Как производят паяные теплообменники?

Основным отличием паяных пластинчатых теплообменников от других подобных устройств является его цельносварной корпус. Это обеспечивает повышенную прочность, более широкий диапазон рабочего давления и температуры. Данный вид теплообменников широко используется на производствах, где в качестве рабочей среды выступают различные газообразные вещества или агрессивные жидкости. В бытовых целях он обычно используется для обеспечения горячего водоснабжения или работы теплового насоса^[1].

Этапы производства паяных теплообменников

Создание паяных теплообменников является довольно сложным техническим процессом и состоит из следующих этапов:

1. Расчет и проектирование

Проектирование теплообменников начинается с анализа потребностей конкретной системы. Определяются такие параметры как объем тепла, который необходимо передать или получить, рабочие давление и температуры, а также пространственные ограничения.

На основе этих данных инженеры проводят следующие расчеты:

• Тепловой -  для определения эффективности теплопередачи, рабочих температур, расхода теплоносителя;
• Механический - для определения вида материалов, способных выдерживать необходимые нагрузки;
• Температурных напряжений - для определения слабых мест конструкции вследствии воздействия температурных расширенеий;
• Компоновочный  - для определения размеров отдельных элементов и конечной конструкции;
• Гидравлический - для вычисления оптимальной скорости движения рабочих сред внутри теплообменника;
• Прочностный - для определения способностей устройства сохранять свои рабочие качества под влиянием всех видов нагрузок;
• Проверочный - для оценки возможности устройства выполнять свои функции в определенных заданных условиях.

Все расчеты проводятся инженерами по различным формулам, позволяющим рассчитать все необходимые параметры для дальнейшего создания теплообменника. Однако в некоторых случаях, определить нужные характеристики можно самостоятельно. Хотя такой подсчет и не будет абсолютно точным, он позволяет определить какая именно мощность аппарата вам необходима для тех или иных задач^[1].

2. Подбор материалов

Расчетные данные позволяют определить необходимые характеристики материалов для устройства. Для паяных теплообменников чаще всего используются материалы с высокой теплопроводностью, химической стойкостью и прочностью. Обычно это алюминий, медь, нержавеющая сталь и титан. В качестве припоя используется медь или никель.

В России, наиболее часто теплообменники делаются из нержавеющей стали марки AISI 316 и AISI 304. Они выдерживают высокие нагрузки давлением, не теряют конструктивных способностей при температурном напряжении и могут работать с большинством видов рабочих сред.

3. Создание устройства

Последний этап - процесс производства паяных теплообменников - можно разделить на пять основных подэтапов:

1. 1.    Штамповка пластин. Из выбранных металлов создают гофрированные пластины путем пропуска через специальные штамповочные пресса, где им придаются необходимая форма и рельеф. Гофры или, простыми словами, выпуклости на пластине, позволяют увеличить площадь соприкосновения, что увеличивает эффективность переноса тепла между рабочими средами.
2. 2.    Подготовка к сборке. После штамповки пластины проходят процесс механической обработки для удаления остатков материала и придания точности размерам. Затем пластины сортируются и группируются в соответствии с дизайном будущего теплообменника.
3. 3.    Сборка и пайка. Следующий этап - сборка паяных теплообменников. Пластины складываются в пачки с определенным расстоянием между ними, чтобы обеспечить необходимый поток рабочей среды. Затем пачки пластин нагреваются в специальной печи до температуры, при которой происходит плавление паяного материала. Интересной особенностью является то, что гофры соседних пластин обычно установлены в разных направлениях, для увеличения площади соприкосновения.
4. 4.    Процесс спайки. При плавлении паяного материала он заполняет промежутки между пластинами и образует монолитную конструкцию. Паяный материал в жидком состоянии обладает высокой поверхностной подвижностью, что обеспечивает равномерное заполнение всех микроскопических промежутков. После охлаждения образуется плотное соединение между пластинами.
5. 5.    Обработка и тестирование. После спайки паяные теплообменники подвергаются дополнительной механической обработке для удаления излишков паяного материала и придания окончательного вида. Затем они проходят тщательное тестирование на герметичность, эффективность теплообмена и сопротивление потоку.

После всех этапов, готовый паяный теплообменник отправляется к заказчику для установки и последующего включения в работу.