Пластинчатый теплообменник: паяный, разборный, сварной

Пластинчатый теплообменник — пакет гофрированных пластин, между которыми в чередующихся каналах навстречу друг другу текут две жидкости: тепло переходит через тонкую стенку, а площадь в несколько квадратных метров умещается в корпус размером с чемодан. Бывает паяный — неразборный, компактный и дешёвый; разборный — пластины на раме с резиновыми уплотнениями, которые можно разобрать, почистить и добавить; сварной и полусварной — для агрессивных сред, высокой температуры и давления. В системе с чиллером пластинчатый теплообменник стоит испарителем и промежуточным теплообменником между чиллером и продуктом. Ниже — чем отличаются типы, как подобрать и обслуживать.

Как устроен и почему компактный

Гофры на пластинах закручивают поток даже при небольшой скорости, поэтому коэффициент теплопередачи у пластинчатого теплообменника в разы выше, чем у кожухотрубного теплообменника, — ориентировочно 3000–6000 Вт/(м²·°C) на воде против 800–1500. Отсюда и меньшая площадь, и возможность работать с малым напором: жидкости на выходе могут отличаться всего на 1–2 °C. Обратная сторона — узкие каналы: им нужен фильтр, а грязная вода и волокна их забивают. Как считают площадь, разобрано в расчёте теплообменника.

Паяный, разборный, сварной

Паяный теплообменник спаян медью или никелем: он выдерживает давление хладагента и поэтому стоит испарителем почти во всех чиллерах малой и средней мощности — справочник о теплообменниках чиллера. Разборный выбирают там, где продукт надо мыть и проверять: молоко, сусло, вино — задачи об охлаждении молока и о пивоварне.

Как подобрать

1. Мощность и четыре температуры — горячей и холодной стороны на входе и выходе. Из них получается площадь, а производитель подбирает число и рисунок пластин.
2. Допустимые потери давления — обычно 20–50 кПа на сторону: чем больше разрешено, тем меньше теплообменник, но тем мощнее нужен насос.
3. Материал пластин — нержавеющая сталь для воды, гликоля, пищевых продуктов; титан для морской воды и рассола — как в задаче об аквариуме и УЗВ.
4. Уплотнения разборного — EPDM для воды, гликоля и пара, NBR для масел и жиров; у каждого свой предел температуры.
5. Запас — 10–15 % поверхности на загрязнение или свободное место на раме разборного под будущие пластины.

Промывка и замена уплотнений

Паяный теплообменник промывают без разборки: насосом прокачивают моющий раствор против обычного направления потока. Для медной пайки сильные кислоты не годятся — порядок промывки испарителя описан в справочнике о теплообменниках чиллера. Разборный разбирают: пластины моют, осматривают на трещины и коррозию, уплотнения при затвердевании или течи меняют комплектом, а пакет стягивают до размера, указанного на табличке. Перетянутый пакет мнёт пластины, недотянутый течёт.

Типовые ошибки

• Каталожная мощность без температур. Теплообменник «на 50 кВт» дан при своём напоре; при меньшем он передаст меньше.
• Паяный на грязную воду. Каналы забиваются, а разобрать его нельзя — для технологической воды ставят разборный и фильтр.
• Уплотнения не той резины. EPDM в масле разбухает за недели, и теплообменник течёт.
• Масло как вода. У масла коэффициент теплопередачи в разы ниже, и маслоохладитель на ту же мощность в несколько раз больше — так считают охлаждение в задаче о гидростанции.

Что из этого следует для подбора

• Промежуточный теплообменник и чиллер подбирают вместе: от напора в теплообменнике зависит, какую температуру должен дать чиллер, а чем она ниже, тем дороже и менее экономичен чиллер. Если сторона чиллера холоднее 5 °C, это гликоль, и его долю считает расчёт концентрации гликоля.
• Разборный теплообменник выбирают для пищевых продуктов и грязных сред, паяный — для чистых контуров и хладагента.