Un échangeur de chaleur à plaques est un type d'échangeur de chaleur à récupération, dont le principe est basé sur la conversion et le transfert d'énergie thermique d'un milieu à un autre, à travers des plaques de contact. Réunis en un seul faisceau, ils forment une sorte de canaux à travers lesquels le liquide de refroidissement se déplace. Les paramètres et dimensions de l'appareil sont indiqués par les normes GOST 15518-83.
Variétés d'échangeurs de chaleur
Selon le degré d'accessibilité au service et à l'inspection, les échangeurs de chaleur sont divisés en plusieurs types:
- pliant
- soudé
- soudé
- semi-soudé.
Pliant
Les appareils de ce type sont montés et démontés pour l'entretien, l'inspection et la réparation périodiques. Le processus de transfert de chaleur est effectué au moyen de plaques qui alternent entre elles, formant deux contours de mouvement. Cela élimine le mélange d'énergie thermique entre les deux flux. Toutes les plaques sont séparées par des joints en caoutchouc.
Soudé
Les appareils de ce type ne sont pas démontés, contrairement au type précédemment considéré, et toutes les plaques sont soudées ensemble. L'avantage de tels appareils est considéré comme un coût abordable et de petites dimensions. Le principal domaine d'application est les chaudières à gaz domestiques et autres systèmes de chauffage.
Soudé
Les unités de cette classe sont constituées de plaques soudées ensemble sans joints en caoutchouc. Le flux de chaleur se déplace à travers deux canaux: l'un le long de l'ondulé, le second à travers le tubulaire. Parmi les inconvénients figurent le coût élevé de l'appareil et sa taille. Les liquides de refroidissement de cette classe sont utilisés à l'échelle industrielle.
Semi-soudé
Une conception composée de plaques qui sont installées de manière combinée. Les joints sont situés à l'extérieur des plaques soudées par paire. Un tel équipement permet son utilisation dans des environnements extrêmement agressifs ou dans des systèmes de refroidissement.
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- Démontable
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- Soudé
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- Soudé
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- Semi-soudé
Avantages et inconvénients
Parmi les aspects positifs de l'utilisation de ces unités, on peut identifier:
- absence de coûts de production et d'investissement importants;
- efficacité de l'approvisionnement en chaleur;
- petites tailles;
- capacité autonettoyante en raison d'un débit turbulent élevé;
- en augmentant le nombre de plaques, il est possible d'obtenir une augmentation d'efficacité;
- fiabilité;
- facilité d'entretien et de rinçage;
- poids léger;
- facilité d'installation;
- contamination superficielle minimale;
- l'exclusion totale du mélange de différents types de liquide de refroidissement, grâce à un système d'étanchéité spécial;
- résistance à la corrosion;
- une efficacité élevée garantit une surface d'échange thermique minimale;
- la possibilité de réduire au minimum les pertes de charge en utilisant des plaques avec différents types de profils;
- réglage de la température.
Les inconvénients des échangeurs de chaleur à plaques comprennent:
- la nécessité d'une mise à la terre;
- rigueur de la qualité du liquide de refroidissement.
Un grand nombre d'avantages permet l'utilisation d'échangeurs de chaleur dans le segment domestique et industriel. Exiger du liquide de refroidissement n'est probablement pas un inconvénient, mais un besoin d'empêcher la fréquence de remplacement des plaques usées.
Les échangeurs de chaleur à plaques
L'échangeur de chaleur à plaques est largement utilisé pour l'échange de chaleur dans les vapeurs ou les liquides et agit comme un refroidisseur, un réchauffeur ou un condenseur. Il se compose de plusieurs composants:
- plaque mobile;
- plaque fixe;
- buses, avec bride filetée et raccord soudé;
- un ensemble d'assiettes fixées ensemble;
- guide inférieur et supérieur;
- support fileté pour montage et goujons.
Entre les plaques se trouvent des joints en caoutchouc. Le mouvement de l'énergie thermique se produit de plusieurs manières:
- flux direct,
- contre-courant
- mixte.
La sélection des équipements à installer dans le système de chauffage et le calcul sont effectués à l'aide d'un logiciel spécial développé spécifiquement à ces fins.
Schéma de câblage
Pour connecter la plaque TO, un circuit classique est utilisé dans lequel les tuyaux d'entrée et de sortie du liquide de refroidissement sont situés sur le panneau avant. Le plus souvent, ces trous sont positionnés de manière à fournir un contre-courant d'énergie thermique et à empêcher le mélange des flux chaud et froid.
La deuxième option pour connecter l'échangeur de chaleur utilise les mêmes buses d'entrée et de sortie, qui peuvent être situées non seulement sur le panneau avant, mais également à l'arrière.
Les flux d'entrée et de sortie de l'énergie thermique sont connectés au moyen de tuyaux avec une connexion à bride, filetée ou soudée.
Dans certains cas, n'utilisez pas de buses. Ensuite, la connexion se produit en perçant des trous supplémentaires avec filetage interne pour l'installation de goujons, qui serviront de fixation pour le liquide de refroidissement avec la canalisation. En tant que joint, vous pouvez prendre un caoutchouc ou un joint en caoutchouc résistant à la chaleur.
Règles de sélection
Le choix de l'équipement dépend de plusieurs paramètres, chacun étant calculé individuellement, selon l'endroit où l'échangeur de chaleur sera installé.
Lors de la sélection d'un modèle, vous devez déterminer les points suivants:
- type de support (vapeur, eau, etc.);
- indicateurs de température à l'entrée et à la sortie du liquide de refroidissement;
- perte de pression admissible;
- Température maximale
- pression maximale à l'intérieur de l'appareil;
- charge thermique sur l'équipement.
Après avoir obtenu des données sur ces paramètres, il est nécessaire de calculer les indicateurs du système d'échange thermique. Ensuite, vous pouvez commencer à choisir un modèle, en fonction des indicateurs disponibles de puissance, de débit d'eau, de diamètre et de zone de transfert de chaleur.
Principe d'opération
Le principe de fonctionnement de l'échangeur de chaleur à plaques ne peut être qualifié de simple. Les plaques sont montées à un angle de 180 degrés les unes par rapport aux autres. Il s'agit généralement d'un pic de deux paires de plaques qui fournissent une entrée et une sortie d'énergie thermique. La paire extrême n'est pas impliquée dans le processus de transfert de chaleur.
Selon les caractéristiques de conception, les échangeurs de chaleur sont généralement divisés en trois types:
- simple circuit,
- multi-circuit
- bidirectionnel.
La circulation de l'énergie thermique dans un dispositif à circuit unique est effectuée en permanence, le long de tout le circuit et dans une direction, avec un contre-courant simultané du liquide de refroidissement.
Le mouvement du support thermique dans un équipement à circuits multiples se produit dans différentes directions. De tels dispositifs ne sont utilisés que s'il y a une légère différence de température dans le retour et le débit d'entrée.
Le mouvement de l'énergie thermique dans les appareils bidirectionnels se produit le long de deux circuits indépendants, soumis à une surveillance constante de l'apport de chaleur.
Il existe un autre type d'appareil - un échangeur de chaleur à plaques à vapeur, qui est responsable du chauffage de l'eau ou d'un autre liquide dans le système de chauffage. Le principe de fonctionnement de cet appareil n'est pas différent des modèles standard d'agrégats de plaques.
Plaques d'échangeur de chaleur à plaques
Le matériau des plaques est en acier de 1 mm d'épaisseur. Afin de turbuler le flux de liquide de refroidissement et d'augmenter la zone de transfert de chaleur, la partie de flux des plaques est formée nervurée ou sous la forme d'une ondulation.
Si vous regardez en coupe, la surface ondulée a le profil d'un triangle équilatéral. La résistance et le débit dépendent du degré de l'angle auquel l'ondulation est située. Plus elle est nette, plus la résistance est faible et plus la vitesse du liquide de refroidissement est élevée.
En plus de l'acier, d'autres alliages sont utilisés pour la fabrication de plaques d'échangeur de chaleur, selon l'endroit où l'appareil fonctionnera.
Domaines d'application
Chaque type d'échangeur de chaleur a son propre domaine d'application.
Les échangeurs de chaleur pliables sont couramment utilisés:
- pour l'installation de réseaux de chaleur;
- dans les réfrigérateurs;
- dans les piscines, etc.
Les appareils soudés sont utilisés:
- dans des congélateurs;
- dans les systèmes de climatisation;
- dans les systèmes de ventilation;
- dans les installations de compresseurs.
Les dispositifs soudés et semi-soudés ont trouvé leur application:
- dans les systèmes de climatisation et de ventilation;
- dans l'industrie pharmaceutique;
- dans l'industrie alimentaire;
- dans les systèmes de chauffage et l'approvisionnement en eau chaude;
- dans les pompes de circulation, etc.
À usage domestique, le type d'échangeur de chaleur le plus souvent soudé. Il est responsable du refroidissement ou du chauffage de l'énergie thermique.
Un échangeur de chaleur est un élément du système utilisé dans les secteurs des services publics, de l'alimentation, de la métallurgie et du pétrole et du gaz, ainsi que dans la construction navale. La prédominance des avantages sur les inconvénients indique son application efficace. Après avoir correctement déterminé les caractéristiques techniques et les tâches de l'appareil, vous pouvez installer le système de chauffage à la maison en utilisant les dessins et les schémas de câblage de l'échangeur de chaleur, disponibles sur Internet.
