Цель статьи
Рассказать о том, что такое паяный теплообменник, каково его назначение и принцип работы. Познакомить с конструкцией и особенностями эксплуатации. Помочь понять, сможет ли такой аппарат решить ту или иную задачу для клиентов компании ВАРМ.Что такое паяный теплообменник?
Паяный теплообменник - это тип теплообменного устройства, в котором используется технология пайки для соединения нескольких тонких пластин в компактный блок. Пластины обычно изготавливаются из высококачественной нержавеющей стали или других коррозионностойких материалов и располагаются по схеме, создающей чередующиеся каналы для протекания горячих и холодных жидкостей. Процесс пайки заключается в нагревании пластин и присадочного металла до высокой температуры, чтобы расплавить и сплавить их вместе, создавая прочное и герметичное соединение. Полученный теплообменник имеет высокую тепловую эффективность, отличную устойчивость к коррозии и эрозии и идеально подходит для использования в широком спектре промышленных и коммерческих приложений, где пространство и энергоэффективность являются важными факторами.
Типы теплообменников:
Существует множество типов теплообменных аппаратов: разборные пластинчатые, паянные пластинчатые , спиральные, кожухо-пластинчатые, цельносварные (компаблок), выпарные теплообменники открытыми контурами, полусварные, скребковые, трубчатые и другие.
В перечне продукции компании ВАРМ паяные теплообменники имеют маркировку BL или NL. BL – теплообменники паянные медью, NL – теплообменники паяные никелем.
Паяные теплообменники состоят из минимального количества деталей:
- пластины
- фольга-припой
- силовой элемент корпуса (передняя крышка)
- патрубки или фланцы
- крепежные элементы
Принцип работы пластинчатого теплообменника
В пластинчатых теплообменниках передача тепловой энергии происходит между двумя жидкостями, протекающими по отдельным каналам, разделенным рядом тонких пластин. Смешение рабочих жидкостей исключено. Пластины создают большую площадь поверхности для большего контакта жидкостей, повышая эффективность теплопередачи. В случае с паянными теплообменниками герметизацию каналов обеспечивает припой из меди или никеля.
Эффективность теплообменника повышается благодаря конструкции пластин, которая создает турбулизацию потока в обеих жидкостях и обеспечивает равномерное перемешивание жидкостей, увеличивая коэффициент теплопередачи. Турбулизация потока в паяных теплообменниках выше чем в разборных пластинчатых. Это достигается за счет меньшей глубины формовки канала, а так же меньшего зазора между соседними пластинами, т. к. не применяются уплотнения, а соседние пластины спаяны тонким слоем медного припоя.
В целом, пластинчатые теплообменники представляют собой высокоэффективное и компактное решение для теплообмена в самых разных отраслях промышленности.
Технические особенности
Материалы, используемые в паяных теплообменниках
Стоит обратить внимание, что слабым местом паянного теплообменного аппарата может выступать припой.
Существует два вида припоя: на основе меди и никеля.
Использование того или иного типа припоя обеспечивает коррозионную стойкость теплообменника в целом. Медный припой прекрасно работает в системах кондиционирования, охлаждения гидравлики, холодильных машинах, системах теплого пола, вентиляции и отоплении. Так же медные теплообменники прекрасно работают в паровых системах и могут конденсировать пар либо передавать энергию пару в различных тех процессах. Тем не менее, медный припой плохо работает в кислотных средах и щелочных средах высоких концентраций.
Одним из примеров негативного опыта эксплуатации паянного медью теплообменника может применение подобных аппаратов в производстве растительного масла. При высоких температурах, растительное масло( конечно же речь о жирных кислотах) вступает в реакцию с медью в припое. И если для теплообменного аппарата потребуются годы, что б повреждения вызванные такой реакцией проявились, то для производства это может стать проблемой, так как при контакте с медью растительное масло окрашивается в зеленый цвет.
Для решения задач, в которых невозможно допускать контакт рабочих сред с медью — можно применять теплообменники паяные никелем. В отличии от меди — никель устойчив к коррозии, имеет большую температуру плавления, большую механическую прочность. Производить такие теплообменники так же гораздо сложнее, соответственно их стоимость выше, чем у аналогичных меднопаянных.
Пять преимуществ теплообменников с никелевой пайкой перед теплообменниками с медной пайкой:
Повышенная прочность и долговечность: Теплообменники с никелевой пайкой прочнее и долговечнее, чем с медной пайкой. Никель обладает более высокой прочностью на разрыв и более устойчив к термическим нагрузкам, что снижает вероятность его растрескивания или разрушения под давлением. Это делает теплообменники с никелевыми пайками хорошим выбором для применения в условиях высокого давления или высоких температур.
Более высокая термостойкость: Теплообменники с никелевыми пайками могут выдерживать более высокие температуры, чем теплообменники с медными пайками. Никель имеет более высокую температуру плавления и более устойчив к тепловому удару, что делает его пригодным для использования в высокотемпературных приложениях, таких как производство электроэнергии и рекуперация отработанного тепла.
Более низкий риск загрязнения: Теплообменники с никелевой пайкой имеют меньший риск загрязнения, чем теплообменники с медной пайкой. Медь может реагировать с некоторыми химическими веществами и жидкостями, что приводит к загрязнению технологического потока. Никель более химически инертен, что снижает риск загрязнения и обеспечивает чистоту технологического потока.
Лучше для применения с высоким требованием к чистоте производства: Никелевые паяные теплообменники лучше подходят для применения в системах с высокой степенью чистоты, где необходимо избегать загрязнения. Никель имеет низкий уровень примесей и легко очищается, что делает его хорошим выбором для таких областей применения, как фармацевтика, биотехнология и производство полупроводников.
Три недостатка никель-паяных теплообменников по сравнению с медно-паяными:
Ограниченная доступность: Теплообменники с никелевыми припоями не так широко доступны, как с медными припоями. Это связано с тем, что процесс производства теплообменников с никелевыми припоями более сложен и требует более специализированного оборудования и опыта. Это может усложнить поиск запасных частей или поставщика новых теплообменников.
Труднее паять: Никель паять сложнее, чем медь. Это связано с тем, что никель имеет более высокую температуру плавления и требует более высокой температуры для процесса пайки. Это может сделать процесс пайки более сложным и потребовать более специализированного оборудования и опыта, что приведет к увеличению производственных затрат.
Производство паяных теплообменников
В процессе пайки используется вакуумная печь для поддержания контролируемой среды с низким уровнем кислорода. Это важно, поскольку кислород может вступать в реакцию с медным присадочным материалом, что приводит к окислению и ослаблению связи между пластинами. Удаляя кислород из окружающей среды, вакуумная печь обеспечивает проведение процесса пайки в оптимальных условиях, в результате чего получается высококачественный теплообменник без утечек.
Основные параметры паяных теплообменников
Максимальная разница температур в контурах: 80 0С
Максимальное рабочее давление: 4,5 МПа
Коэффициент теплопередачи может достигать 8000-9000 Вт/м2*К
Толщина пластины: 0.3 — 0.5 мм
Диаметр присоединения: Ду10 — Ду125
Вид присоединения: прямая пайка трубы, резьбовое соединение, фланец, приварной патрубок.
Области применения теплообменников
Энергетическая промышленность: Теплообменники используются для передачи тепла между паром и низкотемпературной жидкостью, такой как вода, для выработки электроэнергии. Для утилизации тепловой энергии от паровой турбины в системы отопления и горячего водоснабжения.
Химическая промышленность: Теплообменники используются в химических процессах для передачи тепла между различными жидкостями, например, в системах рекуперации тепла или в градирнях. Нагрев и охлаждение электролитов и растворов кислот, нефтепродуктов и продуктов органического синтеза.
Пищевая промышленность и производство напитков: Теплообменники используются в производстве продуктов питания и напитков для пастеризации и стерилизации продуктов, а также для контроля температуры во время приготовления и охлаждения. Паяные теплообменники для нагрева воды паром.
Тяжелая промышленность. Охлаждение металлургических печей, градирни, гидравлическое оборудование, системы смазки и закалки — во всех этих системах присутствуют пластинчатые теплообменники различных конструкций.
Автомобильная промышленность: Теплообменники используются в системах охлаждения двигателей для передачи тепла от двигателя к охлаждающей жидкости. Например, распространены для передачи тепловой энергии между системой охлаждения и рабочей жидкостью автоматической коробки передач.
Майнинг криптовалюты: Теплообменники системы охлаждения иммерсионной жидкости (масла). В специализированной емкости размещают вычислительное оборудование, выделяющее большое количество тепловой энергии. Теплообменник позволяет отводит тепловую энергию от вычислительных блоков и отдавать ее на утилизацию в различные системы, будь то проточная вода или же система обогрева жилого помещения, тем самым экономя средства на обогрев или отопление близлежащих помещений.
В целом, теплообменники являются важнейшими компонентами в различных отраслях промышленности, где эффективная теплопередача имеет решающее значение для оптимизации процессов, снижения энергопотребления, повышения качества и безопасности продукции.
Техническое обслуживание и устранение неисправностей
Паяный теплообменник — устройство надежное и обладающее большой механической прочностью, однако особенность его конструкции не позволяет производить обслуживание данного аппарата методом полной или даже частичной разборки, как это принято у разборных пластинчатых теплообменников.
Важность регулярного технического обслуживания для обеспечения эффективной работы
Распространенные проблемы и их причины
Уменьшение эффективности, падение мощности теплопередачи или изменение температурного графика — все это следствие загрязнение рабочей поверхности или полное перекрытие каналов пластин отложениями или механическими включениями попавшими в теплообменник вместе с потоками рабочих сред. Настоятельно рекомендуем обслуживать теплообменный аппарат, промывать его контуры специализированными средствами.
Утечки рабочих сред, нарушение герметичности.
Учитывая особенность конструкции, утечки могут быть внутренние и внешние. Внутренние - это перетекание
жидкости из одного контура в другой. Внешние — это течь рабочей жидкости одного из контуров наружу. Причиной нарушения герметичности являются механические повреждения, характер которых может меняться.
Типы механический повреждений:
- удары и вмятины
- коррозионное воздействие на пластину или припой
- разрыв пакета пластин в следствии замерзания (замораживания) одного или обеих контуров.
- механическое повреждение присоединительного патрубка, его деформация или нарушение пайки.
В компании ВАРМ уверены, паяный теплообменный аппарат — это очень надежное устройство, правильная эксплуатация позволяет использовать его до 20 лет.
Методы поиска и устранения неисправностей для выявления и решения проблем.
Отследить отклонения в работе паянного теплообменного аппарата можно с применением КИП. Контроль изменения температурного графика и расходов через теплообменный аппарат позволит с высокой точностью определить качество его работы. Требуется ли очистка или эксплуатация происходит без необходимости обслуживания. Стандартные схемы обвязки теплообменного аппарата с возможностью контроля состояния могут предоставить наши специалисты. Запрос отправляйте на адрес компании ВАРМ info@warmphe.ru
Краткое изложение ключевых моментов
Паяные пластинчатые теплообменники пользуются уверенным спросом и имеют широкую сферу применений. Паяные теплообменники могут решать задачи, которые не под силу пластинчатым разборным теплообменникам, к примеру работать при давлении 4.5 МПа, и при этом они значительно дешевле чем цельносварные аппараты. Они очень компактны, а их стоимость значительно ниже чем у разборных аппаратов. Требуется дополнительное внимание при подборе и эксплуатации, что б обеспечить качественную работу теплообменника.
Рассчитать паяный пластинчатый теплообменник помогут специалисты компании ВАРМ.
А широкий ассортимент товара на складе позволит вам решить свою задачу в кратчайшие сроки.
