УГРЕШСКИЙ ЗАВОД
ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
Московская область,
г. Дзержинский, ул. Лесная, 34

Статья о кожухотрубных и пластинчатых разборных теплообменниках

02 февраля 2018, в 07:14

Кожухотрубные и пластинчатые разборные теплообменники: сравнение, применение и преимущества.

Кожухотрубные и пластинчатые разборные теплообменники относятся к аппаратам рекуперативного типа, оборудование постоянного действия. Передача тепловой энергии производится через разделительную перегородку, выполненную из материала с высокой теплопроводностью.

Рекуператоры – это основное оборудование котельных, ТЭЦ, центральных (ЦТП) и (ИТП) индивидуальных тепловых пунктов. Наиболее востребованы разборные пластинчатые разборные теплообменники. Выбор теплообменника зависит от назначения и вида теплового пункта, параметров теплоносителя, требуемого температурного режима системы ГВС.


Зависимые и независимые системы

В системах отопления и горячего водоснабжения объектов ЖКХ применяются зависимые и независимые схемы присоединения.

В первом случае теплоноситель напрямую поступает от ЦТП (котельной или ТЭЦ) через сети теплоснабжения к внутренней системе здания. Здесь теплоноситель разделятся на замкнутый контур отопления помещений и открытую систему ГВС. Недостатком такой схемы является необходимость постоянной подпитки системы из-за невосполнимого водоразбора, а также несоответствие качества горячей воды, поступающей из центральной теплотрассы в трубопроводы ГВС у потребителей.

Независимая схема присоединений предполагает передачу тепла от центральной системы вторичному теплоносителю контура здания через оборудование ИТП. Такой вариант отличается большей металлоемкостью, однако, он позволяет выполнять более точное регулирование температурных параметров в здании и экономит затраты на водоподготовку для центральной системы отопления, так как потери теплоносителя, а, следовательно, и требуемая подпитка, в этом случае значительно меньше.

Рекуператоры обеспечивают проектные решения по развязке параметров теплоносителей (давлению и температуре воды) в центральной линии отопления и во вторичном контуре в здании. Независимые схемы позволяют поддерживать избыточное давление в обратной линии внутреннего теплового контура выше, чем в распределительной системе.


Принцип работы теплообменного оборудования

Кожухотрубный теплообменник (КТТО) представляют собой устройство, состоящее из пучка труб, помещенного в теплоизолированный кожух. Теплоносители движутся по независимым контурам: один внутри трубной группы, другой – в межтрубном пространстве. Для увеличения времени теплопередачи в кожухе устанавливают перегородки, которые задерживают теплоноситель внутри кожуха более длительный период.

Пластинчатый теплообменник разборный (ПТР) – это аппарат, состоящий из отдельных модулей (пластин), собранных в единый пакет и соединенных между собой термоустойчивыми прокладками. Поверхность гофрированных пластин выполняется из корозионностойкого металла с высокой теплопроводностью. Передача тепла от горячей воды к нагреваемому теплоносителю вторичного контура осуществляется за счет движения потоков навстречу друг другу (в противотоке). Уплотнители нужны для предотвращения возможного перетекания жидкостей и смешения теплоносителей.


Сравнительная характеристика

Применение пластинчатых теплообменников в современных системах теплоснабжения имеет ряд преимуществ. Ниже приведены основные параметры, которые делают использование ПТР более предпочтительным:

  • Специальное гофрирование пластин в пакете способствует более эффективному теплообмену благодаря созданию турбулентных режимов в потоках жидкости. В среднем коэффициент теплопередачи в ПТР в 3-4 раза выше, чем в КТТО. Это, в свою очередь, позволяет до 4 раз снизить расход материала на изготовление аппарата без потери теплообменных качеств. Компактность пластинчатых устройств делает их более универсальными и удобными в использовании.
  • Блочно-модульная система ПТР позволяет легко и быстро устанавливать устройства, разбирать и собирать отдельные блоки для чистки и ревизии, менять вышедшие из строя элементы. При этом подводящие и отводящие к оборудованию трубопроводы демонтировать не требуется.
  • Возможность точного подбора требуемой тепловой мощности устройства за счет установки оптимального количества пластин. Не нужно делать запас мощности и нести дополнительные затраты на покупку, размещение и обслуживание резервных модулей. Индивидуальный расчет теплообменника позволяет подобрать наиболее эффективные конфигурацию и размер оборудования для каждого конкретного теплового пункта.
  • При увеличении нагрузки (изменении расчетных параметров системы, реконструкции схемы теплоснабжения и т.д.) можно нарастить тепловую мощность аппарата путем дополнительной установки пластин и увеличения площади нагрева. Также можно снизить мощность оборудования при изменении режима работы теплового пункта.
  • Недорогой ремонт. Стоимость замены отдельных блоков ПТР не превышает 15-25% от общей цены устройства. Для сравнения, затраты на ремонт КТТО (замена трубной группы из латуни) составляет до 80-90% общей стоимости теплообменника. Кроме того, капитальный ремонт пластинчатых аппаратов требуется не часто: срок службы пластин в среднем составляет 15-20 лет, а уплотнительных прокладок – до 10 лет.
  • Простой и недорогой монтаж. Стоимость установки пластинчатых теплообменников на порядок ниже, чем материалоемкая и трудозатратная установка кожухотрубных аппаратов. Затраты на монтаж ПТР не превышают 2-4% стоимости самих устройств.
  • Высокие эксплуатационные показатели. Оборудование эффективно работает даже в системах с относительно невысокой температурой теплоносителя.
  • Отсутствие затрат на систему охлаждения. Роль естественного охладителя играет сконденсированный водяной пар (температура конденсата – не выше 50 ⁰С).
  • Возможные вибрации не влияют на целостность гофрированных пластин. В трубчатых теплообменниках такая проблема существует.

Подводя итог, можно сказать, что пластинчатые разборные теплообменники более экономичны и эффективны как при первичном монтаже (около 20-30% экономии на установку по сравнению с КТТО), так и в процессе эксплуатации. Они позволяют легко переходить на различные режимы работы, обладают более высоким КПД. Окупаемость реконструкции теплового пункта с переходом с кожухотрубных на пластинчатые теплообменники составляет от нескольких месяцев до 2-5 лет, а потому вполне обоснована.

Кроме того, популярность компактных и универсальных пластинчатых устройств обусловлена повсеместным переходом на теплоснабжение через ИТП (вместо ЦТП). Модернизация инженерных сетей, включающая реконструкцию котельных, обустройство индивидуальных тепловых пунктов и замену КТТП на ПТР, позволяет снизить эксплуатационные издержки и приводит к экономии электроэнергии до 50 %.