En plattvärmeväxlare är en anordning där värme överförs från ett varmt kylmedel till ett kallt (uppvärmt) medium genom stål, koppar, grafit, titan korrugerade plattor, som dras in i ett paket. Varma och kalla lager varvas med varandra.
Den första nära moderna plattvärmeväxlaren uppfanns av Dr. Richard Seligman, grundare av Aluminium Plant & Vessel Company Limited 1923. Enligt andra källor var det svenska företaget Gustaf de Laval , som lanserade den första modellen för pastöriseringsutrustning, 1938, skaparen av den första moderna plattvärmeväxlaren .
Denna utformning av värmeväxlaren ger en effektiv layout av värmeväxlingsytan och följaktligen de små dimensionerna hos själva apparaten. Alla plattor i förpackningen är desamma, bara de roteras efter varandra med 180 °, därför, när plattpaketet dras samman, bildas kanaler genom vilka vätskorna som är involverade i värmeöverföringen flyter . Denna installation av plattorna säkerställer växlingen av varma och kalla kanaler.
Värmeväxlarens huvudelement är värmeöverföringsplattor gjorda av korrosionsbeständiga legeringar med en tjocklek på 0,4-1,0 mm genom kallstämpling. I arbetsläge pressas plattorna tätt mot varandra och bildar slitsade kanaler. På framsidan av varje platta är en gummikonturpackning installerad i speciella spår, vilket säkerställer kanalernas täthet. Två av de fyra hålen i plattan ger till- och utmatning av värme- eller uppvärmningsmediet till kanalen. De andra två hålen är extra isolerade med små packningskonturer som förhindrar blandning (översvämning) av värme och uppvärmda medier. Dräneringsspår finns för att förhindra blandning av media i händelse av brott i en av packningens små konturer.
Det rumsliga slingrande vätskeflödet i kanalerna bidrar till turbulensen i flödena, och motflödet mellan det uppvärmda och värmemediet bidrar till en ökning av temperaturskillnaden och, som ett resultat, intensifiering av värmeöverföringen vid relativt låga hydrauliska motstånd. Detta minskar kraftigt avsättningen av glödskal på plattornas yta.
Med en stor skillnad i mediets flödeshastighet, såväl som med en liten skillnad i mediets sluttemperaturer, finns det möjlighet till multipel värmeväxling av media med hjälp av en slingliknande riktning av deras flöden. I sådana värmeväxlare är grenrören för tillförsel av media placerade inte bara på den fasta plattan, utan också på tryckplattan, och media rör sig längs baffelplattorna i en riktning.
Packningar är ett av de viktigaste delarna i designen av plattvärmeväxlare. Tätningar i värmeväxlaren isolerar och riktar intilliggande vätskeströmmar och förhindrar läckage. Elementen är en solid gummipackning och är fixerade i speciella spår längs plattans kontur.
Systemet för att fästa tätningarna på plattorna används både limmat och limfritt med hjälp av speciella lås. För tillverkning av tätningar används 4 typer av standardmaterial (NBR, EPDM, Viton I, Viton S), dessutom används ett antal material utformade specifikt för icke-standardiserade applikationer.
De vanligaste typerna av tätningar är:
- S187 VITON (FPM)
FP71 NBR (NITRIL)
GL-265 VITON (FPM)
XGM032 VITON GF/Steam
NT 500M VITON (FPM)
ET014C NBR (NITRIL)
S20 VITON GF/ÅNG
NT 250M VITON (FPM)
MA30W-FKMS-C/PEAK RING-PACKNING (MA30W-FKMS-CLIP-ring)
GL-85 NBR (NITRIL)
ET004C NBR (NITRIL).
Valet av rätt material påverkar avsevärt packningarnas livslängd. Men det finns andra faktorer som tätningars lämplighet beror på: temperaturförhållanden, tryckfall, miljöns aggressivitet, naturligt åldrande. Det har konstaterats att en temperatur med indikatorer som är lägre än den maximalt tillåtna förlänger livslängden.
I värmeöverföringsprocessen rör sig vätskorna mot varandra (i motström). På platser där de kan rinna finns antingen en stålplåt eller en dubbel gummitätning , vilket praktiskt taget eliminerar blandning av vätskor.
Typen av korrugering av plattorna och deras antal installerade i ramen beror på driftkraven för plattvärmeväxlaren . Materialet som plattorna är gjorda av kan variera från billigt rostfritt stål till olika exotiska legeringar som kan arbeta med aggressiva vätskor .
Packningsmaterial skiljer sig också beroende på användningsförhållandena för plattvärmeväxlare . Olika polymerer baserade på naturliga eller syntetiska gummin används vanligtvis .
Plattvärmeväxlare är av följande typer:
För hopfällbara plattvärmeväxlare är följande parametrar karakteristiska:
Enligt driftsschemat är värmeväxlare indelade i två typer:
Enkelpassvärmeväxlaren är konstruerad så att varje medium strömmar genom de slitsade kanalerna en gång.
Därefter kommer vätskan in i uppsamlingsröret och därifrån till rörledningen.
Med denna design är alla anslutningsrör placerade på ena sidan av enheten - på en fast platta. Den rörliga plattan kan flyttas som du vill, så inget hindrar dig från att ta isär värmeväxlaren för underhåll och reparation.
Flerpasskretsen används i de fall mycket värme finns kvar i värmemediet efter en passage.
Detta observeras i följande fall:
Plattor med endast två portar placerade på ena sidan läggs till kassetten på en plattvärmeväxlare med flera genomgångar. På grund av detta strömmar varje medium genom kanalerna två eller flera gånger, så att det uppvärmda mediet absorberar mycket mer värme från värmemediet än med en enkelpasskrets.
Under värmeväxling sker förflyttning av vätskor mot varandra. Närvaron av ett speciellt element tillverkat av stål eller en extra gummitätning hjälper till att förhindra blandning av vätskor på de platser där det finns risk för läckage.
Beroende på de förhållanden under vilka det är planerat att driva en viss värmeväxlare kan antalet plattor, såväl som metoden för bearbetning av deras yta, skilja sig. Detta gäller även de förbrukningsvaror som används.
Så tillverkare erbjuder inte bara prisvärda produkter i rostfritt stål, utan också modeller gjorda av moderna legeringar som är resistenta mot långvarig exponering för aggressiva miljöer.