Изучение устройства и принципа работы пластинчатых теплообменных аппаратов

 

Законы физики всегда позволяют тепловой энергии перемещаться в системе до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Вследствие разности температур тепло покидает более нагретое тело или самую горячую жидкость и передается холодной среде.

На этом принципе стремления к выравниванию температур и основана работа теплообменников. В пластинчатом теплообменном аппарате тепло очень легко проходит через поверхность раздела горячей и холодной среды. Поэтому можно нагревать или охлаждать жидкости, имеющие минимальные уровни энергии.

Теория теплообмена или передачи тепла от одной среды или жидкости к другой построена на нескольких основных положениях.

Ø Тепло всегда будет передаваться от горячей среды к холодной.

Ø Между одной и другой средой всегда должна иметь место разность температур.

Ø Количество тепла, отданного горячей средой, равно количеству тепла, полученного холодной средой за вычетом потерь во внешнюю среду.

Теплообменный аппарат (теплообменник) представляет собой устройство, которое непрерывно передает тепло от одной среды к другой.

Устройства применяемые в системах отопления и горячего водоснабжения называются теплообменными аппаратами непрямого действия, в котором теплообмен происходит через стенку, разделяющую две среды.

Тепло может передаваться тремя способами:

ü Излучение. При теплообмене излучением энергия передается посредством электромагнитного излучения. Здесь примером может служить нагревание поверхности земли солнцем.

ü Кондукция. Передача тепла в твердом теле.

ü Конвекция. При конвективном теплообмене энергия передается благодаря контакту одной части среды с другой. Существует два типа конвекции:

a) естественная (свободная) конвекция, при которой движение среды целиком зависит от разностей ее плотностей и температур, выравнивающихся во время процесса теплообмена;

b) принудительная (вынужденная) конвекция, при которой движение среды целиком или частично зависит от результатов внешнего воздействия на эту среду; здесь примером может служить работа насоса, перекачивающего жидкость.

Существует несколько основных типов теплообменников непрямого действия все они различаются конструктивно и делятся на основные типы: Пластинчатые; Кожухотрубные; Спиральные.

В большинстве случаев применения наиболее эффективным из них считается пластинчатый теплообменник. Обычно применение теплообменника этого типа предполагает лучшее решение задач связанных с теплопередачей. Наиболее значительные преимущества пластинчатого теплообменника перечислены ниже.

Ø Компактность конструкции, благодаря которой теплообменник этого типа требует гораздо меньшего пространства производственного участка для установки, чем традиционный кожухотрубный теплообменник.

Ø Применение тонкого металла для изготовления теплопередающих пластин этого теплообменника позволяет обеспечить оптимальную теплопередачу, так как теплу легче проходить сквозь стенку очень малой толщины.

Ø Простота применения. Пластинчатый теплообменник состоит из рамы и определенного числа пластин, имеющих теплопередающие поверхности. Посредством добавления некоторого количества пластин теплообменник этого типа легко нарастить для увеличения его производительности. Более того, он может легко разбираться для чистки. (Это относится к разборным пластинчатым теплообменникам).

Пластинчатый теплообменник состоит из некоторого числа теплообменных пластин, которые размещаются между несущими балками теплообменника и удерживаются на месте между опорной (или рамной) и прижимной плитами, образуя с ними единый узел. Все пластины имеют уплотняющие прокладки, которые обеспечивают герметичность каналов для прохождения рабочих жидкостей.

 

Рисунок 19.1 - Конструкция пластинчатого теплообменного аппарата

 

Система прокладок обуславливает прохождение сред по единственным для них каналам, благодаря чему все время обеспечивается течение жидкостей контуров в режиме противотока. Конструкция и конфигурация уплотняющих прокладок исключают возможность смешивания этих жидкостей.

Бесклеевые уплотняющие прокладки крепятся к краю теплообменной пластины посредством специальных клипс.

Рисунок 19.2 - Детали пластинчатого теплообменника

 

Теплообменные пластины с обеих сторон имеют гофрированную (рифленую) поверхность, что обеспечивает турбулентность течения каждой жидкости по каналам.

Сочетание высокой турбулентности течения жидкости с подходящим соотношением объема среды и размера теплообменника позволяет получить высокий коэффициент теплопередачи. Этот же конструктивный принцип используется и в паяных теплообменниках. Только в теплообменнике этого типа с целью герметизации каналов для сред вместо эластомерных прокладок применяются специальные технологии пайки, которые обеспечивают тот же самый результат.

Основными деталями конструкции пластинчатого теплообменника являются теплообменные пластины, опорная (неподвижная) и прижимная (подвижная) плиты, соединительные элементы и несущие балки.

Теплообменные пластины навешиваются на верхнюю и опираются на нижнюю несущие балки. Несущие балки служат и для центровки теплообменных пластин. Эти пластины одна за другой размещаются между опорной и прижимной плитами, образуя пакет, который после этого стягивается в монолитный узел с помощью стяжных болтов.

 

Рисунок 19.3 - Паяные пластинчатые теплообменники

 

Паяный пластинчатый теплообменник имеет небольшие размеры и массу, не разбирается и имеет невысокую стоимость. Теплообменник этого типа не имеет уплотняющих прокладок, которые заменяет пайка, соединяющая его пластины в прочную и герметичную конструкцию.

Паяные пластинчатые теплообменники особенно пригодны там, где рабочее давление достигает 50 бар, а температура среды варьируется от -196 до +550 °C.

Пластинчатые теплообменники с уплотняющими прокладками легко разбираются для проведения осмотра и чистки.

Если потребуется увеличить производительность пластинчатого теплообменника, то это можно сделать достаточно просто, – для этого нужно всего лишь установить дополнительные теплообменные пластины.

 

1) 2) 3) 4)

Рисунок 19.4 - Последовательность сборки пластинчатого теплообменника

 

1. Рама теплообменника в собранном виде.

2. Первой устанавливается на раме концевая теплообменная пластина. Она состоит из опорной и прижимной плит, верхней и нижней несущих балок и патрубков.

3. Затем в соответствии с техническими условиями устанавливаются остальные пластины.

4. В опорную и прижимную плиты вставляются стяжные болты, и с помощью гаечного ключа (или другого подходящего инструмента) пакет пластин (в соответствии с техническими условиями) стягивается в единый герметичный узел теплообменника.

В конструкции учебного стенда представлен разборный пластинчатый теплообменный аппарат в системе горячего водоснабжения, его назначение – передача тепла от теплоносителя тепловой сети воде поступающей в систему горячего водоснабжения.

Для получения практических навыков обслуживания пластинчатых теплообменных аппаратов необходимо произвести разборку-сборку разборного теплообменного аппарата системы горячего водоснабжения.

Последовательность операций:

1) Включить в работу учебный стенд, пользуясь инструкцией по эксплуатации;

2) Отключить со щита управления насос горячего водоснабжения;

3) Произвести отключение теплообменного аппарата от контура тепловой сети и контура горячего водоснабжения закрыв соответствующую арматуру;

4) Произвести дренаж воды через спускные клапаны;

5) Замерить расстояние от верхней прижимной плиты до торца стяжных болтов, оформит результат замера в виде таблицы;

6) Произвести разборку пакета пластин откручиванием гаек стяжных болтов. Откручивание гаек производить по пол-оборота до момента полного ослабления пакета пластин.

7) Произвести осмотр пластин и уплотнительных прокладок на предмет наличия дефектов;

8) Произвести сборку теплообменного аппарата в обратной последовательности, при сборке проконтролировать расстояние от верхней прижимной плиты до торца стяжных болтов.

Пуск теплообменника:

- по нагреваемой стороне

1) осмотреть теплообменник;

2) проверить наличие и исправность КИП;

3) закрыть дренажи, открыть воздушники;

4) медленно открывая запорную арматуру на входе, заполнить теплообменник до появления воды из воздушников. Закрыть воздушники;

5) медленно открывая запорную арматуру на выходе, организовать циркуляцию теплоносителя через теплообменник.

- по греющей стороне

1) осмотреть теплообменник;

2) проверить наличие и исправность КИП;

3) закрыть дренажи, открыть воздушники;

4) убедиться в наличии циркуляции теплоносителя по нагреваемой стороне;

5) убедиться что регулирующий клапан закрыт;

6) медленно открывая запорную арматуру на входе, заполнить теплообменник до появления воды из воздушников. Закрыть воздушники;

7) медленно открывая регулирующий клапан, убедиться, что температура воды в нагреваемом контуре повышается.

Отключение теплообменника (по одной из сторон):

1) закрыть арматуру на входе в теплообменник, закрыть арматуру на выходе из

теплообменника;

2) для исключения термоопрессовки открыть воздушники (дренажи), убедиться в плотности отсекающей арматуры.

Воздушники должны быть обязательно открыты при отключении любой стороны теплообменника.

3) при кратковременном отключении теплообменника допускается производить

отключение закрытием арматуры только на входе.

Длительная остановка (на срок более 3-х суток), вывод в ремонт:

1) отключить теплообменник в соответствии с п. «Отключение теплообменника»;

2) открытием дренажей опорожнить теплообменник;

3) оставить дренажи и воздушники в открытом состоянии.

 

 





Дата добавления: 2020-04-13; просмотров: 331; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - Знаток.Орг - 2017-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.009 сек.