Сравнение пластинчатых и кожухотрубчатых теплообменников

Если вы когда-либо исследовали продукты с жидкостным охлаждением, то, возможно, сталкивались с двумя вариантами: кожухотрубными или пластинчатыми теплообменниками. Как кожухотрубные, так и пластинчатые теплообменники работают по одним и тем же принципам, обмениваясь теплом между двумя жидкостями посредством теплопроводности, но с очень разными методами конструкции. Решение о том, что лучше для вас, может быть трудным, если вы не понимаете преимуществ того или другого дизайна.


Кожухотрубные теплообменникиСостоит из пучка маленьких трубочек внутри большого цилиндра (или оболочки). Кожухотрубные теплообменники - это простая, но эффективная конструкция, принцип действия которой существует уже более 100 лет.  Они могут быть изготовлены по низкой цене, даже при небольших объемах, благодаря своей простоте и гибкости. Они идеально подходят для применения там, где требуется регулярное техническое обслуживание и техобслуживание, например в морской среде, поскольку большинство конструкций легко демонтируются.

Преимущества кожухотрубных теплообменников;

  • Меньшие конструкции могут быть более дешевыми

  • Гораздо проще в обслуживании

  • Уплотнительные кольца также делают их дешевыми в обслуживании

  • Лучшее решение для охлаждающей жидкости морской воды или других жидкостей, подверженных риску засорения в узких пространствах

  • Может обеспечить лучшие варианты установки (трехпроходные, двухпроходные конфигурации коллектора и т. д.).

  • Идеальное решение для гидравлических блоков питания, горнодобывающего оборудования, судов с охлаждением морской водой и отопления плавательных бассейнов.

Пластинчатые теплообменники

Хотя принцип действия пластинчатых теплообменников очень похож на кожухотрубные, конструкция их сильно отличается. Вместо пучка труб пластинчатые теплообменники используют несколько слоев плоских пластин, уложенных друг на друга, чтобы создать ряд каналов для потока жидкостей. Они часто могут быть более компактными и иногда более дешевыми, чем оболочка и труба, но не обладают такой же гибкостью конструкции, как кожухотрубчатые. Однако их полная конструкция из нержавеющей стали делает их идеальными для таких применений, как пищевая промышленность и фармацевтическое производство.


Преимущества пластинчатых теплообменников;

  • Более компактная конструкция

  • Более дешевый вариант везде, где требуется нержавеющая сталь

  • Более высокие возможности рабочего давления

  • Более высокие температурные возможности

  • Идеально подходит для небольших систем централизованного теплоснабжения, охлаждения напитков, пищевого и фармацевтического производства, а также для низкотемпературного охлаждения масла.

Разница между теплообменниками

 1. В пластинчатом теплообменнике высокий коэффициент теплопередачи, поскольку различные гофрированные пластины инвертированы друг с другом, образуется сложный путь потока, так что жидкость течет трехмерно в пути потока между гофрированными пластинами и может быть получена при низком числе Рейнольдса (обычно Re=50-200). Турбулентный поток, поэтому коэффициент теплопередачи высок, как правило, считается в 3-5 раз выше кожухотрубного типа.


2. Логарифмическая средняя разница температур велика, а терминальная разница температур мала. 

В кожухотрубном теплообменнике две жидкости протекают в трубном и кожухотрубном процессах соответственно, что обычно является поперечным потоком, а логарифмический средний поправочный коэффициент разности температур невелик, а пластинчатые теплообменники в основном являются режимами стокового или противоточного потока, и поправочный коэффициент обычно составляет около 0,95. Кроме того, поток холодной и горячей жидкости в пластинчатом теплообменнике параллелен теплообменной поверхности и нет обводного потока, что делает пластинчатый теплообменник  Разница температур в конце устройства мала, теплообмен для воды может быть ниже 1 ° C, а кожухотрубный теплообменник обычно составляет 5 ° C.


3. Мелкопластинчатый теплообменник имеет компактную конструкцию, а площадь теплообмена на единицу объема в 2~5 раз больше, чем у кожухотрубного типа. Это не то же самое, что тип оболочки и трубки, и место обслуживания для извлеченного трубного пучка зарезервировано. Теплообменная емкость пластинчатого теплообменника составляет около 1/5~1/8 кожухотрубного теплообменника.


4. Легко изменить зону теплообмена или комбинацию процессов. До тех пор, пока несколько пластин добавляются или уменьшаются, цель увеличения или уменьшения площади теплообмена может быть достигнута. Изменяя расположение пластин или заменяя несколько пластин, можно достичь требуемой технологической комбинации. Для адаптации к новым условиям теплообмена площадь теплопередачи кожухотрубного теплообменника увеличить практически невозможно.


5. Толщина пластины легкого пластинчатого теплообменника составляет всего 0,4~0,8 мм, в то время как толщина теплообменной трубы кожухотрубного теплообменника составляет 2,0~2,5 мм, а тип кожуха-оболочки больше, чем у пластинчатого теплообменника. Каркас намного тяжелее, а пластинчатый теплообменник обычно составляет лишь около 1/5 веса оболочки.


6. Низкая цена С таким же материалом, пластинчатый теплообменник примерно на 40-60% ниже, чем тип оболочки и трубы под той же площадью теплообмена.


Сравнение при перепаде температур

В определенных условиях, когда существует значительный перепад температур между охлаждающей средой и охлаждаемой жидкостью, кожухотрубный теплообменник часто является более экономичным охлаждающим решением по сравнению с пластинчатым теплообменником. Это происходит из-за малого пути потока внутри пластинчатого теплообменника, который создает значительное количество турбулентности, приводящей к высокому перепаду давления внутри агрегата.


Как следует из названия, пластинчатые теплообменники изготавливаются из серии тонких металлических пластин. Обычно изготовленная из нержавеющей стали, каждая пластина содержит сложный прессованный узор, и для обеспечения водонепроницаемости устройства резиновые прокладки "прослоены" между всеми металлическими пластинами, которые затем сжимаются вместе в жесткую раму, образуя расположение параллельных проточных каналов с чередующимися горячими и холодными жидкостями.

В отличие от этого, кожухотрубные теплообменники состоят из двух основных компонентов: наружного корпуса (или кожуха) и трубчатого сердечника (или пучка) внутри кожуха. Охлаждающая среда течет через сердечник трубы, в то время как горячая жидкость поступает в оболочку через впускное отверстие, проходя через ряд перегородок снаружи сердечника трубы и вокруг него, прежде чем покинуть оболочку через выпускное отверстие. Для максимальной эффективности теплопередачи горячая и холодная жидкости перемещаются в направлении "противотока" через теплообменник. 


 Хотя пластинчатые теплообменники могут быть довольно компактными и иметь возможность увеличиваться в размерах, если требования к охлаждению изменятся, их обслуживание будет более дорогостоящим, чем эквивалентный кожухотрубный теплообменник, поскольку, как правило, резиновые прокладки стареют, твердеют и нуждаются в замене каждые 2 года. Это трудоемкое и дорогостоящее упражнение, выводящее теплообменник из эксплуатации на более длительные сроки. Кроме того, обнаружение утечек может быть более сложным и требует квалифицированной рабочей силы для выполнения работ. И, благодаря большему сопротивлению потоку воды внутри теплообменника, повышается вероятность загрязнения, что снижает эффективность установки.


В отличие от этого кожухотрубные теплообменники чрезвычайно просты в обслуживании; снятие торцевых крышек открывает сердечник трубы, который может быть извлечен для очистки и планового технического обслуживания. Эффективность теплопередачи качественного кожухотрубного теплообменника, чрезвычайно высока, в то время как сами агрегаты прочны и обеспечивают длительный срок службы. Кожухотрубные теплообменники также могут использоваться с самыми требовательными охлаждающими средами, включая морскую воду и богатую минералами или загрязненную воду.


Кожухотрубные теплообменники по-прежнему являются предпочтительным вариантом для многих инженеров из-за простоты обслуживания и их совместимости для использования с охлаждающими жидкостями морской воды. Если вы хотите использовать пластинчатый теплообменник с морской водой, то это должен быть пакет пластин с  из титана, поэтому стоимость часто выше, чем эквивалентная оболочка и труба (даже с титановыми трубами!).


Подписывайтесь на наш Телеграм канал, там всегда много полезного!
 

    

Категория: Новости

Тэги:

Похожие страницы