Wymienniki płytowe składają się z wielu cienkich metalowych płyt połączonych razem za pomocą ramy ściągającej lub lutowania. Wewnętrzna konfiguracja kanałów wymiennika powoduje, że po jednej stronie płyty płynie gorący płyn, a po drugiej – w przeciwprądzie – płyn zimny. Każda płyta wymiennika ma specjalne wytłoczenia, które zwiększają turbulencje obu płynów, co podwyższa wartość współczynników przenikania ciepła.
Odpowiednie ukształtowanie wytłoczeń w płytach pozwala rozwijać odpowiednio wysoką burzliwość strumienia cieczy przy relatywnie niskich prędkościach przepływu. Media, takie jak woda lub wodne roztwory soli, osiągają współczynniki przenikania ciepła na poziomie dwukrotnie wyższym niż w wymiennikach płaszczowo-rurowych. Tak wysokie wartości uzyskiwane są przy stosunkowo małych oporach przepływu, a wysoka turbulencja przepływu zapobiega w pewnym stopniu powstawaniu osadów w wymienniku.
 |
| Rys. 1. Wymiennik lutowany: a) jednostopniowy, b) dwustopniowy |
 |
| Rys. 2. Schematy ideowe układu strumieni w wymiennikach płytowych: a) układ szeregowy, b) układ równoległy, c) układ mieszany |
Zwarta i hermetyczna budowa oraz wysoki stosunek powierzchni wymiany ciepła do objętości urządzenia umożliwiają szerokie stosowanie wymienników płytowych. Zaletą jest też prostota wykonania elementów wymiennika i ich duża unifikacja. Uniwersalność systemów pozwala zmniejszyć lub zwiększyć wymiennik w razie zmiany zapotrzebowania na jego moc.
Producenci oferują typoszeregi wymienników o wydajności od kliku kilowatów do kilkudziesięciu megawatów. Zakres temperatur roboczych dla tych urządzeń wynosi od ok. kilkudziesięciu stopni poniżej zera do kilkuset stopni Celsjusza.
Wymienniki płytowe skręcane i lutowane są stosowane m.in. w układach chłodniczych, instalacjach wody lodowej, pompach ciepła, instalacjach solarnych, instalacjach z powietrznymi chłodnicami powietrza (free cooling), chłodzeniu międzystopniowym, wodnych chłodnicach oleju, a także w ciepłownictwie i do przygotowania ciepłej wody użytkowej. W wymiennikach stosowanych w instalacjach przemysłowych liczba płyt sięga nawet kilkuset sztuk, a wymiennik bywa różnie skonstruowany – może w nim zachodzić kilka wzajemnie powiązanych procesów, przebiegających w różnych jego strefach, np. grzanie produktu parą w celu sterylizacji lub pasteryzacji, a następnie jego chłodzenie.
Konstrukcje
Wymienniki skręcane
Typowy wymiennik skręcany ma ramę spajającą płyty. Elementy ramy mogą być różne w zależności od typu wymiennika i jego zastosowania.
Płyty mogą być wykonane z różnych gatunków stali nierdzewnej lub z tytanu. Liczba płyt, ich wielkość i wymiary zależą od wydajności cieplnej wymiennika. Płyty mogą mieć różne kąty nachylenia wytłoczeń, np. jedne są lepsze do pewnych systemów chłodniczych, a inne do ogrzewnictwa. Od kształtu tłoczeń zależą też opory przepływu (straty ciśnienia). Ponadto płyty mają wytłoczony specjalny rowek, w którym umieszczona jest uszczelka. Jej zadaniem jest zapobieganie mieszaniu się mediów i wyciekom.
Ciecz może wyciec jedynie na zewnątrz, a nie do drugiego medium. Uszczelki są dobrane tak, by odpowiadać kombinacji temperatury, otoczenia chemicznego i w miarę możliwości innym warunkom. Mogą być wykonane z różnych materiałów.
Stosuje się różne typy uszczelnień: uszczelki wciskane lub bezklejowe. Najważniejszą cechą wymienników skręcanych jest to, że można je rozkręcać na potrzeby czyszczenia oraz wymiany płyt kanałowych i uszczelek.
