Сварной пластинчатый теплообменник (Блок)

Назначение

Теплообменное оборудование предназначается для того, чтобы нагревать либо охлаждатьжидкость, газ или пар, а также способствовать их испарению или конденсации в ходе технологических процессов.

Пластинчатый теплообменник – это устройство, в котором осуществляется передача тепла от горячего теплоносителя к холодной, нагреваемой среде через стенки пластин различных конструкций, изготовленных из различных металлов или сплавов.

Рассмотрим принцип действия теплообменника на примере сварного пластинчатого теплообменника.

Ключевые области применения

• Предварительный подогрев сырой нефти: На входе в атмосферную перегонную колонну сырье необходимо нагреть. Для этого используются горячие потоки с установок (например, газойль, мазут). СПТО идеально подходят для утилизации этого тепла.

• Охлаждение дистиллятов: После колонн продукты (бензин, керосин, дизельное топливо) нуждаются в охлаждении перед отправкой в резервуары. Для этого используются более холодные потоки (например, сырая нефть, вода).

• Конденсация паров: В различных ректификационных колоннах пары продуктов конденсируются, отдавая большое количество тепла.

• Процессы гидроочистки: На установках гидроочистки бензина и дизельного топлива СПТО используются для подогрева сырья и охлаждения продуктов реакции. Они хорошо справляются с высокими давлениями, характерными для этих процессов.

Преимущества

• Высокая эффективность: Турбулентный поток и тонкие стенки пластин обеспечивают коэффициенты теплопередачи в 3-5 раз выше, чем у кожухотрубчатых теплообменников.

• Компактность: Меньшая занимаемая площадь и объем, что критично при модернизации и строительстве новых установок.

• Экономия энергии: Высокая эффективность и возможность работы с малыми температурными напорами позволяют максимально утилизировать тепло и снижать эксплуатационные затраты.

• Стойкость к термическим напряжениям: Благодаря конструкции пластины могут свободно расширяться, что снижает риски от термических напряжений при пусках, остановах и изменениях режима.

• Меньшее загрязнение: Высокая турбулентность препятствует осаждению отложений.

Ограничения и проблемы

• Высокая чувствительность к загрязнениям: Хотя турбулентность снижает загрязнение, если отложения все же образуются, очистка СПТО практически невозможна механическими методами из-за сложной геометрии каналов. В случае серьезных загрязнений требуется механическая очистка на специализированных предприятиях, что долго и дорого.

• Стоимость: Первоначальная стоимость СПТО может быть выше, чем у кожухотрубчатых аналогов.

• Ограничение по вязкости: Не подходят для очень вязких сред при низких температурах, так как гидравлическое сопротивление становится чрезмерно высоким.

Ключевые характеристики и преимущества

СПТО сочетают в себе компактность и эффективность пластинчатых теплообменников с надежностью и стойкостью к высоким параметрам кожухотрубных аппаратов.

Конструкция

Теплообменник состоит из рамы и пакета пластин.

Рама состоит из 4 угловых стоек, верхней и нижней плит и 4 боковых панелей с патрубками. Патрубки служат для ввода и вывода из теплообменника сырья и теплоносителя.

Вся конструкция стянута шпилька с гайками и может быть быстро разобрана для проведения инспекции, сервисного обслуживания или чистки. Для обеспечения герметичности системы панели уплотняются прокладками. Материалом для них могут служить графитовые композиты, тефлон и другие тепловые материалы.

Во избежание коррозии, а также для минимизации терния между углеродистой и нержавеющей сталью, либо другим материалом пластин между верхней и нижней плитой и конечными пластинами устанавливается 2 уплотняющих листа из тефлонового материала.

Принцип действия

Основным рабочим элементом теплообменника является пакет сваренных попарно гофрированных пластин из нержавеющей стали или специальных материалов.

Пространственное извилистое течение жидкости в пространстве между пластинами усиливает турбулизацию потоков рабочих сред. За счет чего повышается коэффициент теплопередачи и уменьшается количество отложений и загрязнений на рабочих поверхностях. Потоки движутся в перекрестном направлении в пределах каждого хода.

 В то время как движение общего потока в многоходовой конструкции организовано по противоточной схеме. При необходимости можно спроектировать теплообменник, работающий в режиме параллельных потоков.

Каждый ход отделен от соседнего разделителем, который направляет поток среды между пакетом пластин и панелью. За счет использования разделителей теплообменник может быть спроектирован как одноходовым, так и многоходовым  в зависимости от конкретного процесса.

Варианты установки

Теплообменные пластинчатые аппараты могут монтироваться в трех различных вариантах:

• горизонтальном;
• вертикальном;
• подвесном.

Достоинства и недостатки

Пластинчатые теплообменники отличаются:

• компактностью;
• высоким коэффициентом теплопередачи;
• низкими теплопотерями;
• низкими потерями давления;
• простотой обслуживания.

К недостаткам можно отнести:

• необходимость защиты теплопередающих поверхностей от механических примесей (что решается за счет установки фильтров на входных потоках);
• ограничения по перепадам давления и температурам.

Видео работы