НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Изготовление пластинчато-ребристых теплообменников

Для производимых из сплавов алюминия пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов дистанция между гладкими пластинами (высота гофра) бывает от 3 до 15 мм. Для жидких сред и конденсирующихся паров в большинстве случаев применяются ребра высотой от 3 до 7 мм, а ребра с большей высотой применяются для газов. Листы из алюминия имеют толщину от 0,7 до 1,5 мм, а толщина фольги, из которой производятся ребра, находится в интервале от 0,1 до 0,4 мм и очень редко достигает 0,8 мм. В подобных теплообменниках удельная поверхность сставляет от 900 до 1500 м² на 1 м³ объема пакета. На 10 cм ширины пакета размещается от 40 до 70 ребер. В аппаратах с гладкими ребрами толщина которых 0,1 мм количество ребер на 10 см ширины пакета достигает 120, а удельная поверхность может достигать 2500 м²/м³. Для кожухотрубчатых теплообменных аппаратов эта характеристика составляет от 40 до 150 м²/м³.

Максимальный объем пакета пластинчато-ребристого аппарата определяется условиями пайки и стандартное его значение не превышает 1 м³. Требуемая теплообменная поверхность компонуется посредством параллельного или последовательного подключения отдельных пакетов (обычно до 6÷8 шт.). Наибольший общий объем пакетов, которые находятся в эксплуатации, доходит до 5 м³.

Технология производства

Пайка пакетов пластинчато-ребристых аппаратов обычно выполняется в ванне с соленым расплавом или в печном оборудовании в среде инертных газов. Качество пайки необходимо тщательно проверять, так как при неполном контакте между оребрением и пластинами приводит к значительному уменьшению механической прочности и коэффициента теплоотдачи. Теплообменник необходимо рассчитывать на разницу давлений между прокачиваемыми по теплообменнику средами.

Пластинчато-ребристые теплообменные аппараты благодаря использованию высокотемпературных припоев можно использовать и для высокотемпературных установок.

Сборка теплообменного пакета выполняется следующим образом:

1. Между листами монтируются отшлифованные ребра.
2. Припой из фольги толщиной от 0,05 до 0,15 мм укладывается между ребрами и пластинами.
3. Пакет укладывается в специальный контейнер и размещается в печи для пайки.
4. Пайка выполняется твердым припоем в инертной среде.
5. Чтобы сжать пластины и ребера в контейнере допустимо применять механические прижимы.

Как твердые припои используются припои на основе серебра, а в аппаратах, эксплуатируемых при температурах менее 400 °С, допускается применение твердых припоев на основе меди.

Пластинчато-ребристые теплообменные аппараты работающие при низкой температуре изготовливаютт, как правило, из алюминия и его сплавов, потому что их механические свойства при низких температурах, включая ударную вязкость, не становятся хуже. В качестве припоя используется алюминий с кремниевой присадкой, что снижает температуру плавления алюминия. Припой на основной лист выполняется с обеих сторон плакировкой.

После пайки теплообменник достают из контейнера, подвергают тщательной очищстке, выполняют проверку на прочность и плотность, после чего к аппарату привариваются коллекторы. Повышение давления приводит к потребности уменьшения габаритов коллекторов, чтобы снизить напряжение на периферии коллектора до приемлемой величины. Появляются также дополнительные напряжения вследствие температурных деформаций и деформаций, которые передаются через подключаемые трубопроводы. По этой причине при высоких значениях давления требуется или использовать блоки малого поперечного сечения, или монтировать несколько коллекторов небольших размеров.

При качественной пайке теплообменные аппараты могут выдерживать большой перепад температур между средами, потому что при этом не возникает тепловых напряжений и теплообменники выдерживают изменение давления. Так для процессов глубокого охлаждения определенные типы реверсивных теплообменных аппаратов из сплава алюминия испытываются при температуре 18 °С меняющимся давлением от 0 до 1,05 МПа и выдерживают более миллиона переключений, не нарушающих их прочности.

Пластинчато-ребристые теплообменные аппараты хорошо переносят вибрацию, что делает возможным их широкое применение в транспортных установках.