На нашем сайте мы часто упоминаем об одном устройстве, которое играет наиважнейшую роль в системе отопления дома. Особенно, когда дело доходит до автономного отопления, где используются нагревательные котлы. Так вот в них теплоноситель нагревается внутри теплообменника. Многие понимают, что это полое устройство, внутри которого и движется вода.
Так вот, производители сегодня предлагают достаточно большое разнообразие этого прибора, который может быть изготовлен из различных металлов. Нас же в этой статье будет интересовать одна модель – это пластинчатый теплообменник (устройство и принцип работы его и будем разбирать).
Конструкция пластинчатого теплообменника
Начнем с того, что пластинчатый теплообменник – это сборная конструкция, в состав которой входят:
- Неподвижная плита.
- Подвижная плита.
- Набор пластин.
- Крепежные изделия, которые стягивают две плиты, образующие раму.
- Нижняя и верхняя направляющие в виде прута с круглым сечением.
Размер рам может быть разный, все зависит от мощности самого теплообменника. Чем больше в него входит пластин, тем больше у него производительность. Соответственно больше размеры и вес.
Количество пластин для каждой модели имеет определенный показатель. В их конструкции установлены резиновые прокладки, обеспечивающие герметизацию протоков, по которым движется теплоноситель. Стягивание пластин к неподвижной плите подвижной является достаточным, чтобы установить необходимую плотность соприкосновения двух резиновых прокладок, расположенных на соседних пластинах.
Если рассматривать сам теплообменник с позиции действующих на него нагрузок, то в основном они действуют на пластины и прокладки. Рама и крепежные детали – всего лишь выполняют роль своеобразного корпуса. Поэтому есть смысл поговорить только о пластинах.
Пластины теплообменника
Во-первых, начнем с того, что изготавливают их только из нержавеющей стали. Всем известно, что этот металл прекрасно справляется и с негативным воздействием некачественного теплоносителя, и с высокими температурами в камере сгорания топлива. Так что производители сделали единственно правильный выбор. Технологический процесс изготовления – штамповка. Это и понятно, потому что сделать плиту со сложной конфигурацией, да к тому же, чтобы сам материал не потерял свои качества и свойства, можно только таким способом.
Хотелось бы добавить, что пластины теплообменника можно изготавливать не из всякой нержавейки. Есть специальные марки, которые рекомендуются к использованию. Из отечественных можно порекомендовать сталь марки 08Х18Н10Т.
Устройство самих плит очень интересное. В них использована так называемая технология «Off-Set». То есть, поверх плоскости созданы канавки, которые могут располагаться симметрично или нет. Такая рельефная поверхность увеличивает площадь теплового отбора, плюс происходит равномерное распределение самого теплоносителя.
Обратите внимание на окантовку и самих стальных пластин. Она выполнена в рельефной форме, что обеспечивает надежную фиксацию в процессе зажима и придает дополнительную прочность и жесткость самой конструкции.
Резиновые прокладки же крепятся к самим пластинам с помощью клипсового соединения. Это просто, но очень надежно. К тому же необходимо добавить, что сами прокладки изготовлены таким образом, что их центровка по направляющей производится самостоятельно, так сказать, в автоматическом режиме. То есть, вам не надо будет что-то подталкивать, поддерживать и так далее. Все встанет на свои места без вашего вмешательства. А окантовка манжеты создаст дополнительный барьер, который поможет сдерживать утечку теплоносителя.
В настоящее время производители выпускают два вида пластин для пластинчатых теплообменников.
- Пластины с термически жестким рифлением. Их канавки расположены под углом 30º. Такие пластины обладают более высоким показателем теплопроводности, но не могут выдержать большого давления теплоносителя.
- Элементы с термически мягким рифлением. Здесь используется угол 60º. Такие пластины имеют низкую теплопроводность, но выдерживают достаточно высокое давление внутри отопительной системы.
Кстати, комбинируя пластины внутри теплообменника, можно подобрать оптимальный вариант теплоотдачи всего прибора в целом. Но знайте, чтобы сам теплообменник работал эффективно, необходимо, чтобы прибор работал в турбулентном режиме. То есть, при высокой теплоотдаче жидкость по каналам должна течь без затруднений. Кстати, для информации, в кожухотрубном теплообменнике, где конструкция – «труба в трубе» — режим внутри прибора ламинарный.
Что нам это дает? Только одно – при одинаковых теплотехнических показателях размеры пластинчатого теплообменника практически в четыре раза меньше. То есть, это устройство в разы компактнее.
Прокладки
Жесткие требования к герметичности пластинчатого теплообменника дали толчок к производству прокладок из полимерных материалов. В настоящее время чаще всего используется материал «ЕРDМ» (этиленпропилен). Он прекрасно выдерживает высокие температуры не только воды, но и пара.
Но практически тут же разрушается под действием жиров и масел. Кстати, температурный режим этого полимера от минус 30С до плюс 160С. Очень даже неплохой показатель. Но это не единственный материал, который используется в пластинчатых теплообменниках в качестве прокладочного материала.
Чаще всего прокладки крепятся к пластинам клипсовым замком, реже клеевым составом.
Принцип работы
Принцип работы теплообменника не самый простой. В нем пластины относительно друг друга устанавливаются с поворотом на 180º. Обычно в один пакет, таким образом, компонуются четыре элемента, создавая два коллекторных контура отвода и подачи теплоносителя. Но учтите, что два крайних элемента в тепловом процессе не участвуют.
Сегодня производители предлагают два вида компоновки:
- Одноходовая. Здесь теплоноситель делится сразу же на параллельные потоки, проходит по всем каналам и стекается в порт для вывода.
- Многоходовая. Здесь используется сложная схема, потому что теплообменник перемещается по одинаковому количеству каналов. Это достигается одним путем – установкой дополнительных пластин, в которые входят глухие порты. К тому же обслуживать этот вид гораздо труднее.
