Différence entre l'échangeur de chaleur à plaques et l'échangeur de chaleur tubulaire?
В чем отличие пластинчатого теплообменника от трубчатого?
Dans certaines conditions où il existe une différence de température significative entre le milieu de refroidissement et le liquide refroidi, un échangeur de chaleur à coque et tube est souvent la solution de refroidissement la plus rentable par rapport à un échangeur de chaleur à plaques. Cela est dû au petit trajet d’écoulement dans l’échangeur de chaleur à plaques qui crée des quantités importantes de turbulence, conduisant à une chute de pression élevée dans l’unité.
Comme leur nom l’indique, les échangeurs de chaleur à plaques sont construits à partir d’une série de plaques métalliques minces. Habituellement fabriqué en acier inoxydable, chaque plaque contient un motif pressé complexe, et pour garantir l’étanchéité de l’unité, des joints en caoutchouc sont “ pris en sandwich ” entre toutes les plaques métalliques, qui sont ensuite compressées ensemble dans un cadre rigide pour former un arrangement de parallèle canaux d’écoulement avec alternance de fluides chauds et froids.
En revanche, les échangeurs de chaleur à coque et à tube se composent de deux composants principaux; le corps extérieur (ou coque) et le noyau du tube (ou faisceau) à l’intérieur de la coque. Le liquide de refroidissement s’écoule à travers le noyau du tube, tandis que le fluide chaud entre dans la coque via un orifice d’entrée, s’écoulant à travers et autour de l’extérieur du noyau du tube à travers une série de déflecteurs, avant de quitter la coque via l’orifice de sortie. Pour une efficacité maximale du transfert de chaleur, les fluides chauds et froids circulent dans une direction «à contre-courant» à travers l’échangeur de chaleur. Pour plus d’informations sur le contre-courant.
Alors que les échangeurs de chaleur à plaques peuvent être assez compacts et ont la capacité d’être augmentés en taille, si les besoins de refroidissement changent, ils sont plus coûteux à entretenir que les échangeurs de chaleur à coque et tubes équivalents, car généralement les joints en caoutchouc durcissent et doivent être remplacés tous les deux ans. Il s’agit d’un exercice long et coûteux, mettant l’échangeur de chaleur hors service pendant de plus longues périodes. De plus, la détection des fuites peut être plus difficile et exiger une main-d’œuvre qualifiée pour entreprendre le travail. Et, en raison d’une plus grande résistance à l’écoulement de l’eau à l’intérieur de l’échangeur de chaleur, il y a un risque accru d’encrassement, ce qui réduit l’efficacité de l’unité.
En revanche, les échangeurs de chaleur à coque et tube sont extrêmement faciles à entretenir; le retrait des couvercles d’extrémité révèle le noyau du tube, qui peut être retiré pour le nettoyage et l’entretien de routine. L’efficacité du transfert de chaleur d’un échangeur de chaleur à coque et tube de qualité, tel que Bowman, est extrêmement bonne, tandis que les unités elles-mêmes sont robustes, offrant une longue durée de vie. Les échangeurs de chaleur à coque et à tubes peuvent également être utilisés avec les fluides de refroidissement les plus contraignants, notamment l’eau de mer et l’eau riche en minéraux ou contaminée. Plus d’informations sur la gamme d’échangeurs de chaleur à tubes et tubes de Bowman.
В условиях значительной разницы температур теплоносителя и охлаждаемой жидкости кожухотрубный теплообменник нередко представляет собой более эффективное с точки зрения затрат решение для охлаждения по сравнению с пластинчатым теплообменником. Это связано с малым диаметром канала для прохода теплоносителя внутри пластинчатого теплообменника, что приводит к высокой турбулентности и большому перепаду давления внутри устройства.
Как следует из названия, пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких металлических пластин. Обычно эти пластины имеют сложную штампованную конструкцию и изготавливаются из нержавеющей стали, а для обеспечения герметичности между ними устанавливаются резиновые прокладки. Пластины плотно прижаты друг к другу в жесткой раме и образуют параллельные каналы, по которым протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.
В отличие от пластинчатых теплообменников, кожухотрубные теплообменники состоят из двух основных элементов: наружного корпуса (или кожуха) и пучка труб (трубного сердечника) внутри кожуха. Теплоноситель проходит через трубный сердечник, а горячая жидкость поступает в кожух через входное отверстие и проходит по внешней поверхности трубного сердечника и вокруг него через ряд специальных перегородок, после чего выходит из кожуха через выходное отверстие. Для обеспечения максимальной эффективности теплопередачи горячая и холодная жидкости движутся через теплообменник в противоположных направлениях («противоток»). Более подробная информация о противотоке.
Основные преимущества пластинчатых теплообменников – это компактность и возможность увеличения размеров, однако при изменении потребностей в охлаждении обслуживание пластинчатых теплообменников будет обходиться дороже, чем обслуживание аналогичных кожухотрубных теплообменников, так как резиновые прокладки со временем твердеют, и их необходимо менять один раз в 2 года. Замена прокладок – это долгий и дорогостоящий процесс, требующий вывода теплообменника из эксплуатации на более длительный срок. Кроме того, обнаружить утечку в пластинчатом теплообменнике сложнее: для этого необходимо привлекать квалифицированную рабочую силу. А из-за более высокого сопротивления потока воды внутри теплообменника увеличивается вероятность образования накипи, что снижает эффективность работы установки.
В отличие от пластинчатых теплообменников, кожухотрубные теплообменники чрезвычайно просты в обслуживании: после снятия торцевых крышек трубный сердечник извлекают для очистки и планового обслуживания. Качественный кожухотрубный теплообменник, например, производства компании Bowman, имеет высокую эффективность теплопередачи и исключительную прочность, что обеспечивает длительный срок службы. Кожухотрубные теплообменники предназначены для работы в самых жестких условиях эксплуатации с различными теплоносителями (в том числе морской, минерализованной и загрязненной водой).
Более подробная информация о кожухотрубных теплообменниках Bowman.