Schimbătoare de Caldură

Schimbatoare de caldura cu placi

Acest tip de schimbatoare de caldura sunt realizate prin imbinarea de placi care realizeaza intre ele spatii prin care circula agentii care schimba caldura. Acesti agenti ocupa alternativ spatiile dintre placile schimbatorului de caldura, astfel incat sa nu se amestece intre ei. In consecinta, spatiile dintre placi trebuie sa fie etansate fata de exterior si fata de spatiile in care se gasc alti agenti. De asemenea sistemul de etansare trebuie sa permita trecerea agentilor dintr-un spatiu in altul, uneori prin traversarea spatiilor destinate altor agenti. Aceste schimbatoare trebuie sa aiba cel putin doua placi, ca in cazul unor tipuri de vaporizatoare.

Schimbatorul de caldura este alcatuit dintr-un numar de placi metalice, montate in serie, dispuse pe un cadru metalic si stranse cu un dispozitiv de strangere.

Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si

se pot clasifica dupa profilul placii in :

- placi cu canale

- placi cu flux unic

- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei.

In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux unic. Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2÷2,5 m/s, iar marirea vitezei peste aceste valori nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune, o marire insemnata a presiunii de intrare a fluidului si, prin urmare, dificultati in etansarea intregii instalatii transversale, in V sau cu proeminente circulare, cu d=20÷25mm,prin efectul de dezintegrare a filmului de curent, prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere, transforma curgerea laminara in curgele turbulenta. Chiar la Re=150÷300 apare curgerea turbulenta, recomandata, iar transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune.

Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi. Se impart in doua categorii : peliculare si cu retea. La aceste tipuri de placi, lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in valuri, urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 0,3÷0,8 m/s).

Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale, intermediare si de capat) sunt numerotate de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si sunt grupate in zone. Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare ; se caracterizeaza prin : natura fluidelor, schema de circulatie si regimul de temperatura. Placile normale de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete. Fiecare pachet are un numar de canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular.

Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru, iar numitorul reprezinta acelasi lucru pentru celalalt fluid.

Caracteristicile tehnice pentru cateva tipuri de schimbatoare de caldura cu placi si dimensiunile principale ale placii sunt prezentate in tabelele 1,2,3 si 4.

Tabelul nr. 1.a

Dimensiunile si caracteristicile tehnice pentru schimbatoare de caldura cu placi tip SCP

Tabelul 1.b

Caracteristici tehnice

Tipul placii utilizate Unitatea de masura VX-03 VX-1 VX-3

Racorduri de legatura mm Dn 32 Dn 65 Dn 100

Coeficient global de transfer al caldurii w/m2grad 2330-6000

Temperatura de lucru oC -10………….+140 (160)

Presiunea maxima de lucru Bar 16 16 16

Debitul maxim al lichidelor de lucru m3/h 15 63 150

Aria suprafetei de schimb de caldura a unei placi m2 0,035 0,1 0,35

Fluxul de caldura care se poate transfera intr-un utilaj, maxim Mw 1,16 3,5 11,6

- Debitul depinde de natura fluidului, caderea de presiune admisibila si regimul de temperatura

- Materialul placilor : otel inoxidabil w1.4301 ; w1.4541 ;AISI 304 ; AISI 316; grosimea tablei 0,6 mm

- Materialul garniturilor: cauciuc tip EPDM, oleorezistent, alimentar.

Schimbatoarele de caldura tip SCP sunt utilizate, de exemplu, in industria laptelui pentru racirea de la maxim 25oC la minimum 4oC a unor debite de lapte si smantana (3000-6000l/h). Sunt executate in doua variante (montaj pe picioare si montaj pe perete).

Tabelul 2

Caracteristicile tehnice ale unor tipuri de placi