Uno scambiatore di calore a piastre è un tipo di scambiatore di calore a recupero, il cui principio si basa sulla conversione e sul trasferimento di energia termica da un mezzo a un altro, attraverso piastre di contatto. Raccolti in un unico fascio, formano una sorta di canali attraverso i quali si muove il liquido di raffreddamento. I parametri e le dimensioni del dispositivo sono indicati dagli standard di GOST 15518-83.
Varietà di scambiatori di calore
A seconda del grado di accessibilità al servizio e all'ispezione, gli scambiatori di calore sono suddivisi in diversi tipi:
- collassabile
- saldato
- saldata
- semi-saldate.
Collassabile
Dispositivi di questo tipo sono assemblati e smontati per manutenzione periodica, ispezione e riparazione. Il processo di trasferimento del calore viene eseguito per mezzo di piastre che si alternano tra loro, formando due contorni di movimento. Questo elimina la miscelazione di energia termica tra i due flussi. Tutte le piastre sono separate da guarnizioni di gomma.
saldato
I dispositivi di questo tipo non vengono smontati, a differenza del tipo precedentemente considerato, e tutte le piastre vengono saldate insieme. Il vantaggio di tali dispositivi è considerato costo accessibile e dimensioni ridotte. Il principale campo di applicazione sono le caldaie a gas per uso domestico e altri sistemi di riscaldamento.
saldato
Le unità di questa classe sono costituite da piastre saldate insieme senza guarnizioni di gomma. Il flusso di calore si muove attraverso due canali: uno lungo il corrugato, il secondo attraverso il tubolare. Tra gli svantaggi ci sono l'alto costo del dispositivo e le sue dimensioni. I refrigeranti di questa classe sono utilizzati su scala industriale.
Semi-saldata
Un design costituito da piastre installate in modo combinato. Le guarnizioni si trovano all'esterno delle piastre saldate a coppie. Tale apparecchiatura ne consente l'utilizzo in ambienti estremamente aggressivi o in sistemi di raffreddamento.
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- smontabile
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- saldato
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- saldato
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- Semi-saldata
Vantaggi e svantaggi
Tra gli aspetti positivi dell'uso di tali unità si possono identificare:
- mancanza di grandi costi di produzione e di investimento;
- efficienza dell'approvvigionamento di calore;
- piccole dimensioni;
- capacità autopulente dovuta all'alto flusso turbolento;
- aumentando il numero di piastre, è possibile ottenere un aumento dell'efficienza;
- affidabilità;
- facilità di manutenzione e lavaggio;
- peso leggero;
- facilità di installazione;
- minima contaminazione superficiale;
- la completa esclusione della miscelazione di diversi tipi di refrigerante, grazie ad uno speciale sistema di tenuta;
- resistenza alla corrosione;
- l'elevata efficienza garantisce una superficie minima di scambio termico;
- la possibilità di ridurre al minimo le perdite di carico utilizzando piastre con diversi tipi di profili;
- regolazione della temperatura.
Gli svantaggi degli scambiatori di calore a piastre includono:
- la necessità di messa a terra;
- esattezza per la qualità del liquido di raffreddamento.
Un gran numero di vantaggi consente l'uso di scambiatori di calore nel segmento domestico e industriale. La richiesta del refrigerante non è probabilmente uno svantaggio, ma la necessità di prevenire la frequenza di sostituzione delle piastre usurate.
Gli scambiatori di calore a piastre del dispositivo
Lo scambiatore di calore a piastre è ampiamente utilizzato per lo scambio di calore in vapori o liquidi e funge da refrigeratore, riscaldatore o condensatore. È composto da diversi componenti:
- piastra mobile;
- piastra fissa;
- ugelli, con flangia filettata e attacco saldato;
- una serie di piatti fissati insieme;
- guida inferiore e superiore;
- supporto filettato per montaggio e perni.
Tra le piastre sono presenti guarnizioni in gomma. Il movimento di energia termica avviene in diversi modi:
- flusso diretto,
- controcorrente
- misto.
La selezione delle apparecchiature per l'installazione nell'impianto di riscaldamento e il calcolo vengono eseguiti utilizzando un software speciale sviluppato appositamente per questi scopi.
Schema elettrico
Per collegare la piastra TO, viene utilizzato un circuito classico in cui i tubi di ingresso e uscita del refrigerante si trovano sul pannello anteriore. Molto spesso, queste aperture sono posizionate in modo tale da fornire un controcorrente di energia termica e impedire la miscelazione del flusso caldo e freddo.
La seconda opzione per il collegamento dello scambiatore di calore utilizza gli stessi ugelli di ingresso e uscita, che possono essere posizionati non solo sul pannello anteriore, ma anche sul retro.
I flussi di ingresso e uscita di energia termica sono collegati per mezzo di tubi con una connessione flangiata, filettata o saldata.
In alcuni casi, non utilizzare ugelli. Quindi la connessione avviene praticando fori aggiuntivi con filettatura interna per l'installazione di prigionieri, che serviranno da fissaggio per il refrigerante con la tubazione. Come guarnizione, puoi prendere una gomma resistente al calore o una guarnizione in gomma.
Regole di selezione
La scelta dell'attrezzatura dipende da diversi parametri, ognuno dei quali viene calcolato individualmente, a seconda di dove verrà installato lo scambiatore di calore.
Quando si seleziona un modello, è necessario determinare i seguenti punti:
- tipo di mezzo (vapore, acqua, ecc.);
- indicatori di temperatura all'ingresso e all'uscita del liquido di raffreddamento;
- perdita di carico ammissibile;
- temperatura massima
- massima pressione all'interno del dispositivo;
- carico termico sull'apparecchiatura.
Dopo aver ottenuto i dati su questi parametri, è necessario calcolare gli indicatori del sistema di scambio termico. Quindi puoi iniziare a scegliere un modello, in base agli indicatori disponibili di potenza, portata d'acqua, diametro e area di trasferimento del calore.
Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento dello scambiatore di calore a piastre non può essere definito semplice. Le piastre sono montate con un angolo di 180 gradi l'una rispetto all'altra. Di solito si tratta di un picco di due coppie di piastre che forniscono input e output di energia termica. La coppia estrema non è coinvolta nel processo di trasferimento del calore.
A seconda delle caratteristiche del design, gli scambiatori di calore sono generalmente divisi in tre tipi:
- circuito singolo,
- multi-circuito
- bidirezionale.
La circolazione di energia termica in un dispositivo a circuito singolo viene eseguita in modo permanente, lungo l'intero circuito e in una direzione, con un contro-flusso simultaneo del liquido di raffreddamento.
Il movimento del trasportatore termico in apparecchiature a più circuiti avviene in varie direzioni. Tali dispositivi vengono utilizzati solo in presenza di una leggera differenza di temperatura nel flusso di ritorno e di ingresso.
Il movimento di energia termica nei dispositivi a due vie avviene lungo due circuiti indipendenti, soggetto a costante monitoraggio della fornitura di calore.
Esiste un altro tipo di dispositivo: uno scambiatore di calore a piastre a vapore, che è responsabile del riscaldamento dell'acqua o di altri liquidi nel sistema di riscaldamento. Il principio di funzionamento di questo dispositivo non è diverso dai modelli standard di aggregati di piastre.
Piastre scambiatore di calore a piastre
Il materiale per le piastre è in acciaio, 1 mm di spessore. Al fine di turbolizzare il flusso di refrigerante e aumentare l'area di trasferimento del calore, la parte di flusso delle piastre è formata a coste o sotto forma di ondulazione.
Se si guarda in sezione trasversale, la superficie ondulata ha il profilo di un triangolo equilatero. La resistenza e la portata dipendono dal grado dell'angolo a cui si trova l'ondulazione. Maggiore è la nitidezza, minore è la resistenza e maggiore è la velocità del liquido di raffreddamento.
Oltre all'acciaio, vengono utilizzate anche altre leghe per realizzare le piastre dello scambiatore di calore, a seconda di dove funzionerà il dispositivo.
Campi di applicazione
Ogni tipo di scambiatore di calore ha il suo campo di applicazione.
Gli scambiatori di calore pieghevoli sono comunemente usati:
- per l'installazione di reti di riscaldamento;
- nei frigoriferi;
- in piscina, ecc.
Vengono utilizzati dispositivi saldati:
- nei congelatori;
- nei sistemi di condizionamento dell'aria;
- nei sistemi di ventilazione;
- nelle installazioni di compressori.
I dispositivi saldati e semi-saldati hanno trovato la loro applicazione:
- nei sistemi di climatizzazione e ventilazione;
- nell'industria farmaceutica;
- nell'industria alimentare;
- negli impianti di riscaldamento e nella fornitura di acqua calda;
- nelle pompe di circolazione, ecc.
Nell'uso domestico, il tipo di scambiatore di calore più spesso saldato. È responsabile del raffreddamento o del riscaldamento dell'energia termica.
Uno scambiatore di calore è un elemento del sistema utilizzato nel settore dei servizi di pubblica utilità, nelle industrie alimentari, metallurgiche e petrolifere e del gas, nonché nella costruzione navale. La predominanza dei vantaggi rispetto agli svantaggi indica la sua effettiva applicazione. Avendo deciso correttamente le caratteristiche tecniche e i compiti del dispositivo, è possibile installare il sistema di riscaldamento a casa utilizzando i disegni e gli schemi elettrici dello scambiatore di calore, disponibili su Internet.
