Пластинчатые теплообменники были впервые произведены в 1920-х годах и с тех пор широко используются в большом количестве областей. Пластинчатый теплообменник состоит из ряда параллельных пластин, которые расположены одна поверх другой, что позволяет образовать ряд каналов для прохождения жидкости между ними. Пространство между двумя соседними пластинами образует канал, по которому течет жидкость.
Впускные и выпускные отверстия по углам пластин пропускают горячую и холодную жидкости через чередующиеся каналы в теплообменниках, так что пластины всегда находятся в контакте с горячей жидкостью с одной стороны и холодной — с другой. Размер пластины может варьироваться от нескольких квадратных сантиметров (стороны 100 мм x 300 мм) до 2-3 квадратных метров (стороны 1000 мм x 2500 мм).
Количество пластин в одинарном теплообменнике колеблется от десяти до нескольких сотен, поэтому площади поверхностного обмена достигают тысяч квадратных метров. На рисунке показан поток жидкости внутри теплообменника. Жидкости разделяются на несколько параллельных потоков и могут создавать полный противоток. Кстати, прокладки для разборных пластинчатых теплообменников фирмы sondex (Ридан) вы можете приобрести на страницах https://heat-energy.ru/ridan/uplotneniya специализированного сайта.
Как правило, эти пластины гофрированы для увеличения турбулентности и поверхности теплообмена, а также для придания механической жесткости теплообменнику. Гофрирование получается методом холодной ковки листового металла толщиной от 0,3 мм до 1 мм.
Наиболее часто используемые материалы для изготовления пластин — нержавеющая сталь (AISI 304, 316), титан и алюминий. Рифление на пластинах перемещает жидкость по извилистому пути, создавая зазор от 1 до 5 миллиметров между двумя соседними пластинами B.
Жидкости могут проходить по каналу последовательно или параллельно, создавая конфигурацию противотока. Серийные конфигурации используются, когда расход каждой жидкости невелик, но наблюдается высокий скачок температуры; Самая большая проблема связана с высоким перепадом давления и неполным противотоком.
Параллельные конфигурации с противоточными каналами используются для высоких скоростей потока при умеренных перепадах температур и являются наиболее широко используемыми. При больших различиях между расходами двух жидкостей (или между максимально допустимым перепадом давления) теплообменник используется для балансировки значений перепадов давления или удельных давлений жидкости с низким расходом (или высокими потерями). Может регулировать скорость потока в каналах.
На рисунке показаны различные конфигурации: параллельно, последовательно и смешанные. Одной из наиболее распространенных проблем пластинчатых теплообменников является неустойчивая подача всех каналов параллельно.
Фактически, жидкость распределяется в большей степени в первых каналах, а не в последних, чтобы уравновесить падение давления. С увеличением количества пластин распределение также уменьшается, что приводит к снижению производительности теплообменника в целом. Существует два основных типа пластинчатых теплообменников: пластинчатые теплообменники с паяным соединением BPHE и пластинчатые теплообменники PHE.