Schimbător de Căldură

Conceptul de schimbatoare de caldura cu placi dateaza de la inceputul acestui secol.

Aceste schimbatoare au fost propuse initial pentru a raspunde necesitatilor industriei laptelui, utilizarea lor extinzandu-se apoi in diverse alte ramuri ale industriei: chimie, tehnica nucleara, etc. Conceptul nu a fost suficient exploatat pana la Richard Seligman, fondatorul lui APV International Ltd, prima firma ce a introdus in 1923 comercializarea schimbatoarelor de caldura cu placi si garnituri. Initial placile erau din ,,gunmetal", dar in 1930 acestea au inceput sa fie confectionate din otel inoxidabil. Primele aparate de acest tip erau limitate din punct de vedere a conditiilor de functionare la o presiune de 2 bar si o temperatura de aproximativ 60 ?C. De atunci, schimbatoarele de caldura cu placi si garnituri au ramas practic neschimbate din punct de vedere constructiv si a tehnologiei de fabricatie, dar dezvoltarile din ultimii saizeci de ani au condus la ridicarea parametrilor operationali, presiune si temperatura, la 30 bar si respectiv 180?C, prin marea varietate existenta la nivelul materialelor din care pot fi realizate placile si garniturile de etasare. In ultimii anii noi tehnologii de fabricatie si asamblare a schimbatoarelor de caldura cu placi au condus la atingerea unor performante net superioare celor clasice ce utilizeaza ca elementele de etasare garniturile.

Clasificarea

Exista diferite tehnologii in lume, dintre care unele dezvoltate destul de recent, privind realizarea schimbatoarelor de caldura cu placi. Putem distinge in acest sens doua categorii de astfel de aparate: schimbatoare cu suprafata primara si schimbatoare cu suprafata secundara (figura 1).

Descriere. Mod de functionare

In general transferul de caldura prin placile cu canale este mairedus 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 etasarea intregii instalatii transversale, in V sau cu proeminente circulare, cu d=20?25 mm, prin efectul de dezintegrare a filmului de curent, prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere, transforma curgerea laminara in curgere turbulenta. Chiar la Re=150?300 apare curgere turbulenta, recomandata, iar transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune.

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 deplaseaza pelicular.

Forma 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.

Schimbatoarele cu suprafata primara, pot fi realizate sub forma schimbatorului cu placi si elemente de etasare (garnituri), acesta fiind tipul cel mai raspandit de aparat, cu placi lipite sau sudate.

In cazul aparatelor cu suprafata secundara intre placi este inserata o umplutura metalica care reprezinta u suprafata suplimentara (secundara) de transfer de caldura.

Schimbatoarele cu placi si garnituri au utilizarea limitata de presiunea maxima de lucru, precum si de diferenta de presiune intre cele doua fluide. Este posibil de conceput si de construit schimbatoare de caldura cu placi si elemente de etasare pana la o presiune de lucru 25-30 bar si o diferenta de presiune de 25 bar.