5,6 т/ч и 15,2 т/ч, температуры греющей среды на входе во 2-ю и 1-ю ступени соответственно – 70 оС и 52 оС.

Для решения стоящей задачи был предложен пластинчатый теплообменник одной из западноевропейских фирм, имеющий габаритный объем, равный 0,19 м3. Решение этой же задачи (при тех же потерях напора) с помощью теплообменников ТТАИ потребовало применения для 1-й ступени аппарата с габаритным объемом 0,03 м3, а для 2-й – 0,007 м3. Как видно, суммарный габаритный объем двух аппаратов ТТАИ в 5,1 раза меньше габаритного объема одного пластинчатого аппарата. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что в данном случае осуществлено заведомо невыигрышное сравнение для аппаратов ТТАИ, т.к. 2-х ступенчатый нагрев конструктивно может быть выполнен в одном пластинчатом аппарате, но на данный момент требует двух аппаратов ТТАИ (сейчас разрабатывается модификация, позволяющая выполнять 2-х ступенчатый нагрев в одном корпусе теплообменника ТТАИ). В тех случаях, где не требуется 2-х ступенчатого нагрева, выигрыш по габаритному объему в случае применения кожухотрубных теплообменников ТТАИ достигает 10 и более раз. И при этом надо еще учесть, что аппараты типа ТТАИ зачастую удобнее компонуются в помещении, что также создает выигрыш по производственным площадям.

Совсем недавно удалось выделить дополнительно 63 м2 торговых площадей в одном из крупнейших торговых центров Киева только благодаря переходу к теплообменникам ТТАИ от предварительно предполагавшихся к установке пластинчатых аппаратов.

Исключительно малый габаритный объем аппаратов ТТАИ, т. е. их псевдоодномерность, открывает неожиданные возможности по радикальной экономии производственных площадей при создании индивидуальных теплопунктов (ИТП). Использование аппаратов ТТАИ позволило применить принципиально новую идеологию создания ИТП, т.н. «планшетные» ИТП. Такие ИТП вообще не занимают места в плане, а распределены по ограждающим конструкциям. Такая идеология по определению недоступна при использовании даже самых современных пластинчатых теплообменников. Для примера на фото 1 показан ИТП Киевской областной дирекции Укрсоцбанка, а на фото 2 – ИТП одного из промышленных объектов в Воронеже.

Приведенные цифровые и визуальные данные подтверждают, что небольшой габаритный объем пластинчатых аппаратов тоже относится к области пусть красивых, но все же легенд.

Легенда №3 – тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи

Описывая положительные потребительские свойства пластинчатых аппаратов, практически всегда отмечают их более высокий коэффициент теплопередачи, обосновывая это развитой турбулизацией потока и тонкостеностью теплопередающих пластин.

Здесь мы вообще сталкиваемся с подменой понятий. Действительно, какое дело потребителю до того, за счет чего необходимый ему предмет (в данном случае теплообменник) имеет те или иные выдающиеся свойства. Ведь покупая автомобиль, мы не интересуемся, например, степенью сжатия рабочей смеси в цилиндре двигателя. Нам важно, чтобы двигатель имел необходимую мощность, потреблял меньше горючего, был более экологически чистым и т.д. и т.п. А за счет чего этого удалось добиться, нас не интересует. Зачем же навязывать потребителю теплообменников информацию о том, за счет чего удалось добиться столь малых массо-габаритных характеристик пластинчатых теплообменников? Не для создания ли псевдонаучного обоснования недосягаемости этих аппаратов другими типами теплообменников?

Впрочем, раз уж тема обозначена и активно обыгрывается, есть необходимость осуществить предметный ее анализ. Итак, главный технический (подчеркнем еще раз – не потребительский) показатель – коэффициент теплопередачи. Сопоставительный анализ этого показателя для современных пластинчатых аппаратов и современных же кожухотрубных аппаратов, выпускаемых различными производителями (кроме аппаратов ТТАИ), уже не дает основания излишне оптимистично оценивать соответствующие значения для пластинчатых аппаратов [6]. Они, как правило, у пластинчатых аппаратов больше, но не настолько, чтобы придавать этому столь большое звучание. Но если же провести сравнение этого показателя пластинчатых теплообменников с теплообменниками ТТАИ, то ситуация и вовсе меняется на противоположную – коэффициенты теплопередачи пластинчатых аппаратов оказываются заметно меньше соответствующих величин аппаратов ТТАИ. Для наполнения этого утверждения конкретикой, приведем в качестве примера коэффициенты теплопередачи, характеризующие теплообменные аппараты для первого описанного в данной статье случая – с подогревом морской воды). Предложенный пластинчатый теплообменник имел значение 5854 Вт/(м2.оС), а аппарат ТТАИ имел значение 8397 Вт/(м2.оС). Превышение почти в 1,5 раза у аппаратов ТТАИ не оставляет никакого морального права говорить о более высоких коэффициентах теплопередачи пластинчатых теплообменников.

Что касается рассуждений о высокой степени турбулизации и малой толщине пластин, то это совсем уж очевидно искусственный прием набора положительных качеств. Во-первых, это еще более узкоспециальные вопросы, чем даже коэффициент теплопередачи, и поэтому никак не долженствующие выходить на уровень потребителя. Во-вторых, специалистам известно, что на сегодня методы турбулизации для труб разработаны не хуже, а даже лучше чем для пластин. Поэтому, в частности, в теплообменниках ТТАИ осуществляется оптимальная турбулизация потока, не уступающая турбулизации в современных пластинчатых аппаратах.

Говорить же об исключительно малой толщине пластин (к слову сказать, почти не влияющей в абсолютном большинстве случаев на коэффициент теплопередачи), достигающей 0,5 мм и даже, в пределе, 0,4 мм [7], тут же упоминая о достаточно высоких давлениях рабочих сред (на уровне 1,6 МПа), представляется даже не достаточно профессиональным. Ведь известно, что цилиндрическая оболочка лучше противостоит избыточным давлениям, чем плоская стенка. И действительно, аппараты ТТАИ уже более 10-ти лет выпускаются с трубками, имеющими толщину стенки 0,3 мм. Очевидно, что это меньше, чем 0,5 мм и даже чем 0,4 мм.

Таким образом, становится ясно, что мнение о высоком коэффициенте теплопередачи пластинчатых теплообменников и об исключительно малых толщинах пластин вероятнее всего осознанно формировалось, как научно-техническая легенда.

Легенда №4 – повышенный срок службы

К существенным преимуществам пластинчатых теплообменников относят их повышенный срок службы. В качестве аргументации используются в основном ссылки на то, что, во-первых, пластины изготавливают из специальной нержавеющей стали, благодаря чему они не корродируют, во-вторых, пластины имеют соответствующий профиль, турбулизирующий поток, что предотвращает образование отложений, и, в-третьих, аппараты снабжаются резиновыми уплотнительными прокладками из резины EPDM , способной выдерживать достаточно высокие температуры [8]. Но предприятием «Теплообмен», как было отмечено выше, уже более 10 лет выпускаются кожухотрубные теплообменники ТТАИ, в которых, во-первых, трубки изготавливаются тоже из нержавеющей стали, причем точно тех же марок, что и пластины в пластинчатых аппаратах, во-вторых, трубки имеют специальный профиль, обеспечивающий такой же эффект турбулизации и предотвращение образования отложений и, в-третьих, для уплотнения используется идентичная по составу силиконовая резина, работоспособная в том же температурном диапазоне. Информация об этом уже много лет дается на многочисленных выставках, семинарах, конференциях и т.д., где принимают участие представители ООО «Теплообмен», а также публикуется в научно-технической периодике [9,10,11].

Следовательно, активно распространяемая информация о повышенном сроке службы пластинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными тоже не более чем легенда.

Легенда №5 – легкость технического обслуживания

В качестве одного из существенных преимуществ пластинчатых теплообменников выделяется такое его свойство, как легкость технического обслуживания. Это действительно важный показатель назначения теплообменников, т.к. не существует техники, которую не требовалось бы обслуживать, а обслуживание на месте эксплуатации, в условиях котельной или энергетического цеха, всегда создает дополнительные сложности. Поэтому возможность разобрать пластинчатый теплообменник и доставить пластины, например, в мастерскую, чтобы их там очистить или заменить, дает этим аппаратам преимущество по сравнению с кожухотрубными, но опять же необходимо подчеркнуть, более полувековой давности, аппаратами. Если не лукавить и осуществлять сравнение с современными кожухотрубными теплообменниками, в частности с аппаратами ТТАИ (кстати, тоже разборными вплоть до извлечения трубного пучка из корпуса [12]), то это преимущество пластинчатых аппаратов также из разряда конкретных переходит в разряд легенд. Дело в том, что при разборке и сборке пластинчатых теплообменников, что приходится выполнять на месте их эксплуатации, зачастую (а применительно к варианту использования клеевых уплотнительных прокладок – всегда) страдают многочисленные резиновые уплотнительные прокладки, имеющие сложную форму, и их требуется заменять. Однако стоимость комплекта таких прокладок сопоставима с ценой нового теплообменника (составляет порядка 30% полной стоимости нового пластинчатого теплообменника). В то же время в теплообменниках ТТАИ резиновые прокладки имеют исключительно простую кольцевую формы, их всего две штуки, да и менять их (если в этом возникнет необходимость) придется не на месте эксплуатации, а в приспособленном для техобслуживания помещении. Обеспечивается это тем, что, как отмечалось выше, теплообменники ТТАИ в среднем в 10 раз легче современных пластинчатых аппаратов. Поэтому всегда, когда возникает необходимость выполнить техобслуживание аппарата, имеется легко реализуемая возможность теплообменник ТТАИ целиком, не разбирая на месте, доставить в специально приспособленное для этого помещение (мастерскую, ремонтный участок и пр.). В соответствующих условиях осуществить необходимые работы и вернуть аппарат на место. Ведь самый тяжелый теплообменник ТТАИ, используемый уже не в ИТП, а в крупных ЦТП, весит порядка 60 кг. Очевидно, что такой теплообменник легко демонтирует и доставит к месту обслуживания бригада из 3-х и даже 2-х человек. Чего уж никак не скажешь про пластинчатый теплообменник весом более полутонны. Значит, его придется все же разбирать, а главное, потом собирать на месте. Это удается успешно сделать далеко не всегда даже специалистам, а штатному персоналу котельных тем более.

Таким образом, информация о легкости выполнения технического обслуживания пластинчатых теплообменников на поверку является тоже легендой.

Эпилог

Вышеперечисленные и ряд не названных, менее популярных легенд, активно пропагандируемых в течение последнего десятилетия, создали миф о выдающихся свойствах зарубежных пластинчатых теплообменников, породивший, с одной стороны, мнение о необходимости применения только таких аппаратов, а с другой стороны, вызвавший к жизни бум по организации сборочных или даже почти полномасштабных производств таких аппаратов. На самом же деле это действительно высокоэффективные и высококачественные теплообменные аппараты, но они не являются панацеей. В ряде случаев их применение оправдано и на сегодня является наиболее оптимальным. Но в большинстве случаев им есть достойная альтернатива и даже больше, зачастую современные кожухотрубные аппараты, превосходят современные пластинчатые теплообменники по всему комплексу потребительских свойств. Десятилетний опыт эксплуатации в условиях СНГ почти двух тыс. теплообменников ТТАИ, выпущенных за это время, позволяет с уверенностью сказать, что утверждение о безальтернативности пластинчатых аппаратов (такие пассажи доводилось встречать в научно-технической периодике) не более чем миф.

Располагая достоверной информацией о состоянии дел в этой области, хочется подчеркнуть, что если бы за минувшее десятилетие хотя бы 10% финансовых средств, ушедших в адрес западноевропейских фирм в оплату за пластинчатые аппараты, были адресованы фирмам, работающим в этом направлении и использующим задел еще советских научных исследований оборонного комплекса, то, может быть, и не родился бы тот миф, развенчанию которого посвящена настоящая статья и на сегодня применялись бы и высокоэффективные пластинчатые, и массово применялись бы не менее высокоэффективные кожухотрубные аппараты отечественной разработки Впрочем, еще не все потеряно.

Источник статьи: http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=4363

01.02.2018

Перейти к полной версии Перейти к мобильной версии

7 главных причин не покупать

Как два наиболее распространенных теплообменника, пластинчато-рамный и кожухотрубный, оба могут многое предложить, когда вам нужно нагреть или охладить продукт во время обработки. Теплообменники работают путем передачи тепла от одной среды к другой через трубы или пластины.

Однако в некоторых случаях пластинчатые теплообменники (ПТО) имеют ряд преимуществ по сравнению с кожухотрубными конструкциями. я В этом посте мы обсудим требования к приложениям, которые делают PHE правильным выбором.

Что такое пластинчатый теплообменник?

Пластинчатые теплообменники выполняют несколько важных функций в производстве продуктов питания, молочных продуктов, напитков и фармацевтических препаратов:

• Изменение и поддержание постоянной температуры для пастеризации
• Передача тепла без загрязнения нагретых жидкостей теплоносители в повторяющихся циклах
• Вода для нагрева и чистящие жидкости для использования при эффективной безразборной очистке (CIP)
• Обеспечение точного контроля температуры на этапах санитарной обработки

В следующих разделах мы покажем вам, как пластинчатый теплообмен представляет собой пластинчатый теплообмен P. E.R.F.E.C.T. выбор для вашего следующего решения по теплопередаче.

1. P Падение давления ниже
2. E Эффективность
3. R Расширенное обслуживание
4. F Отпечаток Меньше
5. E Расширяемость
6. C Капитальный расход
7. T Типы пластин

Типы пластин Более эффективная площадь поверхности для теплопередачи, чем у корпусов ПТО.

1. Падение давления ниже

Из-за меньшей площади, требуемой для ПТО, конструкции ПТО обычно имеют общее падение давления значительно ниже, чем у трубчатых, разработанных для тех же спецификаций. Этот более низкий перепад давления повышает общую энергоэффективность ПТО по сравнению с трубчатым теплообменником.

Пластинчатые теплообменники до пяти раз эффективнее кожухотрубных. Во многих случаях вы можете использовать больше тепла, заменив существующие кожухотрубные модели компактными пластинчатыми и рамными теплообменниками.

Ряд пластин в пластинчато-рамном теплообменнике создает уплотненные пространства между пластинами. В этих пространствах чередуются две жидкости — одна горячая и одна холодная.

Конструкция обеспечивает очень высокую эффективность теплопередачи, так как площадь поверхности пластин намного больше, чем у кожухотрубных конструкций, занимающих то же место.

Рис. 1. Конструкция обеспечивает очень высокую эффективность теплопередачи, поскольку площадь поверхности пластин намного больше, чем у кожухотрубных конструкций, занимающих то же пространство.

2. Эффективность

Как правило, пластинчатый теплообменник является правильным выбором, поскольку он является наиболее эффективным и наименее дорогим вариантом.

Пластинчатые теплообменники до пяти раз эффективнее кожухотрубных.

• Более высокие коэффициенты теплопередачи могут быть достигнуты за счет гофрированных пластин и более высоких скоростей
• Более близкие температуры из-за чисто противоточного течения, обеспечивающие большую теплопередачу
• Возможен более высокий уровень регенерации благодаря этим более близким температурным приближениям

Ряд прокладок в пластинчатом теплообменнике создает пространство и пути потока между пластинами. В этих пространствах чередуются две жидкости — горячая и холодная (рис. 1).

Общий коэффициент теплопередачи (значение U)

Коэффициент теплопередачи описывает тепловую энергию, передаваемую двумя конструкциями (PHE по сравнению с кожухотрубным, рис. 2, ниже). Коэффициент является множителем в уравнении теплопередачи, поэтому большее число означает, что теплопередача больше. ПТО достигают своих улучшенных коэффициентов теплопередачи при гораздо меньшей занимаемой площади и меньшем весе, чем их кожухотрубные аналоги.

	Общий коэффициент теплопередачи – U –
Теплообмен жидкость-жидкость	Heat Transfer Coefficient W/(m 2 K)	Btu/(ft 2 °F h)
Shell and Tube	150-1200	25-200
Пластинка и рама	1000-4000	150-700

Рис. 2. ЗАПИСЬ. (Источник: The Engineering Toolbox)

Основные характеристики обрабатываемых жидкостей

Теплопередача внутри теплообменника приводит к изменению температуры обеих жидкостей, понижая температуру более теплой жидкости и повышая температуру более холодной жидкости.

Свойства жидкости частично определяют тип теплообменника для применения.

Типы жидкостей

• Вода
• Масла
• Молоко
• Косметика
• Фармацевтика

Термические свойства жидкостей

• Температура
• PH
• Скорость потока
• Коррозов
• Взыскализация

3. Снижение для технического обслуживания. поддержание. Пластины

легко доступны для осмотра или очистки на месте. Интервалы очистки зависят от степени загрязнения или образования накипи.

Пластинчатые теплообменники намного проще в обслуживании и эксплуатации, чем кожухотрубные, потому что их проще разобрать и осмотреть. Вы можете легко снимать пластины для обслуживания или ремонта, тогда как кожухотрубные модели более трудоемки и труднее получить доступ к внутренней части.

Отложения продукта или накипь на поверхностях снижают тепловую эффективность теплообменника. Из-за меньшей модульной конструкции пластинчатых и рамных теплообменников их чистить быстрее и легче, чем более крупные кожухотрубные устройства.

4. Меньшая занимаемая площадь

Поверхность пластинчатого теплообменника компактна благодаря укладке пластин друг на друга. Такая компоновка уменьшает занимаемую площадь пластинчатого теплообменника по сравнению с трубчатым теплообменником даже для блоков с одинаковой площадью поверхности. Как показано на рис. 5, компактный размер пластинчатого теплообменника также важен для приложений с ограниченным пространством.

Рис. 5. Меньшая занимаемая площадь и большая масштабируемость делают пластинчатые теплообменники лучшим выбором в тех случаях, когда пространство ограничено или требуется гибкость масштабирования.

5. Возможность расширения

Если существует вероятность увеличения теплопередающей способности, пластинчатые теплообменники являются отличным выбором, поскольку вы можете легко изменить производительность, добавляя или удаляя пластины. Планирование будущего расширения включает в себя определение размера пластинчатого теплообменника для его первоначального режима работы, а также запас места для пластин и простоту установки на месте. Емкости кожухотрубных не могут быть изменены.

Техническое примечание: Добавление пластин к ПТО снижает перепад давления при одинаковом расходе, если количество каналов (количество пластин в каждом направлении) увеличивается, а проходы (переменные направления потока) остаются прежними, аналогично происходит при увеличении диаметра трубы. Напротив, добавление проходов увеличивает падение давления, аналогично тому, что происходит при увеличении длины трубы (рис. 4).

Добавление каналов

Добавление проходов

Рис. 4. Добавление пластин к ПТО уменьшает падение давления, а добавление проходов увеличивает падение давления.

6. Капитальные затраты

Стоимость владения всегда является решающим фактором в процессе принятия решений. Пластинчатый теплообменник является наиболее экономичным вариантом, поскольку он может обеспечить высокие коэффициенты теплопередачи — с чистым противотоком — обеспечивая наиболее эффективную теплопередачу и наименьшую площадь поверхности. Стоимость обслуживания также достаточно низкая, особенно по сравнению со скребковыми теплообменниками. Основные расходы — это замена прокладок и, иногда, пластин.

Близкий температурный подход, означающий, что холодная жидкость нагревается до температуры, которая очень близка к температуре поступающей горячей жидкости, обеспечивает большую регенерацию и рекуперацию тепла, что делает пластинчатый теплообменник хорошим вариантом . Меньшая разница температур между продуктом и средой также предотвращает пригорание продуктов с содержанием сахара или белка от умеренного до высокого.

В дополнение к капитальным затратам на оборудование, капитальные затраты могут включать доставку, погрузочно-разгрузочные работы, установку и техническое обслуживание в течение всего срока службы устройства.

7. Типы пластин

Пластинчатые и рамные теплообменники можно использовать с продуктами различной вязкости.

• Для вязких продуктов ПТО требует правильного выбора пластины.
• Для продуктов с твердыми частицами для ПТО требуется специальная пластина с низкими контактными точками и/или более широким зазором.

В тех случаях, когда ПТО испытывает трудности при работе с вязкими продуктами, обычно это происходит потому, что изначально он был разработан для использования с жидкостями с очень низкой вязкостью, а затем использовался с высоковязкими продуктами.

ПТО можно адаптировать для продуктов с большей вязкостью или частицами путем замены шевронных пластин со стандартным зазором (3-5 мм) на пластины с широким потоком для мелкодисперсных частиц (такой же зазор, но меньше точек контакта, чем у шевронных пластин) или с широким зазором (до 8 мм), которые могут обрабатывать более крупные частицы и более высокую вязкость. На рис. 3 показан диапазон вариантов выбора ПТО и зазоров между пластинами в зависимости от длины волокна продукта, плотности целлюлозы и вязкости.

Стандартный разрыв пластины
Все каналы имеют одинаковый размер

Односторонний широкий зазор
Один очень широкий канал для волокнистой/грязной жидкости (A) и один канал для неволокнистой жидкости (B) Двойной

3 1 односторонний WideGap
Два широких канала для волокнистых/грязных жидкостей (C)

15 15 15 9016 9016

Средний разрыв

Размер частицы

Длина волокна

Цепульни. 2,4-3,95 мм

диам. 0,5 мм

1 мм

2

00000108

Typical Sanitary Plate

3.95mm

Dia 0.5mm

1mm

3

5000

Low Contact Point Plate

До 8 мм

DIA 0,5 мм

5mm

7

1000

. свойства и другие требования к обработке. Пластинчатые теплообменники не ограничиваются только одним типом пластин.

Типичные пластинчатые теплообменники для жидкостей с низкой и средней вязкостью:

• Молоко и молочная пастеризация
• Ультравысокотемпературная стерилизация
• Пастеризация напитков и энергетических напитков
• Стандартная пастеризация и пастеризация соков и пивного сусла
• пастеризация и охлаждение
• Обработка жидких яиц
• Обработка бутилированной воды
• Супы, соусы и нагревание крахмала
• Нагревание и охлаждение кетчупа и горчицы

Несмотря на преобладание кожухотрубчатых и трубчатых теплообменников, пластинчато-рамные теплообменники всегда будут наиболее эффективной и экономичной формой теплопередачи для продуктов с мелкими частицами и вязкостью от низкой до средней.

~ Мелисса Фрайер, менеджер по развитию бизнеса санитарного теплообмена, Альфа Лаваль

Резюме: Преимущества и недостатки пластинчатых и рамных теплообменников

Преимущества

• Относительно недорогой по сравнению с другими конструкциями
• Отличная способность CIP
• Простота очистки и обслуживания
• Высокая регенерация тепла
• Высокая турбулентность
• Сменные прокладки трубчатые конструкции

Недостатки

• Относительно низкая рабочая температура
• Стоимость обслуживания из-за прокладок
• Не для использования с продуктами очень высокой вязкости или с очень крупными частицами

Руководство по выбору подходящего теплообменника

Это руководство предназначено для переработчиков, руководителей производства и инженеров-механиков, чтобы помочь им в процессе выбора теплообменника.

Руководство по выбору правильного теплообменника

Прочесть руководство

Следующие шаги

Как вы видели, пластинчатые и рамные теплообменники обладают целым рядом преимуществ по сравнению с кожухотрубными конструкциями. Однако, даже с этими знаниями, сделать правильный выбор для вашего процесса все еще может показаться сложной задачей. Мы здесь, чтобы помочь!

Нужны ли вам детали для поддержания работы ваших текущих установок, прямая замена изношенного или неэффективного теплообменника или новая установка для нового процесса, CSI может вам помочь.

Чтобы узнать, как мы можем помочь, свяжитесь с нами сегодня!

Свяжитесь с нами

Соавтор

Мелисса Фрайер (Melissa Fryer) — менеджер по развитию бизнеса в области санитарного теплообмена в группе Альфа Лаваль, занимающейся теплообменом пищевых продуктов. Мелисса получила степень бакалавра. имеет степень в области химического машиностроения Государственного университета Нью-Йорка в Буффало и обладает более чем 25-летним опытом определения, расчета и устранения неполадок теплообменников на рынке продуктов питания, напитков и молочных продуктов. Мелисса фокусируется на инженерных решениях для удовлетворения потребностей клиентов и обладает обширными знаниями и страстью к этой отрасли.

О CSI

Компания Central States Industrial Equipment (CSI) является лидером в области дистрибьюции гигиенических труб, клапанов, фитингов, насосов, теплообменников и расходных материалов для техобслуживания для гигиеничных промышленных процессоров с четырьмя распределительными предприятиями в США. CSI также обеспечивает детальное проектирование и исполнение для гигиенических технологических систем в пищевой, молочной промышленности, производстве напитков, фармацевтике, биотехнологии и производстве средств личной гигиены. Специализируясь на технологических трубопроводах, запуске систем и системах очистки, CSI использует технологии, интеллектуальную собственность и отраслевой опыт для решения технологических проблем. Дополнительную информацию можно найти на сайте www.csidesigns.com.

кожухотрубного или пластинчатого типа?

Если вы когда-либо исследовали продукты с жидкостным охлаждением, вы могли столкнуться с двумя вариантами: кожухотрубными или пластинчатыми теплообменниками. И кожухотрубные, и пластинчатые теплообменники работают по одним и тем же принципам, обмениваясь теплом между двумя жидкостями за счет теплопроводности, но с очень разными методами конструкции. Решить, что лучше для вас, может быть сложно, если вы не понимаете преимуществ любого дизайна.

 

Кожухотрубчатые теплообменники

Состоящие из пучка маленьких трубок внутри большого цилиндра (или корпуса). Кожухотрубчатые теплообменники представляют собой простую, но эффективную конструкцию, принципы которой известны уже более 100 лет. лет (см., например, строительство парового котла). Они могут быть изготовлены по низкой цене даже при небольших объемах благодаря их простоте и гибкости. Они идеально подходят для применений, где требуется регулярное техническое обслуживание и ремонт, например, в морской среде, поскольку большинство конструкций легко демонтировать.

Преимущества кожухотрубных теплообменников;

• Небольшие конструкции могут быть дешевле
• Гораздо проще в обслуживании
• Кольцевые уплотнения также удешевляют их обслуживание
• Лучшее решение для охлаждающей жидкости с морской водой или других жидкостей, подверженных риску засорения в узких местах
• Может предоставить лучшие варианты установки (трехпроходные, двухпроходные конфигурации коллектора и т. д.)
• Идеальное решение для гидравлических агрегатов, горнодобывающей техники, судов с морской водой и обогрева плавательных бассейнов.

 

 

Пластинчатые теплообменники

Хотя принцип работы пластинчатых теплообменников очень похож на кожухотрубный, их конструкция сильно отличается. Вместо пучка труб в пластинчатых теплообменниках используется несколько слоев плоских пластин, уложенных друг на друга, чтобы создать серию каналов для протекания жидкостей. Они часто могут быть более компактными, а иногда и более дешевыми, чем кожухотрубные, но не обладают такой гибкостью конструкции, как кожухотрубные. Однако их полностью изготовленная из нержавеющей стали конструкция делает их идеальными для таких применений, как пищевая промышленность и фармацевтическое производство.

 

Преимущества пластинчатых теплообменников;

• Более компактный дизайн
• Более дешевый вариант, когда требуется нержавеющая сталь
• Возможности для более высокого рабочего давления
• Возможность работы при более высоких температурах
• Идеально подходит для небольших систем централизованного теплоснабжения, охлаждения напитков, пищевой и фармацевтической промышленности, а также для систем охлаждения масла с низкими нагрузками.