140
К
омпактные
пластинчатые
теплообменники
(
ПТО
)
с
двойными
стенками
имеют
исключительно
высокий
ко
-
эффициент
теплопередачи
и
обеспе
-
чивают
повышенный
уровень
безо
-
пасности
по
сравнению
с
традицион
-
ными
кожухотрубными
теплообмен
-
никами
(
КТТО
)
с
«
двойной
»
стенкой
.
Пластинчатые
теплообменники
для
систем
охлаждения
трансформато
-
ров
отличаются
возможностью
изме
-
нения
размеров
путём
установки
до
-
полнительных
пластин
,
универсаль
-
ностью
и
требуют
меньшей
площади
размещения
.
В
настоящее
время
в
бизнесе
по
производству
трансформаторов
де
-
лается
упор
на
увеличение
произво
-
дительности
при
одновременном
со
-
кращении
энергетических
потерь
,
минимизации
занимаемой
площади
и
обеспечении
экологической
безо
-
пасности
производства
.
При
этом
не
-
допустимо
пренебрежение
безопас
-
ностью
во
имя
достижения
эконо
-
мической
и
энергетической
эффек
-
тивности
.
Система
охлаждения
мас
-
ла
является
одной
из
важнейших
ча
-
стей
трансформатора
и
должна
рабо
-
тать
бесперебойно
.
Компания
Альфа
Лаваль
учитывает
все
эти
обстоятель
-
ства
и
предлагает
компактные
тепло
-
обменники
из
пластин
с
двойными
стенками
,
которые
позволяют
увели
-
чить
производительность
с
меньшей
себестоимостью
при
сохранении
уровня
безопасности
,
характерного
для
традиционных
кожухотрубных
те
-
плообменников
с
двойной
трубой
.
Пластинчатые
теплообменники
значительно
меньше
кожухотрубных
,
что
позволяет
легко
разместить
их
на
существующих
площадях
.
По
положи
-
тельным
отзывам
заказчиков
,
пла
-
стинчатые
теплообменники
быстрее
реагируют
на
изменения
температу
-
ры
и
реже
требуют
технического
об
-
служивания
.
Их
конструкция
обеспе
-
чивает
удобный
доступ
ко
всей
по
-
Удвоенная безопасность – путь к
улучшению эксплуатационных
характеристик
Эдвард ФРЕНАНДЕР,
инженер по сбыту отделения Альфа Лаваль Fluids&Utility, Лунд, Швеция
верхности
теплообмена
для
проведе
-
ния
технического
обслуживания
,
что
облегчает
полное
восстановление
эффективности
теплопередачи
.
ТЕПЛООБМЕН
Пластинчатый
теплообменник
(
рис
. 1)
состоит
из
пакета
гофриро
-
ванных
пластин
с
отверстиями
,
за
счёт
которых
между
пластинами
об
-
разуются
каналы
для
холодной
и
го
-
рячей
сред
,
между
которыми
осу
-
ществляется
теплообмен
.
Пакет
пла
-
стин
размещён
между
опорной
и
подвижной
прижимной
плитами
и
за
-
креплён
стяжными
болтами
.
Пласти
-
ны
снабжены
прокладками
,
уплотня
-
ющими
места
соединения
и
обеспе
-
чивающими
направление
потоков
жидкостей
в
соответствующие
кана
-
лы
.
Необходимое
число
устанавли
-
ваемых
пластин
определяется
в
со
-
ответствии
с
расходом
,
физически
-
ми
свойствами
жидкостей
,
допусти
-
мой
потерей
напора
и
разницей
тем
-
ператур
.
Отличие
пластинчатого
теплооб
-
менника
от
традиционного
кожухо
-
трубного
состоит
в
наличии
гофри
-
рованных
пластин
,
которые
форми
-
руют
теплообменные
каналы
.
Когда
эти
пластины
собраны
в
единый
па
-
кет
,
многочисленные
точки
контак
-
та
между
ними
обуславливают
дви
-
жение
жидкости
по
каналам
в
виде
завихренного
потока
(
рис
. 2)
с
высо
-
кой
степенью
турбулентности
,
что
по
-
вышает
коэффициент
теплопередачи
этой
конструкции
по
сравнению
с
ко
-
жухотрубным
вариантом
.
Более
высокая
степень
турбу
-
лентности
также
создаёт
большее
касательное
напряжение
на
стен
-
ках
.
Тогда
как
в
кожухотрубных
те
-
плообменниках
присутствуют
так
называемые
«
мёртвые
зоны
»,
в
пла
-
Рис
. 1.
Схематическое
изображение
пластинчатого
теплообменника
141
№ 6 (9), ноябрь-декабрь, 2011
стинчатых
теплообменниках
созда
-
ётся
высокое
касательное
напряже
-
ние
по
всей
теплопередающей
по
-
верхности
,
что
вызывает
эффект
са
-
моочистки
(
рис
. 3).
Это
сокращает
риск
образования
отложений
и
по
-
зволяет
реже
проводить
техниче
-
ское
обслуживание
.
Чтобы
компен
-
сировать
влияние
отложений
,
про
-
изводители
кожухотрубных
теплооб
-
менников
зачастую
заранее
учиты
-
вают
возможность
их
образования
в
конструкции
теплообменника
.
Таким
образом
,
вследствие
вы
-
сокого
риска
образования
отложе
-
ний
кожухотрубные
теплообменники
получают
огромную
дополнительную
площадь
поверхности
теплообмена
,
что
может
стать
причиной
функцио
-
нальных
проблем
,
таких
как
сниже
-
ние
скорости
потока
и
ускоренное
образование
отложений
из
-
за
боль
-
шего
диаметра
кожуха
и
меньшего
касательного
напряжения
на
стен
-
ках
.
Благодаря
высокой
степени
тур
-
булентности
потока
и
касательным
напряжениям
на
стенках
пластин
-
чатых
теплообменников
,
при
их
про
-
ектировании
отсутствует
необходи
-
мость
учитывать
риск
образования
отложений
и
увеличивать
габариты
устройства
.
НАСТОЯЩИЙ
ПРОТИВОТОК
В
пластинчатом
теплообменни
-
ке
стандартной
конфигурации
горя
-
чее
масло
поступает
с
того
конца
,
от
-
куда
выходит
охлаждающая
вода
.
Та
-
ким
образом
обеспечивается
подлин
-
ный
противоток
,
позволяющий
реа
-
лизовать
температурные
программы
с
пересечением
температур
—
мас
-
ло
охлаждается
до
температуры
ниже
температуры
охлаждающей
воды
на
выходе
(
рис
. 4).
Более
того
,
охлаждаю
-
щая
вода
может
нагреваться
до
тем
-
пературы
,
очень
близкой
к
температу
-
ре
масла
на
входе
(
высокая
рекупе
-
рация
),
что
позволяет
утилизировать
большую
часть
тепла
для
других
це
-
лей
,
например
для
отопления
зданий
.
Для
того
чтобы
добиться
близкого
температурного
приближения
в
ко
-
жухотрубном
теплообменнике
,
тре
-
буется
удлинять
трубки
,
укладывая
их
во
множество
рядов
с
различными
конфигурациями
перегородок
,
или
последовательно
соединять
несколь
-
ко
трубок
.
Однако
это
приводит
к
сни
-
жению
скорости
потока
или
пробле
-
мам
в
гидравлической
системе
,
сни
-
жению
эффективности
теплопереда
-
чи
и
повышению
риска
образования
отложений
.
Ещё
одним
недостатком
такой
конструкции
с
перегородками
является
вероятность
возникнове
-
ния
значительных
вибраций
в
тепло
-
обменнике
.
ВОЗМОЖНОСТЬ
ПОВЫШЕНИЯ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
При
повышении
мощности
трансформатора
охлаждающая
спо
-
собность
существующей
системы
может
оказаться
недостаточной
.
Замена
всей
системы
охлаждения
зачастую
требует
больших
затрат
времени
и
средств
.
В
отличие
от
кожухотрубных
теплообменников
,
производительность
пластинчатого
теплообменника
можно
увеличить
,
не
изменяя
его
конструкцию
.
Для
этого
необходимо
просто
отвернуть
стяжные
болты
рамы
и
добавить
пластины
.
В
зависимости
от
перво
-
Рис
. 2.
Множество
точек
контакта
между
собранными
в
единый
пакет
пластинами
формирует
турбулентный
завихрённый
поток
Рис
. 4.
Температурная
программа
с
пересечением
температур
Рис
. 3. «
Мёртвые
зоны
»
с
застойным
потоком
у
перегородок
вблизи
кожуха
в
кожухотрубном
теплообменнике
трубная
доска
«
мёртвые
зоны
»
кожух
впу
скная
камера
выпу
скная
камера
трубная
доска
выход
жидкости
из
трубок
выход
жидкости
из
межтрубного
пространства
перегородки
подача
жидкости
в
трубки
подача
жидкости
в
межтрубное
пространство
трубный
пучок
из
прямых
труб
142
начального
варианта
увеличение
производительности
может
соста
-
вить
до
50%.
УМЕНЬШЕННЫЕ
ГАБАРИТЫ
Значительная
разница
между
пла
-
стинчатыми
и
кожухотрубными
те
-
плообменниками
заключается
так
-
же
в
их
размере
.
Компактная
кон
-
струкция
пластинчатого
теплообмен
-
ника
имеет
меньшую
площадь
раз
-
мещения
.
Кроме
того
,
существуют
различия
в
массе
и
объёме
заполне
-
ния
.
Осушенный
кожухотрубный
те
-
плообменник
в
1,5—4
раза
тяжелее
пластинчатого
.
Объём
заполнения
в
кожухотрубном
теплообменнике
в
7—20
раз
превышает
аналогичный
показатель
пластинчатого
теплооб
-
менника
.
Следовательно
,
во
время
эксплуатации
вес
кожухотрубного
те
-
плообменника
в
2—6
раз
превышает
вес
пластинчатого
(
см
.
таблицу
).
В
системах
охлаждения
высокой
производительности
разница
в
объ
-
ёме
удерживаемой
жидкости
может
ти
вдвое
превышает
вес
пластинча
-
того
теплообменника
аналогичной
производительности
.
Поскольку
за
-
траты
на
материалы
составляют
поч
-
ти
50%
себестоимости
теплообмен
-
ника
,
разница
в
весе
неизбежно
от
-
ражается
на
его
цене
.
ДВОЙНЫЕ
СТЕНКИ
—
ДВОЙНАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
Пластинчатые
теплообменники
с
пластинами
с
двойными
стенка
-
ми
производства
Альфа
Лаваль
бла
-
годаря
особой
конструкции
сочета
-
ют
в
себе
высокую
эффективность
теплопередачи
традиционных
ПТО
с
отсутствием
риска
смешения
рабо
-
чих
жидкостей
внутри
теплообменни
-
ка
.
Пластины
с
двойными
стенками
изготавливаются
с
помощью
лазер
-
ной
сварки
двух
одинаковых
пластин
по
периметру
отверстий
.
Каналы
об
-
разуются
при
объединении
попарно
сваренных
пластин
в
пакет
и
стан
-
дартной
их
герметизации
с
помощью
прокладок
.
При
случайном
возникновении
течи
двойные
стенки
не
позволят
жидкостям
смешаться
.
Любой
про
-
бой
в
одной
из
спаренных
пластин
приведёт
к
утечке
жидкости
из
этой
пары
за
пределы
теплообменника
.
Дефект
прокладки
приведёт
к
утеч
-
ке
жидкости
за
пределы
теплооб
-
менника
либо
непосредственно
из
внешнего
уплотнения
,
либо
из
ин
-
дикационных
отверстий
двойной
границы
уплотнителя
.
Дефект
свар
-
ного
шва
приведёт
к
утечке
жид
-
кости
за
пределы
теплообменни
-
ка
либо
из
индикаторов
течи
уплот
-
нителя
,
либо
в
месте
повреждения
между
пластинами
.
Рисунок
5.
Схема
пар
пластин
с
двойными
стенками
,
сваренных
по
периметру
отверстий
Вытекание
жидкости
наружу
при
повреждении
одной
пластины
Вытекание
жидкости
наружу
при
повреж
-
дении
уплотнения
быть
значительной
.
Для
крупной
си
-
стемы
с
необходимостью
100-
про
-
центного
резервирования
может
дополнительно
потребоваться
2
м
3
трансформаторного
масла
на
пару
охладителей
.
Как
видно
из
этого
примера
,
вес
кожухотрубного
теплообменника
поч
-
ПТО
с
двойными
стенками
Двухтрубный
КТТО
Вес
(
сухой
/
рабочий
),
кг
410/450 700/1000
Объём
удерживаемой
жидкости
(
вода
/
масло
),
дм
3
22/22
195/130
Габариты
(
длина
/
ширина
/
высота
),
мм
1120/470/1080
2480/500/610
Дополнительный
объём
для
компенсации
риска
образования
от
-
ложений
, %
0
10
Возможность
увеличения
производительности
, %
63
—
Примечание
:
тепловые
потери
в
трансформаторе
,
которые
необходимо
рассеять
— 500
кВт
,
расход
масла
— 36
л
/
с
,
температура
масла
на
входе
/
выходе
—
70°C/62°C;
температура
охлаждающей
воды
на
входе
— 30°C
Таблица
.
Пример
охлаждения
трансформаторного
масла
Пример
инсталляции
кожухотрубного
и
пластинчатого
маслоохладителей
на
трансформаторе
Оригинал статьи: Удвоенная безопасность — путь к улучшению эксплуатационных характеристик
Компактные пластинчатые теплообменники (ПТО) с двойными стенками имеют исключительно высокий коэффициент теплопередачи и обеспечивают повышенный уровень безопасности по сравнению с традиционными кожухотрубными теплообменниками (КТТО) с «двойной» стенкой.
