Паяні теплообмінники (ПТО) займають нішу там, де класичні пластинчасті апарати не справляються з тиском або агресивними середовищами, а кожухотрубні занадто громіздкі. Це не просто альтернатива, а спеціалізоване рішення для компактних систем з високими параметрами. Конструкція такого апарату принципово відрізняється від розбірних аналогів. Тут пластини не скріплені болтами, а спаяні в моноблок у вакуумній печі при температурі близько 900-150 °C. мідь або нікелевий сплав виступають припоєм, створюючи герметичні шви між рядами пластин. Така технологія дозволяє досягати тиску до 1,6 МПа, тоді як стандартні пластинчасті теплообмінники зазвичай обмежені 2,5 МПа.
Особливості конструкції і компактність
Конструкція визначає можливості. Щільність упаковки пластин в паяному модулі досягає 300-400 пластин на один блок, що дає величезну площу теплообміну при мінімальних габаритах. Вага апарату масою 1 м2 площі теплообміну становить всього 25-30 кг.для порівняння, кожухотрубний аналог тієї ж потужності буде важити в 5-7 разів більше. Компактність критична для модернізації існуючих систем, де місце на майданчику обмежене. При цьому ресурс паяного з'єднання залежить від якості припою і чистоти сплавів пластин. Нержавіюча сталь 316L або титан використовуються для пластин, а мідь — для припою. Це поєднання забезпечує корозійну стійкість і високу теплопровідність шва.
Температурні межі та матеріали
Температурні межі диктують область застосування. Робоча температура рідин в паяних теплообмінниках варіюється від -50 °C до +250 °C. Максимальна температура 150 °C досягається при використанні нікелевого припою замість міді. Мідний припій починає втрачати міцність вже при 200 °C, тому для парових систем або гарячих носіїв вище цієї позначки застосовують нікель. Тиск при цьому падає до 1,6 МПа. Якщо ж завдання-холодна вода або холодоагенти, то мідний припій витримує до 4,5 МПа при температурі до 150 °C. перепади температур між подачею і обраткой не повинні перевищувати 30-40 °c за один прохід, щоб уникнути термічних напружень в швах. Циклічні перепади, наприклад, різке включення пара в холодний контур, призводять до мікротріщин через 2-3 роки експлуатації.
Вибір матеріалу пластин залежить від середовища. Для систем опалення та ГВП використовують нержавіючу сталь. Для морських установок або хімічних виробництв — титан. Титанові пластини мають щільність 4,5 г/см3, що на 30% легше сталі, але в 2,5 рази дорожче. Теплопровідність міді-припою становить 380 Вт/(м·До), що в 4 рази вище, ніж у нержавіючої сталі. Це означає, що коефіцієнт теплопередачі для паяних апаратів з мідним припоєм на 15-20% вище, ніж у пластинчастих з гумовими прокладками. Втрата