Schimbătoare de căldura cu plăci

Istoric.

Conceptul de schimbator de caldura dateaza de la inceputul secolului XX, anul 1923.

Prima firma care a produs schimbatoare de caldura cu placi si garnituri a fost APV International Ltd, al carei fondator a fost Richard Seligman.Initial placile erau din ”gunmetal”, dar din 1930 acestea au inceput sa fie confectionate din otel inoxidabil.

Primele aparate de acest tip erau limitate, din punct de vedere al conditiilor de functionare, la o presiune de 2bar si o temperatura de aproximativ 60grdC. De atunci, schimbatoarele de caldura cu placi si garnituri au ramas neschimbate din punct de vedere constructiv si a tehnologiei de fabricatie , dar dezvoltarile au inceput sa apara in cazul parametrilor operationali - presiune 25bar, temperatura 180grdC.

Descriere.Mod de functionare.Avantaje/Dezavantaje.

Schimbatorul de caldura cu placi este realizat din mai multe placi metalice fixate intre ele prin placi de capat, inactive din punct de vedere al transferului termic . Aceste placi sunt prevazute cu garnituri si stranse una langa alta cu ajutorul unor tiranti. Se formeaza o serie de canale, unul dintre fluide udand una dintre fetele placii, iar celalalt fluid cealalta fata.

Grosimea placilor este, de obicei, 0.6÷0.8mm si foarte rar se depaseste 1mm. O importanta mare o are profilul placii care trebuie sa asigure o turbulenta importanta pentru marirea coeficientului de convectie dar si o distributie a fluidelor pe intreaga suprafata a placii. Garniturile sunt ”lipite” in caneluri marginale. Aceste caneluri sunt prevazute in jurul placilor si orificiilor de alimentare, asigurand astfel etanseitatea aparatului fata de mediul exterior si intre fluide.Garniturile sunt elemente care limiteaza nivelul presiunilor si temperaturilor in schimbatoarele de caldura cu placi.

Placile din care sunt realizate schimbatoarele de caldura sunt nervurate, nervurile se realizeaza prin presare, la presiuni foarte ridicate si pot avea forma „V” sau „W”. Unghiul de inclinare se alege intre 60-150grdC, in urma unei analize de optimizare. O data cu cresterea unghiului de inclinare se intensifica transferul de caldura, dar cresc si pierderile de sarcina. Se alege,de obicei, o valoare la mijlocul intervalului.

Placile sunt realizate din inox sau nichel, iar garniturile sunt realizate din elastomeri.

In ceea ce priveste orificiile de alimentare ale unui schimbator de caldura cu placi, acestea trebuie dimensionate de asa maniera incat pierderile de presiune sa fie cat mai mici posibile, deoarece pierderile de presiune importante, in sectiunile de alimentare, pot antrena probleme deosebite legate de distributia in aparat, in special in cazul curgerilor bifazice.

Viteza agentilor termici prin canalele placilor este de 0.2÷1m/s, iar marirea acesteia 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, ceea ce duce la dificultati in etansarea intregii instalatii transversale.

In schimbatoarele de caldura cu placi exista diferite tipuri de circulatie ale agentilor de lucru:

- circulatie cu o singura trecere pe ambele fluide

- circulatie cu mai multe treceri, in numar egal pe ambele fluide