Вступ
Тема реферату з дисципліни «Машини та апарати хімічнихвиробництв» — «Конструкції пластинчастих теплообмінних апаратів».
Теплообмінні апарати різнихконструкцій широко застосовують в хімічній, нафтопереробній, харчовій та іншихгалузях промисловості.
Прагнення інтенсифікуватипроцеси конвективного теплообміну та створити найтехнологічніші у виготовленніта економічні теплообмінні апарати призвело до швидкого удосконалення їхконструкцій, виготовлених з листового прокату.
Найбільш прогресивними в цейчас є пластинчасті теплообмінні апарати, складальні одиниці та деталі якихповністю уніфіковані і виготовляються переважно штампуванням та зваркою. Цестворює можливості економічного масового виготовлення цих апаратів примінімальній металоємкості.
Все більше застосування у промисловостізнаходять також спіральні теплообмінні апарати, які у багатьох випадкахзамінюють широко відомі кожухотрубчасті теплообмінні апарати.
До теплообмінних апаратівпред’являються такі вимоги:
– забезпечення найбільшвисокого коефіцієнта теплопередачі при якомога меншому гідравлічному опору;
– компактність та найменшавитрата матеріалів на одиницю теплової продуктивності апаратів;
– надійність та герметичністьу поєднанні з розбірністю та доступністю до поверхні теплообміну длямеханічного очищення її від забруднень;
– уніфікація складальниходиниць та деталей та технологічність виготовлення широких рядів поверхоньтеплообміну для різного діапазону робочих температур та тисків.
Із-за великої різноманітностівимог, які пред’являються до теплообмінних апаратів, економічно невигідно, ачасто і взагалі неможливо обмежитись будь-якою однією з їх конструкцій.
Пластинчасті та спіральнітеплообмінні апарати у багатьох випадках найбільш ефективно задовольняютьпотреби різноманітних виробництв.
Конструкції пластинчастихтеплообмінних апаратів
1 Класифікація пластинчастихтеплообмінних апаратів
Поверхня теплообмінупластинчастих теплообмінних апаратів представляє собою набір тонких штампованихтеплопередавальних пластин з гофрованою поверхнею. Потік робочого середовища вканалах, які створені пластинами, піддається штучній турбулізації при порівняноневеликих витратах енергії. Оптимальні розміри каналів для робочих середовищ, атакож різні варіанти компоновки цих каналів дозволяють інтенсифікувати процестеплопередачі в два–три рази порівняно з теплопередачею в кожухотрубчастих теплообміннихапаратах. В розбірних та напіврозбірних конструкціях розборку та складанняапаратів при очищенні теплопередавальних поверхонь від забруднень можназдійснювати швидко і при мінімальних витратах праці. При ремонті апаратів такожне потрібні великі зусилля (спрацьовані прокладки та пластини замінюютьзапасними).
Пластинчасті теплообмінніапарати мають різну степінь доступу до механічного очищення та огляду поверхнітеплообміну: у розбірних апаратів пластини відокремлені одна від іншоїпрокладками, у напіврозбірних апаратів пластини попарно зварені, і доступ доповерхні теплообміну можливий лише збоку ходу одного з робочих середовищ; унерозбірних апаратів всі пластини зварені між собою; і тому доступу в каналидля їх механічного очищення немає. Очищення таких апаратів здійснюєтьсяпромивкою хімічними розчинниками.
Пластинчасті теплообмінніапарати можна класифікувати таким чином:
– за конструкцією – нарозбірні, напіврозбірні (зі здвоєними пластинами) та нерозбірні (зварні)апарати;
– за призначенням – натеплообмінники, холодильники, конденсатори та випарники.
Пластинчасті теплообмінніапарати призначені для передачі тепла від гарячого робочого середовища дохолодного через теплопередавальну поверхню. Поверхні теплообміну в цих апаратахвиготовляють з корозійностійкої сталі та титану.
Розбірні теплообмінні апаратиможуть працювати при тиску від 0,002 до 1 МПа і температурі робочих середовищ від–20 до +180 °С. Площа поверхні теплообміну їх становить від 1 до 800 м2.
Розбірні та апарати зі здвоєнимипластинами (напіврозбірні) призначені для роботи при тиску від 0,002 до 1,6 МПапо звареній порожнині і від 0,002 до 1 МПа – по розбірній порожнині і температуріробочих середовищ від –20 до +200 °С. Площа поверхні теплообміну їх становить від12,5 до 320 м2.
Нерозбірні (зварні) апарати призначенідля роботи при тиску від 0,0002 до 4 МПа і температурі робочих середовищ від –70до +300 °С. Площа поверхні теплообміну їх становить від 100 до 500 м2.
2 Галузь застосування пластинчастихтеплообмінних апаратів
Пластинчасті теплообмінні апаратихарактеризуються високою інтенсивністю процесів тепловіддачі та теплопередачі припомірних гідравлічних опорах. Їх можна застосовувати для рекуперації тепла між потокамиробочих середовищ для нагріву, охолодження, конденсації та випарювання рідин, парівта їх сумішей. Ці апарати можуть бути двопоточними та багатопоточними, тобто можутьзастосовуватися для теплообміну між трьома та більшою кількістю середовищ в одномуапараті.
В цих апаратах теплообмін здійснюєтьсяміж робочими середовищами: рідина-рідина, пара-рідина, пара+газ-рідина, газ-рідина,газ-газ.
Розбірні теплообмінні апаратиможна застосовувати для теплової обробки суспензій з твердими частинками розміромне більше 4мм. При відкладенні забруднень на теплопередавальних поверхнях можнаперіодично переключати канали на робочі середовища, які очищують поверхні від забрудненьбез розборки апарата.
Розбірні теплообмінні апаратине призначенні для роботи з вибухонебезпечними середовищами групи 1 по ГОСТ 12.1.007-76.
Нерозбірні пластинчасті теплообмінніапарати служать для роботи з робочими середовищами, які не утворюють на теплопередавальнихповерхнях труднорозчинних забруднень та піддаються хімічній промивці.
Пластинчасті теплообмінні апаратиможна використовувати для теплової обробки рідин з кінематичною в’язкістю від 0,2ּ10-6 до 6ּ104 м2/с.
3 Конструкції розбірних та напіврозбірнихпластинчастих теплообмінних апаратів
В теплопередавальних пластинахрозбірних апаратів по їх контуру передбачено паз, у якому закріплені ущільнювальніпрокладки з гум спеціальних теплостійких марок. Пластини установлюють на раму теплообмінника,яка складається з кількох штанг, рухомих та нерухомих плит із затискними гвинтами.Нерухома плита звичайно закріплена до полу, рухома – на ролику підвішена до верхньоїштанги та може рухатися по ній. На плитах розміщуються штуцери для приєднання технологічнихтрубопроводів.
При однопакетному компонуванніпластин допускається установка усіх чотирьох штуцерів на нерухомій плиті, що полегшуєексплуатацію апарата.
На апараті може бути установленобільше чотирьох штуцерів, наприклад, для відведення несконденсованих газів, зливупродуктів тощо.
Розбірні теплообмінні апаратиустановлюють на консольній рамі (виповнення 1), на двохопорній рамі (виповнення2), на трьохопорній рамі або рамі з нерухомою опорою усередині (виповнення 3).
Основна деталь розбірного пластинчастоготеплообмінного апарата – гофрована теплопередавальна пластина.
В каналах апарата, які складаютьсяз пластин, передбачені точки опори гофр, що дозволяє витримувати в апараті різницютисків з обох боків пластини, а також підвищений внутрішній тиск у каналах при збереженнігерметичності.
Група платин, що утворює системуканалів, у яких робоче середовище рухається лише в одному напряму, складає пакет.
Один або кілька пакетів, стиснутихміж нерухомою та рухомою плитами, створюють секцію. При складанні пакету пластиниповернуті одна відносно другої на 180°, причому усі гумові прокладки розташовуютьсяз боку рухомої плити. У кутах пластин розміщуються отвори для проходження робочихсередовищ.
У проміжних і кінцевих пластинахможе бути одно, два або три отвори, кількість яких визначають відповідно схемі компоновкипластин в теплообміннику.
Кожна пластина в працюючому апаратіомивається двома середовищами: з одного боку – охолоджуваним, з другого – нагрівним.Середовища, які протікають поперек гофрів, турбулізуються, що сприяє інтенсифікаціїтеплообміну. Простірна схема руху робочих середовищ в однопакетному пластинчастомутеплообмінному апараті приведена на рисунку 1.
/>
Рисунок 1 – Простірна схема рухуробочих середовищ в однопакетному пластинчастому теплообмінному апараті
При формах та розмірах гофр, прийнятихдля промислових пластинчастих теплообмінних апаратів, вже при Re>50–200 стабілізаціяпотоку порушується, потік становиться турбулентним. Порушення стабілізації граничногопідшару сприяє підвищенню інтенсивності тепловіддачі. При роботі на середовищахтипу вода-вода коефіцієнт теплопередачі складає 3000–5000 Вт/(м2·К).
При компонуванні пластинчастихрозбірних теплообмінних апаратів за схемою, визначеною розрахунком, можна отриматиоптимальну кількість каналів в пакеті та пакетів в секції для кожного робочого середовища.
Компоновку теплообмінного апаратаможна змінити відповідно до конкретної кількості кожного з робочих середовищ, напорута заданому тепловому режиму, завдяки чому характеристику апарата можна наблизитидо оптимальної та підвищити коефіцієнт теплопередачі.
Компоновку пластин в апараті танапрям руху робочих середовищ зображають на схемах, що складаються відповідно тепловимта гідродинамічним розрахункам. Схему найпростішого пластинчастого теплообмінногоапарата (рисунок 1), який складається з п’яти пластин, що формують по два паралельнихканали для кожного робочого середовища, умовно представляють дріб’ю
Сх/>
Теплообмінні апарати промисловогопризначення часто мають більш складні схеми компоновки каналів та теплопередавальнихповерхонь.
На рисунку 2 наведена схема компоновкипластин у два симетричних пакети для охолоджуваного та нагрівного робочих середовищ,тобто при однакової кількості каналів у кожному пакеті для кожного робочого середовища.Для кожного робочого середовища можна застосувати різні варіанти компоновки пластин.
Робоче середовище через вхіднийштуцер поступає у подовжній колектор, створений кутовими отворами та прокладкамистиснутих у пакет пластин, і рухається по ньому до пластини з непросіченим місцемдля кутового отвору З колектора, далі робоче середовище проходить у міжпластинчастіканали через ділянки, на яких відсутні ущільнювальні прокладки. У кожному колекторіці ділянки розташовані через одну пластину, завдяки чому створюється система гарячихта холодних каналів. Після проходження міжпластинчастих каналів робоче середовищепопадає у протилежний колектор і виводиться з апарата або проходить у наступнийпакет.
/>
Рисунок 2 – Схема компоновки пластину два симетричних пакети
І – 1–9 – нумерація каналів; ІІ –1–9 –нумерація пластин; а – отвір з ущільнювальним гумовим кільцем; b – непросіченемісце для отвору без ущільнювального гумового кільця; с – отвір без ущільнювальногогумового кільця; d – непросічене місце для отвору з ущільнювальним гумовим кільцем
При заданій витраті рідини, якапроходить через апарат, можна розрахувати швидкість руху її по міжпластинчастимканалам. Оптимальна швидкість досягається за рахунок змінення числа каналів у пакеті.
Пакет завжди обмежено пластиною,яка має неповну кількість кутових отворів. Такі пластини називають граничними.
Робочі середовища, як правило,рухаються в апараті протитоком.
Якщо витрата одного робочого середовищазначно відрізняється від другого, то для створення однакових швидкостей та гідравлічнихопорів збоку руху кожного середовища та забезпечення оптимальних коефіцієнтів тепловіддачі,застосовують несиметричні схеми компоновки пластин (рисунок 3). У цих схемах кількістьканалів в пакетах для кожного з робочих середовищ неоднакова.
Розрізняють пластини з діагональнимта одностороннім розташуванням прохідних отворів для кожного робочого середовища.
На рисунку 4 наведено паралельнеоднопакетне з’єднання пластин типу 0,2 з діагональним розташуванням прохідних отворів.
/>
Рисунок 3 – Несиметрична схемакомпоновки пластин І – 1–14 –нумерація каналів; ІІ – 1–14 – нумерація пластин
/>
Рисунок 4 – Паралельне однопакетнез’єднання пластин типу 0,2 з діагональним розташуванням прохідних отворів І – 1–9 – нумерація каналів; ІІ – 1–9– нумерація пластин
Для хода кожного робочого середовищає чотири канали. Після зборки пластин утворюються дві ізольованих одна від другоїсистеми каналів. Кожна система з’єднується з двома кутовими отворами. Канали обохсистем у пакеті чергуються. Для цього пакет необхідно набирати з лівих та правихпластин, які розрізняються розміщенням ущільнювальних прокладок. Загальний виглядлівої та правої пластин з одностороннім направленням потоку наведено на рисунку5.
/>
Рисунок 5 – Загальний вигляд лівоїта правої пластин з одностороннім направленням потоку л – ліва прокладка п – права прокладка;1 – велика прокладка: 2– мала прокладка
В лівій пластині потік першогоробочого середовища входить у міжпластинчастий простір через верхній або нижнійлівий кутовий отвір, а виходить через інший. Праві отвори ізольовані від потокупершого робочого середовища ущільнювальною прокладкою.
Праві та ліві пластини чергуютьсяу пакеті, а розміщення великої та малої прокладок забезпечує чергування каналівдля потоків гарячого та холодного робочих середовищ. При зборці пакетів усі правіпластини повернуті відносно лівих на 180 у площині пластини; при цьому вершини гофрвзаємно перетинаються.
Якщо велика ущільнювальна прокладкаохоплює два кутових отвори, які розташовані по діагоналі пластини, то загальнийнапрям потоку при русі рідини в міжпластинчастому каналі буде діагональним.
Рівномірно розподілений значнийгідравлічний опір гофрованої частини міжпластинчастого каналу сприяє вирівнюваннюйого швидкості по ширині каналу. Тому обидва варіанти пластин (з одностороннім тадіагональним напрямом потоку) практично рівноцінні.
При використанні пластин з одностороннімнапрямом потоку штуцери входу та виходу для першого робочого середовища розміщеніз одного боку апарата, а для другого робочого середовища – з другого боку. При парномукомпонуванні пакетів у секції обидва штуцери розташовані вверху або внизу, при парномукомпонуванні – один вверху, а другий внизу.
При використанні пластин із діагональнимрозташуванням потоку робоче середовище з одного боку апарата направляється до другого.Якщо кількість пакетів в секції по ліні руху потоку робочого середовища парне, тоштуцери входу середовища в апарат та виходу з нього розташовують з одного боку вдовжапарата (рисунок 6).
/>
Рисунок 6 – Схема компоновки пластин з одностороннім розташуваннямпрохідних отворів та прокладками 1- 162 – нумерація пластин
При заданій витраті робочих середовищ,які проходять через теплообмінник, залежно від схеми компоновки пластин можна змінюватишвидкості руху середовищ у міжпластинчастих каналах. Отже, є можливість регулюватигідравлічний опір та коефіцієнт теплопередачі в апараті. У кожному окремому випадкупри складанні схем компоновок пластин необхідно розрахувати оптимальну схему дляраціонального використання напору.
По контуру пластини розташованопаз для гумової ущільнювальної прокладки. Пластини штампують із листової сталі різнихмарок. Гофри пластин мають у перерізу профіль рівнобедреного трикутника. Пластинизбираються на верхніх штангах рами за допомогою спеціальних скобок (для консольнихапаратів і апаратів на двохопорній рамі з пластинами невеликих типорозмірів) абобез них. Кожна пластина повернута у своїй площині на 180° відносно суміжної пластини.
Залежно від конструкції опорнихрам розбірні та напіврозбірні теплообмінні апарати виготовляють у трьох виготовленнях:на консольній рамі (виготовлення 1), на двохопорній рамі (виготовлення 2) та натрьохопорній рамі (виготовлення 3).
Пластини виготовляються з листовоїсталі товщиною 0,8 або 1 мм. Апарати з пластинами товщиною 1 мм застосовують дляроботи з агресивними середовищами при швидкості корозії понад 0,05 мм/рік.
Кутові отвори для проходу робочихсередовищ мають круглу або складну форму. Останні забезпечують зниження місцевогогідравлічного опору на вході в канал та виході з нього, що сприяє зменшенню швидкостівідкладання солей на цих ділянках і дозволяє більш раціонально використовувати всюплощу пластини для теплообміну.
По контуру пластини розташованіпази під гумові одну велику та дві малі ущільнювальні прокладки.
Гофровані пластини збирають упакет таким чином, щоб на суміжних пластинах нахилення гофр було спрямовано у протилежнібоки. Нижня штанга рами, яка не несе навантаження від маси пластин, призначена дляфіксації їх у заданому положенні. Кожну пластину можна легко витягнути з пакетуабо вставити в нього без зняття рухомої плити та решти пластин. Між кожною пароюпластин створюється канал, по якому перетікає робоче середовище. Канали – сітчасто-поточні.Рідина в них здійснює хвилясте, простірний, трьохмірний рух і при цьому турбулізується.Сумарна площа поперечного перерізу міжпластинчастих каналів постійна у всіх перерізах,перпендикулярних до напряму руху потоку робочого середовища.
4 Конструкції нерозбірних пластинчастихапаратів
Ці апарати призначені для роботив умовах, при яких робочі середовища не утворюють нерозчинних відкладень на стінкахканалів, котрі не піддаються хімічній промивці. Пластини попарно зварені в секції,а секції – в уніфіковані пакети. Із пакетів компонують зварні блоки на розрахунковуплощу поверхні теплообміну. Зварний блок заданої площі поверхні теплообміну з приваренимидо нього штуцерами стиснуто гвинтовими стяжками між кінцевими плитами з вуглецевоїсталі.
4.1 Теплообмінні апарати з пластинамитипу 1,0
Призначені для нагріву та охолодженнярозчину моноетаноламіну в установках очищення газової суміші у виробництві аміаку.Можуть застосовуватися і в інших виробництвах в умовах, при яких робочі середовищане утворюють хімічно нерозчинних відкладень на стінках каналів.
Теплопередавальні пластини штампуютьсяз листів розміром 1000х х1000х1,2 мм зі сталі 12Х18Н10Т.
По кутам пластин приварені з двохбоків проставки. Пластини з проставками, зварені у пакети, створюють дві групи взаємноізольованих систем каналів для робочих середовищ. Пакети зварені в блок теплообмінногоапарата. Ззовні блоку приварені колектори, які охоплюють роздільно групи каналівдля холодного та гарячого робочого середовищ. До торців колекторів сегментної формиі пластин приварені круглі плоскі, поребрині ззовні плити. Колектори замінюють гвинтовістяжки і несуть силове навантаження від тиску у середині апарата.
Вхід і вихід холодного та гарячогосередовищ здійснюється через патрубки, вварені в колектори апарата.
4.2 Теплообмінні апарати зі здвоєнимипластинами
Призначені для нагріву та охолодженнярізних робочих середовищ і конденсації парів.
Завдяки заміні гумових ущільненьз боку одного з робочих середовищ зварним з’єднанням пластин попарно в герметичнийканал (секцію) розширюється галузь застосування пластинчастих теплообмінних апаратів.
Апарати зі здвоєними пластинамиу багатьох випадках успішно замінюють традиційні кожухотрубчасті.
Гаряче агресивне середовище протікаєпо зварним каналам, ущільненим по контуру зваркою. Прокладка, що торкається гарячогосередовища, представляє собою два ущільнювальних кільця, розташованих навколо круглихпрохідних отворів між зварними секціями.
Канали для холодного неагресивногодо гуми середовища ущільнені звичайними гумовими прокладками, що забезпечує доступдля механічного очищення каналів від забруднень. Зварні канали можна очищувати відзабруднень лише хімічною промивкою.
Кріплення контурних прокладокдо пазів – безклейове, кільцевих колекторних прокладок – клейове.
Апарати розроблені на базі комбінаційдвох пластин, гофри яких мають трапецієвидний профіль. Вхідні ділянки складаютьсяз гофр трапецієвидного профілю з перемінними плоскими ділянками у основи трапеції.Поле пластини низького гідравлічного опору складається з чергівних гофрованих ділянокз кутом нахилу гофр відносно вертикальної осі пластини 50º та гофрованих ділянокз кутом нахилу 1º до тієї ж осі (рисунок 7, а). Поле пластини високого опорускладається з чергівних ділянок з нахилом гофр відносно вертикальної осі пластини70 º (рисунок 7, б).
теплообмінний апарат пластина
4.3 Розбірні пластинчасті теплообмінніапарати
Визначальною особливістю конструкційпластинчастих теплообмінних апаратів є конструкція та форми поверхонь теплообмінуі каналів для робочих середовищ. Поверхня теплообміну створюється з окремих пластин,а канали для робочих середовищ мають щілиноподібну форму. Робоче середовище рухаєтьсябіля поверхні теплообміну тонким шаром, що сприяє інтенсифікації процесу теплопередачі.Форми пластин та профілі їх поверхонь дуже різноманітні, а конструкції досить складніі взагалі мало погожі па пластини. Тому назва “пластина” строго кажучи, відноснодеяких конструктивних форм має розглядатися як умовна.
Пластини розташовуються паралельноодин одному, причому між робочими поверхнями двох суміжних пластин утворюється невеликийзазор, який у свою чергу утворює канал для робочого середовища.
У найпростішому випадку пластиниможуть бути плоскими з гладкою поверхнею і мати прямокутну, квадратну, круглу абоіншу форму.
Найпростіший апарат повинен матине менше трьох пластин, які створюють два канали, по одному з яких тече гаряче робочесередовище, а по другому – холодне (рисунок ).
У промислових апаратах число пластинзначно більше і робочі середовища рухаються по великій кількості паралельних каналіводразу.
Вже на основі загального принципуконструювання пластинчастих теплообмінних апаратів можна зробити висновок про деякійого особливості, дуже важливі для практики. Мала товщина пластин та паралельнерозміщення їх з невеликими проміжками між пластинами дозволяють розмістити у просторіробочу поверхню апарата найкомпактніше з такою “щільністю”, яка не може бути досягнутав інших типах теплообмінних апаратів. Це призводить до того, що пластинчасті теплообмінніапарати мають при рівному тепловому навантаженні значно менші габаритні розмірита металоємкість, ніж кожухотрубчасті та деякі інші.
При тепловій обробці багатьохробочих середовищ на теплопередавальних стінках залишаються різні відкладення. Крімтого, при тепловій обробці термічно нестійких продуктів на стінках утворюється пригар.У цих випадках необхідно часто розбирати апарат для очищення поверхні теплообмінувід шару пригару, осаду або залишків продукту.
У деяких випадках у зв’язку зізміненням технологічного режиму виникає необхідність перекомпоновки поверхні теплообміну,змінення паралельно включених каналів відповідно зміненим витратам робочих середовищабо деяке збільшення, або зменшення загальної поверхні теплообміну.
В хімічних виробництвах інодітрапляється інтенсивне корозійне або ерозійне нерівномірне руйнування поверхні теплообмінутільки на певних несприятливих ділянках, у зв’язку з чим виникає необхідність заміниповерхні теплообміну на цих ділянках.
У всіх подібних випадках найбільшраціональною, а часто і незамінимою є конструкція пластинчастих теплообмінних апаратів,які мають легко розбірну поверхню теплообміну, котра складається з окремих зімкнутихелементів.
Пластини у цих апаратах маютьпрокладки для ущільнення міжпластинчастих каналів.
Апарат (рисунок 8) складаєтьсяз групи теплообмінних пластин, підвішених на верхній горизонтальній штанзі.
/>
Рисунок 8 – Загальний вигляд розбірногопластинчастого теплообмінного апарата
Кінці верхньої та нижньої штангзакріплені у нерухомій передній плиті (стійці) та в задній стійці. За допомогоюнатискної плити та стяжок з гайками, під які підкладені упорні підшипники, пластиниу зібраному стані стиснені в пакет. У робочому положенні пластини щільно притисненіодна до одної на гумових прокладках.
Кожна пластина має прокладки двохпризначень:
– велика гумова прокладка, щообмежує на лицевій стороні пластини канал для відповідного потоку робочого середовищата охоплює також два кутових отвори (з одного боку пластини або по діагоналі), черезякі потік середовища входить у міжпластинчастий канал та виходить з нього;
– дві малі гумові прокладки, котріізолюють два інших отвори та створюють транзитний прохід для другого робочого середовища.
Система ущільнювальних прокладокрозбірного пластинчастого теплообмінного апарата побудована так, що після зборкита стиснення пластин в апараті створюються дві системи герметичних каналів, ізольованиходна від другої металевою стіною та прокладками: одна для гарячого робочого середовища,друга для холодного. Одна з цих систем складається з непарних каналів, друга – зпарних, завдяки чому потоки гарячого та холодного середовищ чергуються. Обидві системиміжпластинчастих каналів з’єднуються зі своїми колекторами і далі зі штуцерами длявходу та виходу робочих середовищ, розміщених на плитах.
Холодне робоче середовище входитьв апарат через штуцер, розташований на нерухомій або на рухомій плиті, і через верхнійкутовий отвір попадає в поздовжній колектор, створений кутовими отворами пластинпісля їх зборки. По колектору холодне середовище доходить до крайньої у пакеті пластини,яка має сліпий кут (буз отвору), і розподіляється по непарним міжпластинчастим каналам,що сполучаються (через один) з кутовим колектором завдяки відповідному розташуваннювеликих та малих гумових прокладок. При русі уверх по міжпластинчастому каналу середовищеобтікає хвилясту поверхню пластин, які обігріваються зі зворотного боку гарячимсередовищем. Потім підігріте середовище поступає у поздовжній колектор, створенийнижніми кутовими отворами, і виходить з апарата через штуцер.
Гаряче робоче середовище рухаєтьсяв апараті назустріч холодному. Воно поступає в апарат через штуцер входу, проходитьчерез нижній колектор, розподіляється по парним каналам і рухається по ним уверх.Через верхній колектор та штуцер виходу охолоджене середовище виходить з апарата.
Зображеній перспективній схеміруху робочих середовищ терен теплообмінний апарат з п’яти відповідає умовна плоскасхема, показана на рисунку. В реальних апаратах число пластин значно більше.
4.4 Напіврозбірні пластинчастітеплообмінні апарати
Задача створення розбірної поверхнітеплообміну, доступної для огляд та механічного очищення, дуже складна. Гума таінші еластичні матеріали, що застосовуються для виготовлення ущільнювальних прокладок,мають обмежену теплову та корозійну стійкість, і прокладки є найменш зносостійкимиелементами конструкції апаратів. Тому розбірні з’єднання пластин раціонально застосовуватилише при безумовній їх необхідності.
У промисловості часто буває, щоодно з робочих середовищ не залишає на поверхні теплообміну забруднень, які вимагаютьрозборку апарата для його механічного очищення. Для таких умов доцільно застосовуватикожухотрубчасті теплообмінні апарати з нерухомими трубними решітками, температурнимкомпенсатором на кожусі або з плаваючою головкою. З цією ж метою розроблені такожі більш ефективні напіврозбірні (зі здвоєними пластинами) пластинчасті теплообмінніапарати.
На рисунку 9 представлено загальнийвигляд напіврозбірного пластинчастого теплообмінного апарата.
/>
Рисунок 9 – Загальний вигляд напіврозбірногопластинчастого теплообмінного апарата
Основним елементом напіврозбірногопластинчастого теплообмінного апарата є попарно зварені між собою контактно-шовноюелектрозваркою пластини, які є дзеркальним відображенням одна одної. Кожна парапластин підвішується на верхню штангу і може на ній переміщатися. По контуру кожноїпластини виштамповано U-подібний паз, призначений для розміщення у ньому гумовоїпрокладки, яка приклеюється до пластини.
Суміжні з нерозбірними канали(розбірні) призначені для механічного очищення від забруднень. Для цього попарнозварені пластини з’єднують у пакет і ущільнюють за допомогою гумових прокладок.
4.4 Конструкції основних елементівпластинчастих теплообмінних апаратів
Конструкції пластин визначаютьтехнічні характеристики теплообмінних апаратів. Від форми, розмірів і конструктивнихособливостей пластин залежать інтенсивність теплопередачі, надійність апаратів,технологічність та трудоємкість їх виготовлення.
Література
1 Барановский Н.В., Коваленко Л.М., ЯстребенецкийА.Р. Пластинчатые и спиральные теплообменники. М., «Машиностроение», 1973. – 288с.
2 Пластинчатые теплообменные аппараты.Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1990. – 52 с.
3 Стальные спиральные теплообменники.Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1974. – 21 с.