Кожухопластинчатые теплообменники со сварными кассетами

2.1 Кожухопластинчатые теплообменники со сварными кассетами

 

Этот теплообменник состоит из кассетного пакета, заключенного в цилиндрический кожух. Каждая кассета образована двумя профилированными пластинами, сваренными по трем сторонам и имеющим продольную перегородку. Эта перегородка формирует U-образный поток среды, протекающей внутри кассеты. Кассеты собраны в пакет с фиксированными зазорами между кассетами.

Кассетный пакет заключен в кожух теплообменника. Соединение кассет с фронтальным фланцем кожуха осуществляется посредством сварки по периметру каждой кассеты с кассетной плитой, аналогично соединению труб с трубной плитой в кожухотрубном теплообменнике.

Фронтальный фланец кожуха оснащен входным и выходным патрубками и коллекторами

 Предельная простота, большие возможности:

Как и в кожухотрубных теплообменниках, циркуляция среды по стороне кожуха может осуществляться как при помощи поперечных перегородок [многоходовая схема по стороне кожуха], так и вдоль обечайки кожуха параллельно кассетному пакету.

По существу, кожухопластинчатые теплообменники разработаны по аналогии с кожухотрубными теплообменниками. При этом они сочетают в себе высокую эффективность первых с надежностью и высокими предельными рабочими параметрами последних.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• Высокие предельные эксплуатационные характеристики

• Высокая эффективность пластинчатых теплообменников

• Высокая надежность кожухотрубных теплообменников

• Разделительные пластины позволяют организовать многоходовую схему теплообмена

Основные варианты исполнения:

Тип S-CFU

Полностью сварная конструкция - очень компактная и надежная, поскольку не содержит уплотнений.

Тип S-BFU

Неразборная полностью сварная конструкция кассетного пакета с распределительной камерой [коллекторами] и фронтальным фланцем. Сторона кожуха доступна для механической чистки.

Тип S-DFU

Разборная распределительная камера: кассетную плиту с кассетным пакетом можно отсоединять от фронтального фланца. Сторона кожуха доступна для механической чистки. Сторона пластин доступна для осмотра. Возможна быстрая замена всего кассетного пакета или отдельной кассеты.

2.2. Паяные пластинчатые теплообменники.

Паяные пластинчатые теплообменники изготовлены из чеканных нержавеющих пластин, которые паяются медью вакуумной технологией. При сборке каждая вторая пластины симметрично относительно плоскости поворачивается на 180 градусов. Таким образом, возникают две взаимно изолированные проточные системы, в которых при сочетании с противотоком происходит передача тепла. Профиль пластин способствует высокой турбулентности потоков, что обеспечивает высокоэффективную передачу тепла, даже при малых скоростях жидкостей.

Стандартное исполнение паяных пластинчатых теплообменников (Тип 1) предусматривает одностороннее подключение теплоносителей. Возможно двухстороннее подключение, а также изготовление и поставка многоходовых и двухступенчатых паяных пластинчатых теплообменников. На рисунке приведены схемы этих теплообменников.

 

Тепловой эффект в паяных пластинчатых теплообменниках

Теплопередача паяного пластинчатого теплообменника зависит от профиля пластин. Различные профили пластин создают различную турбулентность потоков, что определяет теплопередачу. Мы предлагаем три различных профиля пластин: H, M, L.

Для пластин Н характерна высокая теплопередача при относительно высокой потере давления, для пластин М - средняя теплопередача и средние потери давления, для пластин L - низкая теплопередача и низкая потеря давления.

Преимущества паяных пластинчатых теплообменников

Широкий диапазон мощностей предлагаемых паяных пластинчатых теплообменников: от 5-10 кВт до нескольких МВт на единицу.
Для изготовления пластин применяется нержавеющая сталь производства заводов Krupp. После штамповки пластины подвергаются электрополировке, что значительно уменьшает вероятность образования микротрещин и отложения накипи. Малый вес и компактность паяных пластинчатых теплообменников. Высокие рабочие температуры и рабочие давления.
Простой монтаж и предельно простое обслуживание и сервис.
Возможность поставки паяных пластинчатых теплообменников с любыми конфигурациями присоединений.

На основании заполненных опросных листов в течение 1-3 часов подготавливаются коммерческие предложения на паяные пластинчатые теплообменники и высылаются заказчикам с техническими характеристиками и чертежами. Срок поставки паяных пластинчатых теплообменников - от 1 дня до 4 недель (в случае отсутствия необходимой модели на складе). Срок службы паяных пластинчатых теплообменников до 15 лет - при условии выполнения требований к воде, правильной установке и своевременном обслуживании.

Сфера применения паяных пластинчатых теплообменников

·  Отопление, горячее водоснабжение, вентиляция: передающая станция для централизованного теплоснабжения от теплоэлектроцентралей отделение тепла подогрев производственной воды тепловые установки (центральные, солярные, половые, для бассейнов)

·  Климат: кондиционирование воздуха в помещениях и зданиях

·  Холодильная техника: конденсация и испарение

·  Применение для промышленных целей: машинное охлаждение, блочные тепловые электростанции, охлаждение гидравлических масел, охлаждение приводных масел, получение возвратного тепла, термическая процессная техника, подогрев топлива, охлаждение технологических жидкостей

Кроме того, возможно применение паяных пластинчатых теплообменников в фармацевтической, текстильной, металлургической и многих других отраслях промышленности.

Нельзя применять паяные пластинчатые теплообменники для аммиака и морской воды!

 

2.3.  Спиральные теплообменники

Из всех компактных теплообменников эта конструкция является наиболее уникальной. Типичная область их применения — это теплообмен между загрязненными потоками (пульпы, взвеси), содержащих различные механические примеси, волокна. Они с успехом используются в тех случаях, когда пространство для размещения ограничено. Основная отличительная черта спирального теплообменника заключается в его гидравлике. Постоянное изменение направления движения потока создает значительную турбулентность, более высокую, чем в кожухотрубных теплообменниках, что ограничивает количество и скорость образования отложений и накипи. При этом в спиральных аппаратах оба канала для жидкости, сваренные отдельно друг от друга, легкодоступны для очистки после снятия крышек и извлечения спирали. Применяются спиральные теплообменники и как конденсаторы. В этом качестве их работа весьма эффективна при установке аппарата непосредственно наверху колонны, что обеспечивает использование сил гравитации в процессе конденсации. В данном случае исключается необходимость установки сливного барабана и насоса, системы напорных и сливных линий, фундамента для основания. Снижение затрат на

вспомогательное оборудование позволяет в несколько раз сократить стоимость конденсатора.

 ОСНОВНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Конденсация и испарение. При использовании в качестве конденсаторов спи­ральные теплообменники демонстрируют свою универ­сальность. Они являются оптимальным решением особенно в случаях конденсации смешанных паров и парогазовых смесей с инертными газами. Идеальная для этих целей геометрия плоских концентрических однопроточных каналов обеспечивает максимальное извлечение продукта.
При конденсации возможно три варианта организации потоков: прямоток или противоток, если позволяют допустимые потери давления, поперечные потоки, а также их комбинация. Для полной конденсации пара, особенно с высокой кон­центрацией инертного газа, требуется достаточно боль­шое время взаимодействия с охлаждающей средой. Это может быть реализовано в спиральном теплообменнике.

Кроме того, конденсат и/или инертный газ могут пере­охлаждаться внутри одного и того же теплообменника. Причем пар свободно проходит сквозь щелевой спи­ральный канал перпендикулярно плоскости спирали, а охлаждающая среда движется по полностью закрытому спиральному каналу.

Важным преимуществом применения спиральных теплообменников в качестве конденсаторов явля­ется их конструкция, позволяющая присоединять теплообменники при помощи фланцев или сварки непосредственно сверху ректификационной колон­ны. Такое решение часто используется при реали­зации многоступенчатых конденсаторов. Установка спиральных теплообменников на колонну сущест­венно сокращает затраты на монтаж, так как сокращает до минимума работы по трубной обвязке.

 

Среды	Жидкости, суспензии, жидкости, содержащие волокна и твердые частицы, вязкие жидкости, неньютоновские жидкости, включая различные гидросмеси, растворы полимеров и сточные воды, пары с инертными газами и без них
Задачи	Охлаждение, нагрев, рекуперация тепла, (вакуумная) конденсация, испарение, термосифон, ребойлер
Применяются в следующих отраслях промышлен- ности	Нефтехимия, химия, пищевая и фармацевтическая промышлен- ность, производство растительного масла, водоподготовка и водоочист- ка, целлюлозно-бумажная, метал- лургическая и горнодобывающая промышленность

2.4.  Цельносварные пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник цельносварный – новые возможности в эксплуатации, надежная герметизация.

Конструкция, которой обладает цельносварный пластинчатый теплообменник нашей компании, позволяет полностью отказаться от уплотнений, что способствует повышению надежности работы теплообменников, расширению пределов температур и давлений рабочих сред. Поверхность теплообмена теплообменников PW – это сваренные вместе профилированные пластины, которые образуют пакет пластин, заключенный в точно подогнанный кожух.

Цельносварный пластинчатый теплообменник PW производится в многоходовом варианте. В отличие от существующих теплообменников данного типа, распределительные устройства для многоходовых цельносварных теплообменников изготавливаются из металла, что способствует повышению надежности работы теплообменника. Направление потоков в пластинчатых теплообменниках PW выполняется по принципу противотока, прямотока и перекрестного потока. Для сред, содержащих загрязнения, крышка кожуха теплообменника изготавливается съемной, что позволяет вынимать пакет пластин для визуального осмотра и очистки.

 Если Вы используете цельносварный пластинчатый теплообменник PW для газообразных сред и аммиака, то специально для Вашего удобства в корпусе кожуха предусмотрен асимметричный ввод.

Особенности конструкции и надежность, которыми обладает цельносварный пластинчатый теплообменник PW, важны при работе с экстремальными температурами и давлениями, где невозможно применение обычных теплообменников. Высокое качество лазерной сварки обеспечивает герметичность теплообменника, полностью исключающую возможность протечек.

Вследствие отсутствия соединений труб, цельносварный пластинчатый теплообменник не подвержен внутренней вибрации и достаточно надежен как механическое устройство. Высокая надежность и пониженные затраты на монтажные и ремонтные работы свидетельствуют в пользу таких теплообменников. Их конструкция обладает высокой коррозионной стойкостью.

 Технические характеристики цельносварных пластинчатых теплообменников PW

Условия применения сварных теплообменников:

рабочая температура от - 200 до + 950 0 С, сверхвысокое давление до 100,0 bar .

Обозначение: PW 17 для пластин диаметром 170 мм

Толщина пластин: 0,6 мм (0,8 и 1,0 мм )

Материал пластин: Нержавеющая сталь AISI 316 L (1.4404), титан (3.7035), прочие материалы - по заказу

Материал кожуха: Углеродистая сталь (1.0425), нержавеющая сталь AISI 316 L (1.4404),

прочие материалы – по заказу

Кожух:

- симметричный , полностью сварной

- асимметричный , полностью сварной ( Испаритель )

- сварной , с возможностью открытия пакета пластин

 

Сферы применения цельносварных пластинчатых теплообменников PW

Химическая промышленность

- Охлаждение в технологических процессах промышленности

- CO2 - охлаждение газа

- Оcушка газов

Судостроение

- Масляные / топливные паровые нагреватели

- Охлаждение морской воды , титан

Энергетика

- Применения с паром

- Охлаждение масел при высоких температурах

Холодильные установки

- Аммиак , герметичное исполнение

- CO2 при высоком давлении

Другие

- Применения с паром

- Вода / вода

- прочее

Каждый пластинчатый теплообменник изготавливается строго в соответствии с требованиями заказчика.

2.4. Кожухопластинчатые теплообменники со сварными кассетами Heatex

Европейский патент

• Уникальная, запатентованная, устойчивая к высоким давлениям конструкция теплообменника

• Простота установки тепло-обменного пакета в раме

• Полный доступ к поверхностям теплообмен

Конструкция и принцип работы

Теплообменник состоит из пакета прямоугольных кассет, состоящих из двух пластин, сваренных по двум противоположным сторонам. Пакет помещается в специальную раму, состоящую из четырех стоек, закрепленных между двумя днищами. При этом кассеты в пакете располагаются с одинаковыми зазорами между собой, образующими второй контур теплообменника. Такая конструкция образует перекрестное направление движения потоков. Каналы контуров открыты по всей ширине распределительной камеры и закрыты по бокам в продольном направлении. Каждый контур оснащен двумя съемными крышками-дверями, обеспечивающими доступ ко всей теплопередающей поверхности. Распределительные камеры, образованные свободным пространством между стойками, кассетами и крышками-дверями, могут иметь разделительные перегородки по каждому контуру для оптимизации циркуляции жидкостей [многоходовая схема].

ПРЕИМУЩЕСТВА:

 • Высокие предельные эксплуатационные характеристики

• Широкие проточные каналы - для вязких сред и суспензий

• Идеальны для применения на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности

• Простота обслужива-ния и чистки

• Разделительные пластины позволяют организовать многоходовые схемы теплообмена

Полный доступ

• 4 боковые крышки - двери могут быть оснащены петлями, обеспечивающими более легкий и быстрый доступ к обоим контурам проточных каналов при обслуживании теплообменника

• Глубина обслуживания канала [чистки] достигает 500 мм

• Поскольку теплообменные кассеты полностью доступны, то могут быть проинспектированы все сварные швы кассет

Площадь поверхности теплопередачи полностью соответствует требованиям заказчика

Две вязкие или "загрязненные" жидкости

Тип HXS: Два взаимоперпендикулярных прямоугольных гладкостенных канала с приваренными разделительными распорками.

Жидкость с большим содержанием механических примесей

Тип НХЕ: Один проточный канал в кассете, образованной двумя пластинами с выштампованными регулярными лунками, сваренными в местах соприкосновения лунок точечной сваркой. Другой проточный канал образуется между двумя кассетами и не имеет перемычек. Это так называемый "свободный канал" [Free gap].

Технические характеристики:

·  Компактная конструкция 200 м2 /м3

·  Поверхность теплообмена до 200 м2

·  Максимальное давление 35 бар

·  Максимальная температура 450 °С

·  Ширина каналов от 3 до 40 мм

·  Максимальный Ду патрубков до 300 мм

·  Механическая чистка обоих сторон

·  Все сварные швы доступны для осмотра

·  Применение: однофазные среды, процессы конденсации или испарения

·  Для изделия используется нержавеющая сталь, дуплексный или никелевый сплав (Hastelloy C 2000 / C22)

Изготовление соответствует Европейским стандартам [PED Э7/23/СЕ].

3. Теплообменники производителя ООО “Теплообмен” 3.1. Скоростные теплообменные аппараты ТТАИ

Теплообменные аппараты типа ТТАИ (тонкостенные теплообменные аппараты интенсифицированные) конструктивно относятся к кожухотрубным теплообменным аппаратам, но в отличие от традиционных кожухотрубных аппаратов в них:

-   используются особо тонкостенные теплообменные трубки

-   используются теплообменные трубки малого диаметра

-   теплообменные трубки имеют специальный профиль

-   теплообменные трубки собраны в плотный пучок типа твэла, характеризующийся малым эквивалентным гидравлическим диаметром

-   используется нерегулярная разбивка трубных решеток

-   пучок труб располагается в корпусе подвижно за счет плавающих трубных решеток

-   реализован чистый противоток теплообменивающихся сред

-   реализуются повышенные скорости движения теплообменивающихся сред

-   понижены гидравлические сопротивления

-   теплообменные трубки и корпус изготавливаются из нержавеющей стали или титана

-   корпуса изготавливаются из специальных тонкостенных труб

-   присутствует эффект самоочистки

-   трубный пучок извлекается из корпуса

-   схемы движения сред могут быть одно-, много- и сложноходовыми

Реализация совокупности этих технических решений позволила нам почти в десять раз уменьшить массу и габаритный объем аппаратов по сравнению с традиционными кожухотрубными и разборными пластинчатыми или обеспечить комплекс иных преимуществ по сравнению с другими известными нам аппаратами.

При этом:

-   экономятся производственные площади

-   появляется возможность размещения аппаратов в затесненных помещениях

-   облегчается их транспортировка за счет исключения необходимости применения грузоподъемных средств

-   упрощается монтаж за счет возможности размещения аппаратов на легких, не силовых конструкциях

-   обеспечивается удобство технического обслуживания, благодаря возможности легкого извлечения трубного пучка из корпуса

-   уменьшаются эксплуатационные энергозатраты (снижение расхода электроэнергии на привод насосов) в связи с пониженными гидравлическими сопротивлениями

На конструкцию аппаратов и на технологию их изготовления в 1991-2000 годах в патентные ведомства России и Украины были поданы заявки на изобретения, по которым получены поддерживаемые в силе патенты. Ряд технических решений составляют предмет «ноу-хау». В 2006 году получено свидетельство на товарный знак "ТТАИ".

В 1993г на типоразмерный ряд аппаратов типа ТТАИ в Госстандарте Украины утверждены технические условия ТУ 551.М.Т.065113-001-93.

На серийный выпуск теплообменных аппаратов типа ТТАИ получен Сертификат соответствия Госстандарта России.

На теплообменные аппарата ТТАИ имеется Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

 Аппараты работоспособны при температурах сред до 200^оС, рабочих давлениях сред до 1,6 МПа. Назначенный срок службы аппаратов 15 лет, до заводского ремонта - 8 лет, гарантийный срок - 1,5 года.

Они могут быть подобраны на любые тепловые мощности. С помощью специально разработанной компьютерной программы аппараты рассчитываются индивидуально для каждого потребителя с учетом всех его требований и пожеланий. Типоразмерный ряд аппаратов типа ТТАИ превышает 4000 единиц.

Аппараты типа ТТАИ имеют широкий диапазон использования, однако наиболее полно весь комплекс преимуществ аппаратов ТТАИ проявляется при работе на невязких капельных жидкостях в диапазоне расходов последних от 0,2м³/ч до 200м³/ч.

С 1992 года аппараты типа ТТАИ успешно эксплуатируются в системах снабжения теплом и горячей водой во многих городах Украины и России. Анализ и обобщение различных вариантов использования аппаратов ТТАИ в жилищно-коммунальном хозяйстве позволил проектному институту Киев ЗНИИЭП разработать "Рекомендации по применению теплообменников ТТАИ в тепловых пунктах жилых и общественных зданий"

С 1992 года они применяются для нагрева, пастеризации и охлаждения вина на винодельческих заводах (Севастопольский головной винзавод, Инкерманский завод марочных вин, завод «Коктебель», завод «Магарач», Одессавинпром и др).

В 1994-1995 годах ряд судов СГП «Атлантика» оборудованы теплообменными аппаратами типа ТТАИ для подогрева паром морской воды, используемой в технологических процессах по производству пищевой продукции.

С 1997 года в ОАО «АвтоВАЗ» (г.Тольятти) наши аппараты работают на машинах литья под давлением на главном конвейере, на линии хромирования деталей, ТЭЦ и на других объектах.

С 1998г в НПО «Азот» (г.Северодонецк) аппараты обеспечивают конденсацию сокового пара.

3.2. Опровержение всех легенд теплотехники

В настоящей статье предпринята очередная попытка осуществить объективное, без передергивания и эмоциональной окраски, сравнение двух наиболее известных типов теплообменных аппаратов - пластинчатых и кожухотрубных. За последнее десятилетие благодаря массированной, причем зачастую необъективной, рекламе пластинчатых аппаратов, в среде сотрудников, работающих в сфере теплотехники, в т.ч. коммунальной, сформировалось ложное мнение об абсолютном превосходстве пластинчатых теплообменников над кожухотрубными. Впрочем, этому не стоит удивляться, т.к. рекламная кампания пластинчатых аппаратов осуществлялась по всем правилам воздействия на человеческую психику – она была обширнейшей, постоянной и либо бездоказательной, на уровне заклинаний (например, встречались статьи с названием «Пластинчатые теплообменники – альтернативы нет»), либо псевдодоказательной, рассчитанной в этом случае на недостаток узкоспециальных знаний у специалистов-теплотехников широкого профиля. Настоящим предпринимается попытка восполнить пробел в доказательном ряду сравнений пластинчатых и кожухотрубных теплообменников.

Перечисляя преимущества пластинчатых аппаратов, их апологеты, как правило, выделяют следующие преимущества: небольшой вес, небольшой габаритный объем, тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи, повышенный срок службы, легкость технического обслуживания. О цене предпочитают умалчивать, т.к. она, как правило, в несколько раз превышает цену кожухотрубных аппаратов (здесь и далее речь идет о разборных пластинчатых теплообменниках, т.к. неразборные в условиях СНГ, как правило, предпочитают не применять и, кроме того, они, имея меньшую стоимость, одновременно теряют ряд преимуществ разборных аппаратов).

Итак, легенда №1 – небольшой вес.

Тезис о незначительном весе пластинчатых теплообменников сформировался в начале 90-х годов прошлого столетия, когда западноевропейские фирмы, придя на рынок стран СНГ, в массовом порядке столкнулись с кожухотрубными аппаратами, использовавшимися в коммунальном хозяйстве Советского Союза и разработанными более полувека тому назад. Грешно было не использовать такой козырь. Но продолжать эксплуатировать эту легенду в настоящее время представляется просто непорядочным (ведь нельзя всерьез предположить, что абсолютно все представители фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников совершенно не следят за событиями, происходящими на соответствующем сегменте научно-технического рынка). А в настоящее время на рынке есть кожухотрубные теплообменники фирмы САТЭКС , сравнение с которыми по весу уже не дает столь ошеломляющих преимуществ пластинчатым аппаратам, есть также теплообменники, разработанные ЦКТИ , по сравнению с которыми выигрыш по массе у пластинчатых аппаратов становится еще более скромным, и, наконец, есть аппараты ТТАИ предприятия «Теплообмен» , сравнивать с которыми пластинчатые аппараты по массе никогда не возьмется ни один представитель фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников, т.к. вес пластинчатых аппаратов будет выглядеть просто пугающе большим.

Для примера приведем конкретные данные по одному из объектов, для комплектации которого были даны предложения по западноевропейским пластинчатым теплообменникам и аппаратам ТТАИ предприятия «Теплообмен».

Для нагрева воды в бассейне требовался теплообменник. Заказчик, выбирая наиболее устаивающий его вариант, выдал исходные данные различным поставщикам (в обоих случаях предусматривалось титановое исполнение): требуется нагревать морскую воду с расходом 9,4т/ч от 4^оС до 27^оС пресной водой с расходом 10,8т/ч и температурой на входе в теплообменник 70^оС. Предложенный для решения этой задачи пластинчатый теплообменник имел сухой вес, равный 120кг, а теплообменник ТТАИ имел вес, равный 5кг. Комментарии, наверное, излишни.

Таким образом становится очевидным, что малый вес пластинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными не более, чем легенда.

 

Легенда №2 – небольшой габаритный объем.

Рекламируя преимущества пластинчатых теплообменников, почти всегда подчеркивают такое их достоинство, как небольшой габаритный объем, что позволяет радикальным образом экономить площади, необходимые для размещения теплообменного оборудования и высвобождать их для использования по другому назначению. Для крупных городов, где каждый квадратный метр офисной или торговой площади в центре города стоит немалых денег, это действительно важное качество. Но всегда ли слово «пластинчатый» обеспечивает преимущество по этому показателю по сравнению со словом «кожухотрубный»? Или честнее было бы писать «современный пластинчатый по сравнению с устаревшим, без малого вековой давности разработки, кожухотрубным». Представляется, что последняя формулировка была бы намного точнее. Впрочем, читатель может судить сам на основании нижеприведенных данных.

Требуется осуществить 2-х ступенчатый нагрев воды горячего водоснабжения, при этом расход нагреваемой воды- 8,4т/ч, температуры нагреваемой воды (последовательно по ступеням) – 5^оС, 43^оС и 55^оС. По греющей среде были заданы следующие параметры: расход через 2-ю и 1-ю ступени соответственно 5,6т/ч и 15,2т/ч, температуры греющей среды на входе во 2-ю и 1-ю ступени соответственно – 70^оС и 52^оС.

Для решения стоящей задачи был предложен пластинчатый теплообменник одной из западноевропейских фирм, имеющий габаритный объем, равный 0,19м³. Решение этой же задачи (при тех же потерях напора) с помощью теплообменников ТТАИ потребовало применения для 1-й ступени аппарата с габаритным объемом 0,03м³, а для 2-й – 0,007м³. Как видно, суммарный габаритный объем двух аппаратов ТТАИ в 5,1 раза меньше габаритного объема одного пластинчатого аппарата. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что в данном случае осуществлено заведомо невыигрышное сравнение для аппаратов ТТАИ, т.к. 2-х ступенчатый нагрев конструктивно может быть выполнен в одном пластинчатом аппарате, но на данный момент требует двух аппаратов ТТАИ (сейчас разрабатывается модификация, позволяющая выполнять 2-х ступенчатый нагрев в одном корпусе теплообменника ТТАИ). В тех случаях, где не требуется 2-х ступенчатого нагрева, выигрыш по габаритному объему в случае применения кожухотрубных теплообменников ТТАИ достигает 10 и более раз. И при этом надо еще учесть, что аппараты типа ТТАИ зачастую удобнее компонуются в помещении, что также создает выигрыш по производственным площадям.

Чтобы наглядно представить соотношение габаритных объемов пластинчатых аппаратов и аппаратов ТТАИ ниже приведены две фотографии, сделанные в одном из цехов объединения «АвтоВАЗ». На фото1 показан пластинчатый теплообменник, а на фото2 – теплообменник ТТАИ, установленный взамен показанного на фото1 пластинчатого аппарата (аппарат ТТАИ установлен под углом к горизонту, т.к. требовалось не менять пространственное положение 2-х патрубков, ранее подводивших и отводивших агрессивную рабочую среду к пластинчатому теплообменнику.)

И еще об экономии площадей. Совсем недавно удалось выделить дополнительно 63м² торговых площадей в одном из крупнейших торговых центров Киева только благодаря переходу к теплообменникам ТТАИ от предварительно предполагавшихся к установке пластинчатых аппаратов.

Исключительно малый габаритный объем аппаратов ТТАИ, т.е. их псевдоодномерность, открывает неожиданные возможности по радикальной экономии производственных площадей при создании индивидуальных теплопунктов (ИТП). Использование аппаратов ТТАИ позволило применить принципиально новую идеологию создания ИТП, т.н. «планшетные» ИТП. Такие ИТП вообще не занимают места в плане, а распределены по ограждающим конструкциям. Такая идеология по определению недоступна при использовании даже самых современных пластинчатых теплообменников. Для примера на фото 3 показан ИТП Киевской областной дирекции Укрсоцбанка, а на фото 4 – ИТП одного из промышленных объектов в Воронеже (эдесь аппараты ТТАИ - две серебристые горизонтальные трубы). «Планшетные» ИТП обеспечивают возможность их расположения в весьма затесненных помещениях. ИТП с теми же характеристиками, но созданные на базе современных пластинчатых аппаратов, потребовали бы для своего размещения более просторных, а значит и более ценных помещений.

Приведенные цифровые и визуальные данные подтверждают, что небольшой габаритный объем пластинчатых аппаратов тоже относится к области пусть красивых, но все же легенд.

Легенда №3 – тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи.

Описывая положительные потребительские свойства пластинчатых аппаратов, практически всегда отмечают их более высокий коэффициент теплопередачи, обосновывая это развитой турбулизацией потока и тонкостенностью теплопередающих пластин.

Здесь мы вообще сталкиваемся с подменой понятий. Действительно, какое дело потребителю до того, за счет чего необходимый ему предмет (в данном случае теплообменник) имеет те или иные выдающиеся свойства. Ведь покупая автомобиль, мы не интересуемся, например, степенью сжатия рабочей смеси в цилиндре двигателя. Нам важно, чтобы двигатель имел необходимую мощность, потреблял меньше горючего, был более экологически чистым и т.д. и т.п. А за счет чего этого удалось добиться, нас не интересует. Зачем же навязывать потребителю теплообменников информацию о том, за счет чего удалось добиться столь малых массогабаритных характеристик пластинчатых теплообменников? Не для создания ли псевдонаучного обоснования недосягаемости этих аппаратов другими типами теплообменников?

Впрочем, раз уж тема обозначена и активно обыгрывается, есть необходимость осуществить предметный ее анализ. Итак, главный технический (подчеркнем еще раз – не потребительский) показатель - коэффициент теплопередачи. Сопоставительный анализ этого показателя для современных пластинчатых аппаратов и современных же кожухотрубных аппаратов, выпускаемых различными производителями (кроме аппаратов ТТАИ), уже не дает основания излишне оптимистично оценивать соответствующие значения для пластинчатых аппаратов. Они, как правило, у пластинчатых аппаратов больше, но не настолько, чтобы придавать этому столь большое звучание. Но если же провести сравнение этого показателя пластинчатых теплообменников с теплообменниками ТТАИ, то ситуация и вовсе меняется на противоположную – коэффициенты теплопередачи пластинчатых аппаратов оказываются заметно меньше соответствующих величин аппаратов ТТАИ. Для наполнения этого утверждения конкретикой, приведем в качестве примера коэффициенты теплопередачи, характеризующие теплообменные аппараты для первого описанного в данной статье случая – с подогревом морской воды). Предложенный пластинчатый теплообменник имел значение 5854 , а аппарат ТТАИ имел значение 8397. Превышение почти в 1,5 раза у аппаратов ТТАИ не оставляет никакого морального права говорить о более высоких коэффициентах теплопередачи пластинчатых теплообменников.

Что касается рассуждений о высокой степени турбулизации и малой толщине пластин, то это совсем уж очевидно искусственный прием набора положительных качеств. Во-первых, это еще более узкоспециальные вопросы, чем даже коэффициент теплопередачи, и поэтому никак не долженствующие выходить на уровень потребителя. Во-вторых, специалистам известно, что на сегодня методы турбулизации для труб разработаны не хуже, а даже лучше чем для пластин. Поэтому, в частности, в теплообменниках ТТАИ осуществляется оптимальная турбулизация потока, не уступающая турбулизации в современных пластинчатых аппаратах.

Говорить же об исключительно малой толщине пластин (к слову сказать, почти не влияющей в абсолютном большинстве случаев на коэффициент теплопередачи), достигающей 0,5мм и даже, в пределе, 0,4мм , тут же упоминая о достаточно высоких давлениях рабочих сред (на уровне 1,6МПа), представляется даже не достаточно профессиональным. Ведь известно, что цилиндрическая оболочка лучше противостоит избыточным давлениям, чем плоская стенка. И действительно, аппараты ТТАИ уже более 10-ти лет выпускаются с трубками, имеющими толщину стенки 0,3мм. Очевидно, что это меньше, чем 0,5мм и даже чем 0,4мм.

Таким образом, становится ясно, что мнение о высоком коэффициенте теплопередачи пластинчатых теплообменников и об исключительно малых толщинах пластин вероятнее всего осознанно формировалось, как научно-техническая легенда.

 

Легенда №4 – повышенный срок службы.

К существенным преимуществам пластинчатых теплообменников относят их повышенный срок службы. В качестве аргументации используются в основном ссылки на то, что, во-первых, пластины изготавливают из специальной нержавеющей стали, благодаря чему они не коррозируют, во-вторых, пластины имеют соответствующий профиль, турбулизирующий поток, что предотвращает образование отложений, и, в-третьих, аппараты снабжаются резиновыми уплотнительными прокладками из резины EPDM, способной выдерживать достаточно высокие температуры. Но предприятием «Теплообмен», как было отмечено выше, уже более 10 лет выпускаются кожухотрубные теплообменники ТТАИ, в которых, во-первых, трубки изготавливаются тоже из нержавеющей стали, причем точно тех же марок, что и пластины в пластинчатых аппаратах, во-вторых, трубки имеют специальный профиль, обеспечивающий такой же эффект турбулизации и предотвращение образования отложений и, в-третьих, для уплотнения используется идентичная по составу силиконовая резина, работоспособная в том же температурном диапазоне. Информация об этом уже много лет дается на многочисленных выставках, семинарах, конференциях и т.д., где принимают участие представители ООО «Теплообмен», а также публикуется в научно-технической периодике /9,10,11/.

Следовательно, активно распространяемая информация о повышенном сроке службы пластинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными тоже не более чем легенда.

Легенда №5 – легкость технического обслуживания.

В качестве одного из существенных преимуществ пластинчатых теплообменников выделяется такое его свойство, как легкость технического обслуживания. Это действительно важный показатель назначения теплообменников, т.к. не существует техники, которую не требовалось бы обслуживать, а обслуживание на месте эксплуатации, в условиях котельной или энергетического цеха, всегда создает дополнительные сложности. Поэтому возможность разобрать пластинчатый теплообменник и доставить пластины, например, в мастерскую, чтобы их там очистить или заменить, дает этим аппаратам преимущество по сравнению с кожухотрубными, но опять же необходимо подчеркнуть, более полувековой давности, аппаратами. Если не лукавить и осуществлять сравнение с современными кожухотрубными теплообменниками, в частности с аппаратами ТТАИ (кстати, тоже разборными вплоть до извлечения трубного пучка из корпуса), то это преимущество пластинчатых аппаратов также из разряда конкретных переходит в разряд легенд. Дело в том, что при разборке и сборке пластинчатых теплообменников, что приходится выполнять на месте их эксплуатации, зачастую (а применительно к варианту использования клеевых уплотнительных прокладок – всегда) страдают многочисленные резиновые уплотнительные прокладки, имеющие сложную форму, и их требуется заменять. Однако стоимость комплекта таких прокладок сопоставима с ценой нового теплообменника (состаляет порядка 30% полной стоимости нового пластинчатого теплообменника). В то же время в теплообменниках ТТАИ резиновые прокладки имеют исключительно простую кольцевую формы, их всего две штуки, да и менять их (если в том возникнет необходимость) придется не на месте эксплуатации, а в приспособленном для техобслуживания помещении. Обеспечивается это тем, что, как отмечалось выше, теплообменники ТТАИ в среднем в 10 раз легче современных пластинчатых аппаратов. Поэтому всегда, когда возникает необходимость выполнить техобслуживание аппарата, имеется легко реализуемая возможность теплообменник ТТАИ целиком, не разбирая на месте, доставить в специально приспособленное для этого помещение (мастерскую, ремонтный участок и пр.). В соответствующих условиях осуществить необходимые работы и вернуть аппарат на место. Ведь самый тяжелый теплообменник ТТАИ, используемый уже не в ИТП, а в крупных ЦТП, весит порядка 60кг. Очевидно, что такой теплообменник легко демонтирует и доставит к месту обслуживания бригада из 3-х и даже 2-х человек. Чего уж никак не скажешь про пластинчатый теплообменник весом более полу тонны. Значит, его придется все же разбирать, а главное, потом собирать на месте. Это удается успешно сделать далеко не всегда даже специалистам, а штатному персоналу котельных тем более.

Таким образом, информация о легкости выполнения технического обслуживания пластинчатых теплообменников на поверку является тоже легендой.

 Вышеперечисленные и ряд не названных, менее популярных легенд, активно пропагандируемых в течение последнего десятилетия, создали миф о выдающихся свойствах зарубежных пластинчатых теплообменников, породивший, с одной стороны, мнение о необходимости применения только таких аппаратов, а с другой стороны, вызвавший к жизни бум по организации сборочных или даже почти полномасштабных производств таких аппаратов.

На самом же деле это действительно высокоэффективные и высококачественные теплообменные аппараты, но они не являются панацеей. В ряде случаев их применение оправдано и на сегодня является наиболее оптимальным. Но в большинстве случаев им есть достойная альтернатива и даже больше, зачастую современные кожухотрубные аппараты, например, выпускающиеся серийно уже более 10-ти лет теплообменники ТТАИ, превосходят современные пластинчатые теплообменники по всему комплексу потребительских свойств. Проведение беспристрастного и на должном профессиональном уровне анализа позволяет выявлять это. Десятилетний опыт эксплуатации в условиях СНГ почти 2-х тысяч теплообменников ТТАИ, выпущенных за это время , позволяет с уверенностью сказать, что утверждение о превосходстве пластинчатых аппаратов (такие пассажи доводилось встречать в научно-технической периодике) не более, чем миф.

Заключение

В данной работе поверхностно были затронуты новинки в двух основных типах теплообменных аппаратов – кожухотрубном и пластинчатом. Борьба и конкуренция между этими двумя представителями всего мира теплообменного оборудования ведется уже не одно десятилетие по всему миру, в том числе и среди российских производителей этих аппаратов. Нет в мире ничего идеального, по крайней мере, среди того, что подвластно времени и разуму человека. Поэтому, можно с полной уверенность говорить о том, что каждый теплообменник некой конструкции (будь это кожухотрубный или пластинчатый, или иной) будет работать эффективно в одной конкретной тепловой схеме. Удовлетворять все технические потребности множества схем теплоснабжения не сможет никакой теплообменный аппарат. Все, что необходимо, это провести качественный расчет и подбор теплообменного аппарата для конкретных рабочих условий. А предпочтение конкретно кожухотрубным или пластинчатым теплообменникам должен отдавать покупатель, а не их производитель.