Паяные теплообменники SWEP

Паяные пластинчатые теплообменники SWEP

Паяный теплообменник является разновидностью пластинчатого, в котором теплообменный процесс между двумя разделенными, не перемешивающимися подвижными средами (жидкостями или газами), имеющими между собой температурный градиент, происходит через профилированные стальные пластинчатые поверхности.

Устройство и принцип работы паяных теплообменников

Устройство и принцип работы паяного теплообменника, мало чем отличаются от классического разборного. Его теплообменные пластины также собираются в пакеты, где их профилированный (гофрированный) рельеф образует объемную сеть щелевых проходных каналов, так называемую «сотовую» структуру. В процессе изготовления паяного пластинчатого теплообменника эта сотовая структура разделяется на два отдельных циркуляционных контура для каждой из сред, участвующих в теплообмене.

Теплообменные пластины паянного теплообменного аппарата также изготовляются штамповкой, как правило, из нержавеющих сталей AISI 316 или SMO254 (вторая – для более тяжелых рабочих условий). По своему строению они различаются на «левые» и «правые», которые чередуются в пакете, и на «нулевые», которые завершают пакет пластин с обеих сторон.

Основное отличие паяного теплообменника от пластинчатого наборного (разборного) в том, что герметизация циркуляционных контуров сотовой структуры пакета теплообменных пластин в нем производится не полимерными прокладками, а вакуумным паяным швом, выполняемым медью Cu (меднопаянные) или никелем Ni (никелепаянные, для агрессивных сред и более тяжелых рабочих условий). Кроме герметизации контуров, в пакете теплообменных пластин паянные швы одновременно выполняют роль скрепляющего элемента, позволяя в конструкции отказаться от таких деталей, как направляющие кронштейны и стяжные шпильки поддерживающей рамы.

Кроме пакета рабочих (каналообразующих) пластин, скрепленных воедино вакуумной пайкой, в конструкцию паянного аппарата также входят передняя и задняя конечные пластины, которые образуют его условный корпус, и соединительные патрубки штуцерного или фланцевого типа. Эти конструкционные элементы также присоединяются к пакету пайкой, образуя единое неразъемное (неразборное) изделие.

Рабочей схемой паянного теплообменного аппарата, как правило, предусматривается пропуск (прокачка) теплоносителей по своим контурам в противоположных направлениях (на противотоке), чем достигается высокое значение теплового напора теплообмена. В то же время разнообразные варианты профилирования (рифления) поверхности проходных каналов призваны вызывать высокую турбулентность их потоков, что еще больше интенсифицирует теплообмен. Кроме интенсификации теплообмена, высокая турбулентность потока в каналах паянного теплообменника параллельно выполняет функцию само очистки.

Преимущества и ограничения паяных теплообменников

Благодаря тому, что паянные металлом швы теплообменников более механически прочные и термически стойкие, чем полимерные прокладки, паянные пластинчатые теплообменники (по сравнению с классическими разборными), обладают своим главным преимуществом – более широкими диапазонами рабочих температур и давлений (техническими характеристиками), которые составляют:

• рабочие температуры от – 160 до + 225 град.С (для ПТО до +180 град.С);
• максимальное рабочее давление – до 100 бар и более (для ПТО – до 25 Бар).

Кроме того, паяные теплообменные аппараты менее металлоемкие, чем классические разборные. Соответственно, они обладают самой высокой удельной тепловой мощностью на единицу массы и объема, поэтому, среди всех теплообменных аппаратов, паянные являются одними из самых компактных. Так, паяные теплообменники, при одинаковой тепловой мощности, занимают примерно в два раза меньше места, чем пластинчатые разборные, и до десяти раз меньше, чем кожухотрубные теплообменники.

Но за увеличенный диапазон технических характеристик, высокую эффективность теплообмена и относительно малые габариты, паянные теплообменники расплачиваются тем, что их конструкция становится:

• неразборной, что исключает любой другой способ их обслуживания, кроме безразборной химической очистки (промывки) химическими реагентами, такими как ортофосфорная кислота или каустическая сода;
• неремонтопригодной – при появлении протечки одного из теплоносителей через паяный шов, или признаков внутренней протечки со смешением сред, такой аппарат, как правило, просто выводится из эксплуатации;
• так как паяный пластинчатый теплообменник имеет жесткую конструкцию, то максимальная разница температур между горячим и холодным патрубком не должна превышать 100 град. С, в разборных пластинчатых аппаратах, разница температур может достигать 180 град. С.

В связи с существующими конструкционными особенностями и ограничениями, паянные теплообменники могут эффективно и продолжительное время эксплуатироваться лишь со средами, которые не оставляют внутренних загрязнений или отложений, или с чьими отложениями сравнительно легко можно бороться методом безразборной химической промывки. В перечень таких рабочих сред входят:

• спирты и гликолевые смеси;
• чистые минеральные и синтетические масла;
• промышленные газы и их смеси, в том числе воздух;
• фреоны и другие хладагенты;
• очищенная вода.

Сфера применения паяных теплообменников SWEP

Компания SWEP, один европейских производителей очень качественных паяных теплообменников, продукция которой широко известна и пользуется большой популярностью в мире, выделяет такие основные сферы применения своей продукции:

А) в быту и в различных отраслях хозяйства:

• системы кондиционирования воздуха;
• классические холодильные установки, применяемые в торговле и складском хозяйстве;
• абсорбционные холодильники (в которых теплоносителями служат вода и раствор бромистого лития);
• в тепловых насосах;
• в комплексе с газовыми котлами в системах централизованного отопления;
• в газовых бойлерах горячего водоснабжения;
• в системах солнечного отопления.

Б) на технике и в промышленности:

• в рефрижераторах и промышленных холодильных установках;
• в химических и пищевых реакторах и охладителях;
• для охлаждения технических масел – индустриальных, моторных, трансмиссионных, гидравлических;
• осушители воздуха для компрессоров;
• в системах охлаждения электронной аппаратуры и промышленных лазерных установок.

Обзор модельного ряда паяных теплообменников SWEP

Модельный ряд паяных теплообменников SWEP широк и разнообразен, позволяет подобрать одиночный или модульный аппарат мощностью от 2 кВт до 6 МВт, для различных сфер применения, условий эксплуатации и рабочих сред. Для того, чтобы ориентироваться в нем, модельный ряд теплообменников SWEP разбит на группы:

Тип В – базовая конструкция, для общего применения, может быть легко настроена для конкретных условий эксплуатации, применяется в бытовых системах теплоснабжения, для систем холодоснабжения, это конденсаторы или испарители с малым пакетом пластин (обычно до 30 шт).

Тип V – конструкция специально оптимизирована для применения в качестве испарителей, позволяет равномерно распределять хладоноситель по каналам испарителя, исключая возможность неравномерного промерзания с последующим образованием льда и повреждением теплообменника.

Тип Р – для применения в испарителях холодильных установок и тепловых насосов, оптимизирован для работы с хладагентом R410A.

Тип S – для применения в испарителях холодильных установок и тепловых насосов, оптимизирован для работы с хладагентом R134A.

Тип VH – испаритель высокой производительности, для применения в высокопроизводительных холодильных установках и тепловых насосах, оптимизирован для работы с хладагентом R407С.

Тип QA – оптимизирован для хладагентов R407C/R410A, для применения в тепловых насосах с тепловым потоком от 2 до 4 кВт/м².

Тип DB – двухконтурный испаритель, в котором вторичный контур контактирует с двумя первичными контурами, что делает его работу особенно надежной. Благодаря высокой надежности в поддержании требуемого рабочего режима, испаритель DB прекрасно подойдет для адаптивных систем климат-контроля, а также систем хранения продуктов питания, таких как охладительные торговые шкафы и витрины. Активно применяется в системах с двумя компрессорами.

Тип DV – еще один вариант высоконадежного двухконтурного испарителя, в котором вторичный контур контактирует с двумя первичными контурами. Характеризуется высокой равномерностью распределения хладагента в теплообменнике, что делает возможным изготовление охладительных систем с увеличенной площадью охлаждения.

Тип DP – вариант надежного двухконтурного испарителя для систем климат-контроля и хранения продуктов питания, конструкция которого оптимизирована для применения хладагента R410A.

Тип DS - вариант надежного двухконтурного испарителя для систем климат-контроля и хранения продуктов питания, конструкция которого оптимизирована для применения хладагента R134A.

Тип Е – имеет очень высокую эффективность теплопередачи, применяется в водо-водяных бойлерах, характеризующихся низкими рабочими давлениями (скоростями потока) и небольшими градиентами температур между теплоносителями.

Тип BDW – c упрочненными двойными теплообменными пластинами, и вентилируемыми промежутками между ними, имеющими выход в атмосферу. Такие аппараты служат для гарантирования отсутствия внутренних протечек и смешения сред. При прорыве средой одной из двойных стенок, она попадает в вентилируемый промежуток, и стает доступной для обнаружения. Такая конструкция находит широкое применение в фармацевтике и пищевой промышленности.

Тип ADWIS – революционно компактный осушитель воздуха со встроенным сепаратором, для применения с воздушными компрессорами.

Тип М – это не совсем паянный, скорее гибридный малогабаритный теплообменник, для общего применения. В нем пластины в пакете герметизированы не паяными швами, а полимерными прокладками, как в классическом пластинчатом разборном аппарате. Но благодаря своей компактности, тип М построен без поддерживающей рамной конструкции, что характерно как раз для паяных теплообменников. Изготавливается компанией ОПЭКС ЭНЕРГОСИСТЕМЫ из комплектующих SWEP под маркой РТА(М)-10.

Расчет паяного пластинчатого теплообменника

Расчет паяных теплообменников и их подбор из имеющихся типовых конструкций теплообменников SWEP выполняют инженеры-теплоэнергетики нашего предприятия, используя программные комплексы, обеспечивающие высокую точность определения всех параметров теплообменного оборудования. Для проведения такого расчета в первую очередь необходимо знать назначение теплообменного аппарата. Среди возможных вариантов, выделяются следующие основные направления:

1. общее применение;
2. в качестве испарителя и экономайзера;
3. в качестве конденсатора и пароохладителя.

Исходными данными для расчета являются:

А) для паянных теплообменников общего применения:

• Среда 1 и Среда 2;
• температуры на входе в систему и на выходе из нее для каждой из сред;
• мощность или расходы сред;
• максимальный перепад давления для каждой из сред.

Б) для применения в качестве испарителя или экономайзера:

• Среда 1 (испаритель) и Среда 2 (охладитель);
• мощность или расходы сред;
• температура на входе в систему и на выходе из нее для охладителя;
• перепад давления для охладителя;
• температура кипения фреона, перегрев.

В) для применения в качестве конденсатора и пароохладителя:

• Среда 1 (конденсатор) и Среда 2 (нагреватель);
• мощность или расходы сред;
• для Среды 1 – температура на входе и температура конденсации, переохлаждение;
• для Среды 2 – температура на входе и на выходе;
• для Среды 2 – максимальный перепад давления.