ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Предлагаемое техническое решение относится к теплообменным аппаратам, в которых происходит нагревание, охлаждение, конденсация и кипение двух жидких или жидкой и газовой сред, и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, машиностроительной, металлургической, атомной, энергетической, судостроительной и других отраслях промышленности.
Известен пластинчатый теплообменник, включающий несколько собираемых в блок совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов через прижимные пластины с фитингами теплообменных пластин, содержащих основную теплообменную часть, расположенную между двумя распределительно-коллекторными частями, и отверстия, расположенные в угловых частях распределительно-коллекторных частей, для обеспечения притока и оттока охлаждаемой или нагреваемой жидкости или пара, рифления для расположения герметизирующих прокладок, рифления теплообменной части, рифления распределительно-коллекторных частей, рифления вблизи отверстий, при этом рифления распределительно-коллекторных частей теплообменных пластин выполнены с переменным шагом, а сама распределительно-коллекторная часть содержит рифления для расположения герметизирующих прокладок с плавными обводами (описание изобретения к патенту РФ №2351863, F28D 9/00, 2008 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность теплопереноса через поверхности теплообменных пластин из-за заиливания, загрязнения продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, что приводит к росту термического сопротивления теплопередающих поверхностей.
Известен пластинчатый теплообменник, включающий в себя собираемые в пакет совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов и обжимных плит теплообменные пластины, имеющие основную теплообменную часть, и отверстия, расположенные в угловых частях теплообменных пластин, при этом он снабжен вставками, расположенными между теплообменными пластинами, сами теплообменные пластины являются плоскими, а вставки выполнены в виде спиралевидных пружин, ориентированных параллельно короткой стороне пластины (описание изобретения к патенту РФ №2422745, F28D 9/00, 2010 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится незначительная интенсивность теплопереноса через поверхности теплообменных пластин из-за заиливания, загрязнения продуктами жизнедеятельности микроорганизмов теплопередающих поверхностей и вставок.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятым за прототип является пластинчатый теплообменник, содержащий направляющие штанги и установленные на них гофрированные пластины, имеющие отверстия для направляющих штанг и отверстия для входа и выхода обоих теплоносителей, снабженные прокладками, патрубки для входа и выхода обоих теплоносителей, неподвижную и подвижную головные плиты и стяжное винтовое устройство для герметичной установки гофрированных пластин в пакет (Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учеб. для вузов / А.Г.Касаткин. - 14-е изд., стереотипное. - М.: ООО ИД «Альянс», 2008. - С.351).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность теплопереноса через поверхности теплообменных пластин из-за заиливания, загрязнения продуктами Жизнедеятельности микроорганизмов, находящимися в теплоносителях, что вызывает рост термического сопротивления теплопередающих поверхностей в процессе эксплуатации пластинчатого теплообменника, а значит снижение скорости теплопереноса.
Техническим результатом предлагаемой конструкции пластинчатого теплообменника является повышение интенсивности теплопереноса через поверхности гофрированных пластин за счет предотвращения роста их термического сопротивления из-за заиливания и загрязнения продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся в теплоносителях.
Поставленный технический результат достигается тем, что в пластинчатом теплообменнике, содержащем направляющие штанги и установленные на них гофрированные пластины, имеющие отверстия для направляющих штанг и отверстия для входа и выхода обоих теплоносителей, снабженные прокладками, патрубки для входа и выхода обоих теплоносителей, неподвижную и подвижную головные плиты и стяжное винтовое устройство для герметичной установки гофрированных пластин в пакет, при этом прокладки для гофрированных пластин и прокладки для отверстий в них, а также боковые поверхности направляющих штанг выполнены из электроизоляционного материала, причем смежные пластины подключены к противоположным полюсам источника постоянного тока.
Выполнение прокладок, для гофрированных пластин и прокладок для отверстий в них, а также боковых поверхностей направляющих штанг из электроизоляционного материала предотвращает короткое замыкание в смежных пластинах при подаче на них электрических потенциалов разных полярностей при подключении пластин к противоположным клеммам источника постоянного тока. Тоже касается и выполнения боковых поверхностей направляющих штанг из электроизоляционного материала, препятствующих короткому замыканию по штангам между смежными пластинами, подключенными к противоположным полюсам источника постоянного тока.
Подключение смежных пластин к противоположным полюсам источника постоянного тока при электроизоляции пластин друг от друга приводит к токовому режиму через теплоносители как через проводники II рода, подавлению жизнедеятельности микроорганизмов в теплоносителях, а значит предотвращению заиливания и отложения продуктов жизнедеятельности микроорганизмов на теплопередающих поверхностях пластин, снижению термического сопротивления последних и росту скорости теплопереноса.
На фиг.1 представлена схема пластинчатого теплообменника предлагаемой конструкции; на фиг.2 - общий вид гофрированной пластины.
Пластинчатый теплообменник состоит из гофрированных пластин 1, с помощью которых создается система узких каналов шириной 3-6 мм волнистыми стенками. Каждая пластина имеет отверстия 2 для входа и 3 для выхода одного теплоносителя и отверстия 4 для входа и 5 для выхода другого теплоносителя, а также отверстия 6 и 7 для установки гофрированных пластин 1 на направляющих штангах 8. Гофрированные пластины 1 установлены в пакет на направляющих штангах 8 между неподвижной головной плитой 9 и подвижной головной плитой 10. Пакет гофрированных пластин 1 зажимается между неподвижной головной плитой 9 и подвижной головной плитой 10 стяжным винтовым устройством 11, закрепленным на боковой стойке 12.
Каждая гофрированная пластина 1 имеет на передней поверхности большую прокладку 13, выполненную из электроизоляционного материала, например, резины или полимера. Отверстия 2 для входа и 3 для выхода одного теплоносителя и отверстия 4 для входа и 5 для выхода другого теплоносителя имеют на противоположной поверхности каждой гофрированной пластины 1 малые кольцевые прокладки 14, выполненные также из электроизоляционного материала. Кроме того, боковые поверхности обеих штанг 8 покрыты электроизоляционным материалом, например, резиновым или полимерным шлангом. На внешней стороне неподвижной головной плиты 9 и подвижной головной плиты 10 установлены патрубки 15 для подачи и отвода обоих теплоносителей в отверстия 2, 3, 4, и 5 гофрированных пластин 1. Смежные гофрированные пластины 1 подключены через шины 16 к противоположным полюсам источника постоянного тока.
Пластинчатый теплообменник работает следующим образом.
Подают разность потенциалов через шины 16 на смежные гофрированные пластины 1. По входным патрубкам 15 в отверстия 2 и 4 подают теплоносители, которые проходят в каналы, образованные гофрированными пластинами 1, и выходят в отверстия 3 и 5 в выходные патрубки 15. Через поверхности гофрированных пластин 1 идет теплоперенос от горячего к холодному теплоносителю. Одновременно в каналах с волнистыми стенками, образованными гофрированными пластинами 1, идет электрический ток в теплоносителях как в проводниках II рода, который подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, а значит предупреждает заиливание и отложение продуктов жизнедеятельности микроорганизмов на теплопередающих поверхностях гофрированных пластин 1, что уменьшает их термическое сопротивление и повышает скорость теплопереноса.
Таким образом, выполнение прокладок гофрированных пластин и прокладок для отверстий в них, а также боковых поверхностей направляющих штанг из электроизоляционного материала и подключение смежных пластин к противоположным полюсам источника постоянного тока позволяет подавлять жизнедеятельность микроорганизмов, находящихся в теплоносителях, а значит предупреждает заиливание и загрязнение теплопередающих поверхностей гофрированных пластин, что снижает термическое сопротивление и увеличивает скорость теплопереноса. Кроме того, снижается общее гидравлическое сопротивление и энергозатраты на течение теплоносителей в узких каналах, образованных гофрированными пластинами, уменьшаются затраты на очистку теплопередающих поверхностей этих пластин и само время ремонта, увеличивается время работы между остановками на ремонт и очистку теплопередающих поверхностей пластин. Предлагаемые изменения в конструкции могут быть реализованы на промышленных пластинчатых теплообменника, в которых достаточно заменить обычные прокладки гофрированных пластин и отверстий в них на прокладки из электроизоляционного материала, покрыть электроизоляционным материалом боковые поверхности направляющих штанг и подключить смежные пластины к противоположным полюсам источника постоянного тока.