Konstrukcja wymiennika ciepła płytowego

Konstrukcja wymiennika ciepła płytowego: między ramą a stałą płytą stalową zamocowane są prowadnica i podstawa nośna, tworząc sztywną konstrukcję ramową.

Powierzchnia wymiany ciepła składa się z zestawu falistych płyt ze stali nierdzewnej, zmontowanych w blok, który jest przymocowany do stałej ramy urządzenia. Zestaw składa się z identycznych płyt na podstawie nośnej. Każda płyta jest montowana poprzez obrócenie o 180° względem poprzedniej, co tworzy kanały w kształcie lustrzanej sinusoidy dla przepływu czynnika grzewczego.

W rogach płyt znajdują się cztery otwory, które po zmontowaniu w blok tworzą cztery kolektory do przepływu czynnika grzewczego i tego, który jest podgrzewany. Dwa otwory w płycie pełnią funkcję tranzytową, jeden kolektora rozdzielczego i jeden kolektora zbiorczego.

Uszczelka polimerowa jest zamocowana na klipsach wzdłuż obwodu płyt, zapobiegając wyciekom w szczelinach między płytami oraz mieszaniu się czynników między obwodem grzewczym a obwodem podgrzewanym.

Skrajne płyty w zestawie nie biorą udziału w procesie wymiany ciepła. W wymiennikach ciepła jednokierunkowych ostatnia płyta jest „ślepa” (bez otworów).

Blok płyt jest mocowany ruchomą płytą dociskową za pomocą śrub napinających, których jeden koniec jest przymocowany do łożyska na stałej płycie dociskowej, a drugi do ruchomej.

Zmontowany wymiennik ciepła płytowy jest montowany na fundamencie, zabezpieczony śrubami przechodzącymi przez otwory w stopkach ramy i podstawy.

Płyty

Kluczowy element w konstrukcji wymiennika ciepła płytowego wykonuje się metodą formowania na zimno na prasie hydraulicznej z blachy, a następnie poleruje elektrochemicznie.

Płyty są tłoczone na głębokość od 2,5 do 4 mm ze stali nierdzewnych stopowych i stopów tytanu, w zależności od warunków temperaturowych pracy, ciśnienia oraz właściwości chemicznych płynów roboczych. Najczęściej stosowane materiały płyt to: AISI 304, AISI 316, SMO 254, Tytan.

Grubość płyt wynosi od 0,4 do 1 mm. Cienkie płyty mają niższy koszt i wyższą przewodność cieplną, ale są przeznaczone na niższe ciśnienie i krótszy okres eksploatacji. Standardem płyt dla wymienników ciepła instalowanych w systemach grzewczych i ciepłej wody użytkowej jest płyta wykonana ze stali nierdzewnej stopowej AISI 316 o grubości 0,5 mm.

Relief płyt spełnia funkcję równomiernego rozprowadzenia przepływu po powierzchni, zapewnia sztywność konstrukcji płyty oraz tworzy spiralny przepływ, co sprzyja samooczyszczaniu kanałów wymiennika ciepła.

Kąt formowania reliefu płyt wpływa na prędkość warstwy płynu roboczego oraz na turbulencję przepływu, co prowadzi do zmiany charakterystyki cieplnej urządzenia wymiany ciepła.

Typ H – termodynamicznie długi kanał – wymiennik ciepła z płytami o konfiguracji [H] charakteryzuje się wysokim współczynnikiem przenikania ciepła i zwiększonym spadkiem ciśnienia. Wysoka turbulencja przepływu sprzyja samooczyszczaniu wymiennika z osadów.

Typ L – termodynamicznie krótki kanał – płyty z wzorem L mają niższy współczynnik przenikania ciepła, znacznie mniejsze straty ciśnienia przy przepływie oraz szybciej się zanieczyszczają w porównaniu do płyt H.

Typ M – kanał mieszany – uzyskany poprzez nałożenie profili H i L, dziedzicząc średnie wartości przenikania ciepła i strat ciśnienia.

Uszczelki polimerowe

Spełniają funkcję uszczelniania w szczelinach między płytami i zapobiegają mieszaniu się wody grzewczej z wodą ogrzewaną.

Elastomery są produkowane w formie jednoczęściowej uszczelki polimerowej (EPDM, NBR lub FKM). Uszczelka jest mocowana wokół obwodu w specjalnym rowku płyty wymiennika ciepła za pomocą kleju epoksydowego lub za pomocą klipsów konstrukcyjnie przewidzianych w uszczelce. Mocowanie elastomerów na klipsach umożliwia szybką wymianę podczas konserwacji technicznej.

W systemach grzewczych i ciepłej wody użytkowej stosuje się uszczelki na klipsach z EPDM.

Średnia żywotność uszczelek polimerowych w wymienniku ciepła płytowym wynosi około 8 lat.