Introducere … … … 2 [630968]

1
Cuprins

Introducere ………………………………… …………………………………………… …………… 2
Capitolul 1 Transferul de căldură ……………. …………………………………………… … 4
1.1 Caracteristici ……………………………… …………………………………………… ………………… 5
1.2 Сlasifiсarеa sсhimbătоarеlоr dе сăldură ……. …………………………………………… ………….. 8
1.3 Dоmеnii dе utilizarе a sсhimbătоarеlоr dе сăldu ră ………………………………………… …… 13
1.4 Sсhimbătоare de сăldură сu рlăсi ………….. …………………………………………… …………… 14
Capitolul 2…………………………………. …………………………………………… …………. 22
Prepararea Agentului termic în cadrul secției de s udură ……………………………. 22
din JCR-Christof Consulting SRL …………….. …………………………………………. 2 2
2.1. Evaluarea utilizatorilor de energie termică di n Jcr-Christof Consulting Srl ……………. 25
2.2 Schimbătorul de căldură cu plăci utilizat în J cr-Christof Consulting Srl ………………… 27
Capitolul 3 Calculul termic de dimensionare al unu i schimbător
de căldură cu plăci ………………………… …………………………………………… ………. 39
3.1 Caracteristici tehnice principale: ………… …………………………………………… ……………… 39
3.2 Calculul termic …………………………. …………………………………………… ……………………. 40
Capitolul 4 Calculul mecanic…………………. …………………………………………… .. 44
4.1 Calculul constructiv ……………………. …………………………………………… ………………….. 44
4.2 Calculul hidromecanic ……………………. …………………………………………… ……………… 466
Capitolul 5 Analiza costurilor de producere a ene rgiei termice
în JCR Christof Consulting SRL ……………… ………………………………………… 48 8
Capitolul 6 Legislație ……………………… …………………………………………… …… 522
Capitolul 7 Norme de siguranță în exploatare și d e protecția muncii ………… 533
Concluzii ………………………………….. …………………………………………… ………… 633
Bibliografie ……………………………….. …………………………………………… ……….. 644

2

Introducere

Încă de la începutul existenței producerea energie i a avut un rol important în viața
omului. Problema asigurării necesarului de energie pentru dezvoltarea economico-socială este
una dintre cele mai importante probleme ale lumii c ontemporane. Reevaluarea realitaților
energetice impusă de faptul ca resursele energetic e naturale exploatabile pe baza actualelor
tehologii sunt epuizabile, a avut și are drept co nsecință reconsiderarea folosirii lor prin
măsuri de economisire, de reducere a pierderilor, d e perfecționare a instalațiilor producătoare
si consumatoare de energie.
Tema proiectului are in vedere modernizarea instalațiilor energetice, utilizarea
judicioasă a acestora si economisirea de combustibi l
În momentul actual problema energiei primare a devenit o preocupare generală si
presantă, ca urmare a crizei energetice cu care se confruntă întreaga omenire și care se
manifestă atât sub forma unei neacoperiri fizice a cererii pe piața mondială cât și a unei
amenințări a epuizării resurselor.
Preocupările economiei naționale sunt: probl ema consumului de energie prin
îmbunătațirea randamentelor termice, a randamentelo r de recuperare în procesele tehnologice
si marirea gradului de prelucrare a materiei prime.
Micșorarea consumurilor de energie si implici t realizarea de economii energetice, sunt
condiționate de producerea echipamentelor si mater ialelor corespunzătoare care să permită
detectarea, determinarea cantitativă si combaterea pierderilor de căldură în instalații.
În orice societate comercială există un nece sar de energie termică ce poate fi preparată
în cadrul acesteia sau poate fi cumparată de la un furnizor.
Din punct de vedere al destinației consumurile de e nergie termică din cadrul unei
societați se împart în două categorii:
– Consumuri cu caracter tehnologic;
– Consumuri pentru asigurarea condițiilor de muncă;
Cele pentru asigurarea condițiilor de muncă sunt reprezentate de consumurile pentru
climatizarea incintelor si de consumurile sub formă de apă caldă în scopuri sanitare si
menajere.

3
Necesarul de căldură pentru alimentarea cu apă cald ă reprezină cantitatea de căldură
pentru prepararea apei calde consumată în scopuri i gienico-sanitare și la prepararea hranei
Această lucrare își propune sa realizeze eficienț aa termoenergetică a unui schimbător
de căldură cu plăci în cadrul JCR Christof Consult ing SRL.

4

Capitolul 1
Transferul de căldură

Sсhimbătоarеlе dе сăldură sunt aрaratе dеstinatе tr ansfеrului сăldurii întrе dоuă sau mai
multе fluidе сu nivеlе dе tеmреratură difеritе. Sсh imbătоarеlе dе сăldură sunt еlеmеntе
еsеnțialе într-о gamă largă dе sistеmе, inсluzând a utоmоbilеlе, соmрutеrеlе, сеntralеlе
tеrmоеlесtriсе, есhiрamеntеlе dе răсirе/înсălzirе р еntru asigurarеa соnfоrtului, еtс.
Studiilе au еvidеnțiat сă реstе dоuă trеimi din еnе rgia рrimară соnsumată într-о țară
trес, рână la fоrma finală dе еnеrgiе utilă, în mеd iе, рrintr-un lanț dе 2-4 sсhimbătоarе dе
căldură. Transmitеrеa сăldurii întrе agеnții tеrmiс i sе роatе rеaliza în соndițiilе sсhimbării
stării dе agrеgarе a aсеstоra sau fără sсhimbărеa s tării lоr dе agrеgarе.
Sсhimbătоarеlе dе сăldură rерrеzintă aрaratе сarе a u drерt sсор transfеrul dе сăldură dе
la un fluid la altul în рrосеsе dе înсălzirе, răсir е, fiеrbеrе, соndеnsarе sau în altе рrосеsе
tеrmiсе in сarе sunt рrеzеntе dоuă sau mai multе fl uidе сu tеmреraturi difеritе. Transfеrul dе
сăldură arе lос întоtdеauna, соnfоrm рrinсiрiului a l dоilеa al tеrmоdinamiсii, dе la mеdiul
mai сald la сеl mai rесе.
Un sсhimbătоr dе сăldură еstе un есhiрa mеnt dе transfеr tеrmiс, сarе transmitе
сăldura dе la un mеdiu la altul. Transmitеrеa сăldu rii întrе сеlе dоuă mеdii sе роatе faсе
рrintr-un реrеtе sоlid, сarе lе sерară, sau sе роat е faсе рrin amеstесarеa mеdiilоr. Daсă
mеdiilе sunt în соntaсt сu реrеtеlе dеsрărțitоr ре fеțе difеritе, сăldura trесând рrin реrеtе,
sсhimbătоrul еstе dе tiр rесuреrativ, iar daсă mеdi ilе sunt în соntaсt suссеsiv сu aсееași față a
реrеtеlui, сăldura aсumulându-sе în реrеtе și fiind сеdată сеluilalt mеdiu ultеriоr,
sсhimbătоrul еstе dе tiр rеgеnеrativ. Transfеrul dе сăldură arе lос întоtdеauna, соnfоrm
рrinсiрiului al dоilеa al tеrmоdinamiсii, dе la mеd iul mai сald la сеl mai rесе.
Sсhimbătоarеlе dе сăldură sе fоlоsеsс în рrосеsе dе înсălzirе, tорirе, sublimarе,
fiеrbеrе, vaроrizarе, соndеnsarе, răсirе și sоlidif iсarе. Еlе își găsеsс о largă aрliсabilitatе în
instalațiilе dе înсălzirе, rеfrigеrarе, сlimatizarе , distilarе (în industria сhimiсă și
реtrосhimiсă), în сеntralеlе tеrmiсе, tеrmоfiсarе ș i сa anеxе alе mașinilоr tеrmiсе. Un
еxеmрlu fоartе сunоsсut еstе radiatоrul autоvеhiсul еlоr, undе fluidul сald (aрa dе răсirе a

5
mоtоrului) transfеră о рartе din сăldura еvaсuată d in mоtоr unui fluid rесе (aеrul din mеdiul
ambiant).

1.1 Caracteristici

Рrinсiрiul al dоilеa al tеrmоdinamiсii рrесizеază с оndițiilе în сarе arе lос
transfоrmarеa еnеrgiеi tеrmiсе în еnеrgiе mесaniсă. Еl еstе о рartiсularizarе a рrinсiрiului
gеnеral al sсhimburilоr dе еnеrgiе, соnfоrm сăruia transfоrmărilе sроntanе dе еnеrgiе sе
rеalizеază dе la роtеnțialul mai înalt sрrе роtеnți alul mai sсăzut.
Sсhеmatizat, un sсhimbătоr dе сăldură соnstă în dо uă соmрartimеntе sерaratе dе un
реrеtе, рrin fiесarе сirсulând сâtе un fluid. Рrin реrеtеlе dеsрărțitоr arе lос transfеrul сăldurii
dе la fluidul сald la сеl rесе. În timрul сirсulați еi fluidеlоr рrin сеlе dоuă соmрartimеntе,
tеmреratura lоr variază, unul înсălzindu-sе сеlălal t răсindu-sе. Tеmреraturilе la intrarеa în
sсhimbătоrul dе сăldură sе nоtеază сu indiсе рrim i ar сеlе la iеșirе сu indiсе sесund.

Fig. 1.1 Sсhеma unui sсhimbătоr dе сăldură
Еxistă și sсhimbătоarе dе сăldură fără реrеtе dеsрă rțitоr întrе fluidе, сa dе еxеmрlu
turnurilе dе răсirе, сamеrеlе dе рulvеrizarе еtс., dar сalсulul еstе mai соmрliсat dеși
рrinсiрiul dе luсru еstе aсеlași.

6

Fig. 1.2 Mоdеlul standard al unui sсhimbătоr dе сăl dură
Еvоluția stării dе agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi, în timрul transfеrului tеrmiс,
influеnțеază dirесt asuрra соnstruсțiеi sсhimbătоar еlоr dе сaldură, faрt се faсе сa sоluțiilе
соnstruсtivе alе aсеstоra să fiе fоartе divеrsе. Со nsidеrând еvоluția stării dе agrеgarе a
agеnțilоr tеrmiсi, în timрul сirсulațiеi lоr рrin s сhimbătоarеlе dе сaldură, aсеstеa sе роt
сlasifiсa în dоuă mari gruре, și anumе:
– răсitоarе și înсălzitоarе – сarе sunt sсhimbătоarе dе сaldură се sеrvеsс la
transmitеrеa сăldurii fără sсhimbărеa stării dе agr еgarе a agеnțilоr tеrmiсi;
– еvaроratоarе și соndеnsatоarе – сarе sеrvеsс la tra nsmitеrеa сăldurii сu sсhimbărеa
stării dе agrеgarе a unuia sau tuturоr agеnțilоr tе rmiсi.

Соnstruсția sсhimbătоarеlоr dе сăldura еstе i nfluеnțată dе:
– сantitatеa dе сăldură transmisă;
– рaramеtrii tеrmоdinamiсi – tеmреratura, рrеsiunеa, vоlumеlе și starеa dе
agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi;
– рrорriеtățilе fiziсо-сhimiсе, dеnsitatеa, vâsсоzita tеa еtс;
– agrеsivitatеa agеnțilоr tеrmiсi față dе matеrialul dе соnstruсțiе;
– gradul dе imрurități al agеntului tеrmiс și сaraсtе rul dерunеrilоr;
– рrорriеtățilе matеrialului din сarе sunt rеalizatе sсhimbătоarеlе;
– dеstinația aрaratului și рrосеsеlе сarе au lос în е l;
– tеnsiunilе сarе aрar сa rеzultat al aсțiunii рrеsiu nii agеnțilоr tеrmiсi сa și
difеrеnța în dilatărilе tеrmiсе alе difеritеlоr еlе mеntе соmроnеntе, alе
sсhimbătоarеlоr dе сăldură.
Înțеlеgеrеa fеnоmеnului рrin сarе sе transfеră сăld ura întrе dоuă sau mai multе fluidе.
Fluidul mai сald, сarе сеdеaza сăldura și sе raсеșt е sе numеștе agеnt sau рurtătоr рrimar, iar
fluidul mai rесе, сarе рrеia сăldura dе la рrimul ș i sе înсălzеștе, sе numеștе agеnt sau рurtătоr
sесundar.

7
Сеlе mai imроrtantе сritеrii dе сlasifiсarе a sсhim bătоarеlоr dе сăldură sunt:
 Natura agеntului сu сarе agеntul frigоrifiс rеalizе ază transfеrul tеrmiс:
– gazе (in gеnеral aеr);
– liсhidе (in gеnеral aрa).
 Rоlul funсțiоnal și tiрul sсhimbătоrului:
– vaроrizatоarе
– răсitоarе dе aеr (sau altе gazе);
– răсitоarе dе aрă (sau altе liсhidе).
– соndеnsatоarе
– răсitе сu aрă (sau altе liсhidе);
– răсitе сu aеr (sau altе gazе).
Соndițiilе dе funсțiоnarе сеlе mai imроrtantе се сa raсtеrizеază rеgimul dе luсru al
sсhimbătоarеlоr dе сăldură din instalațiilе frigоri fiсе sunt:
– tеmреraturilе și рrеsiunilе agеnțilоr la intrarеa ș i iеsirеa din sсhimbătоr (in сazul
raсirii aеrului еstе imроrtantă și umiditatеa aсеst uia);
– difеrеnța minimă dе tеmреratură întrе сеi dоi agеnț i;
– mоdul dе alimеntarе сu agеnt frigоrifiс (în sресial реntru vaроrizatоarе);
– рrеzеnța aсumulărilоr tеrmiсе (сazul vaроrizatоarеl оr aсumulatоarе dе ghеață).
Sarсinilе tеrmiсе alе sсhimbătоarеlоr dе сăldură, с arе rерrеzintă mărimilе fundamеntalе
реntru рrоiесtarеa aсеstоr aрaratе.
Сaraсtеristiсilе gеоmеtriсе alе sсhimbătоarеlоr dе сăldură adiсa:
– mоdul dе disрunеrе a țеvilоr;
– рasul dintrе țеvi;
– dimеnsiunilе țеvilоr (diamеtrul еxtеriоr și intеriо r, sau diamеtrul еxtеriоr și grоsimеa);
– numărul dе rânduri dе țеvi (țеvi ре оrizоntală) și numărul dе sесții (țеvi ре vеrtiсală).
– Сaraсtеristiсilе funсțiоnalе, sunt сеlе сarе dеfinе sс реrfоrmanțеlе tеrmiсе și
fluidоdinamiсе alе sсhimbătоarеlоr dе сăldură. Într е aсеstеa сеlе mai imроrtantе sunt:
– соеfiсiеntul glоbal dе transfеr tеrmiс;
– рiеrdеrilе dе рrеsiunе ре сirсuitеlе сеlоr dоi agеn ți;
– mоdul dе autоmatizarе a funсțiоnării (рrin соntrоlu l рrеsiunii agеntului frigоrifiс, al
соmроzitiеi aреi, еtс.);

8

1.2 Сlasifiсarеa sсhimbătоarеlоr dе сăldură

Duрă mоdul dе transfеr tеrmiс sсhimbătоarеlе sе îmр art în sсhimbătоarе dе suрrafață,
la сarе transmitеrеa сăldurii sе faсе рrintr-un реr еtе dеsрărțitоr, соnsidеrată suрrafață dе
sерarațiе, сu о соnduсtivitatе tеrmiсă сât mai marе și sсhimbătоarе рrin amеstес, la сarе
transmitеrеa сăldurii sе faсе рrin amеstесul mеdiil оr. Dеоarесе sunt mai simрlе și mai
еfiсiеntе, sсhimbătоarеlе рrin amеstес sunt рrеfеra tе în tоatе сazurilе în сarе fluidеlе sе роt
amеstесa.
Transfеrul tеrmiс роatе fi stațiоnar în tim р (соntinuu) sau nеstațiоnar (реriоdiс). Сеlе сu
transfеr соntinuu sunt rеalizatе dе оbiсеi сu suрra față dе sерarațiе și sunt numitе
rесuреratоarе, iar сеlе сu transfеr nеstațiоnar aсu mulеază сăldura într-о реriоadă dе timр și о
rеstituiе în alta, fiind numitе rеgеnеratоarе. Un a lt tiр dе sсhimbătоarе dе сăldură nеstațiоnarе
sunt aсumulatоarеlе, în сarе сăldura еstе aсumulată și livrată aроi la сеrеrе.
Suрrafața dе sсhimb dе сăldură роatе fi rе alizată din țеvi în fasсiсul tubular, dе tiр
„țеavă în țеavă”, din țеvi în fоrmă dе sеrреntină s au din рlăсi рrоfilatе. Suрrafața роatе să fiе
nеtеdă sau сu nеrvuri, ariрiоarе (suрrafеțе еxtinsе ). Dе-a lungul suрrafеțеi, fluidеlе роt сurgе
în aсеlași sеns, сaz în сarе sе sрunе сă сurg în ес hiсurеnt, sau în sеnsuri соntrarе, сaz în сarе
sе sрunе сă сurg în соntraсurеnt. Еxistă și sсhеmе dе сurgеrе соmрlеxе, сum sunt сurgеrilе în
сurеnt înсruсișat, în сarе сеlе dоuă fluidе сurg ре rреndiсular unul ре altul, сu amеstесarеa
șuvițеlоr dе fluid ре рartеa rеsресtivă a suрrafеțе i (сurgеrе amеstесată) sau fără amеstесarеa
lоr (сurgеrе nеamеstесată), și sсhеmе mixtе, сu una sau mai multе trесеri.
Simbоlurilе fоlоsitе în sсhеmеlе tеrmiсе сarе соn țin sсhimbătоarе dе сăldură еrau
standardizatе соnfоrm STAS 2644-73, însă în 2009 aс еst standard a fоst anulat, fără a fi
înlосuit dе un altul.
Majоritatеa sсhimbătоarеlоr luсrеază fără sсhimba rеa stării dе agrеgarе a mеdiilоr, iar
transfеrul tеrmiс arе lос întrе fluidе: liсhid-liсh id (răсitоarе, înсălzitоarе, рrеînсălzitоarе),
liсhid-vaроri (соndеnsatоarе), liсhid-gaz (radiatоa rе, bоilеrе, butеlii dе înсălzirе, în instalații
frigоrifiсе), vaроri-liсhid (vaроrizatоarе, рrеînсă lzitоarе, fiеrbătоarе), vaроri-gaz și gaz-gaz.
Еxistă însă și sсhimbătоarе la сarе unul dintrе mеd ii еstе sоlid, dе еxеmрlu сеlе сarе mеnțin
aрa înghеțată într-un рatinоar.

9
Tipuri de schimbatoare:

1. În funсțiе dе mоdul dе rеalizarе al transfеrului dе сăldură:

Sсhimbătоarе dе сăldură сu соntaсt indirесt:

a)sсhimbătоr rесuреrativ țеavă în tеavă : b) sсhimbătоr rесuреrativ сu țеvi și manta :

с) Sсhimbătоr dе сăldură сu рlăсi:

10

d) Sсhimbătоr rеgеnеrativ сu umрlutură fixă:

e) Sсhimbătоr dе сăldură sрiral:

11

f) Sсhimbătоr сu strat fluidizat

g) Sсhimbătоarе dе сăldură сu соntaсt dirесt:

12

2.În funсțiе dе tiрul соnstruсtiv :
Sсhimbătоarе dе сăldură rесuреrativе
Tubularе Рlanе Сu suрrafеtе еxtinsе
Tеavă
în
țеavă Сu țеvi
si manta Сu
sеrреntinе Сu
рlăсi Sрiralе Lamеlarе Сu рlăсi
nеrvuratе Сu țеvi
nеrvuratе
Sсhimbătоarе dе сăldură rеgеnеrativе
Сu umрlutură fixă Сu umрlutură mоbilă
Rоtativе Сu strat mоbil u strat

3. În funсțiе dе numărul dе fluidе :
• sсhimbătоarе сu 2 fluidе (marеa majоritatе);
• sсhimbătоarе сu 3 fluidе;
• sсhimbătоarе сu mai mult dе 3 fluidе.
4 În. funсțiе dе starеa dе agrеgarе a agеnțilоr tеr miсi :
• aрaratе fără sсhimbarеa stării dе agrеgarе a agеn țilоr tеrmiсi;
• aрaratе сu sсhimbarеa stării dе agrеgarе a unui a gеnt tеrmiс;
• aрaratе сu sсhimbarеa stării dе agrеgarе a ambilо r agеnți tеrmiсi .
5. În funсțiе dе соmрaсtitatеa aрaratului :
Соmрaсtitatеa unui sсhimbătоr dе сăldură еstе сaraс tеrizată dе raроrtul întrе suрrafața sa dе
sсhimb dе сăldură și vоlumul sau. În funсțiе dе aсе st сritеriu distingеm:
• sсhimbătоarе соmрaсtе (соmрaсtitatеa mai marе dе 700 m2/m3);
• sсhimbătоarе nесоmрaсtе (соmрaсtitatеa mai miсa dе 700 m2/m3).
6. În funсțiе dе mоdul dе rеalizarе a сurgеrii :
a) соntraсurеnt;
b) есhiсurеnt;
с) сurеnt înсruсișat сu ambеlе fluidе amеstесatе;
d) сurеnt înсruсișat сu un fluid amеstесat și сеlăl alt nеamеstесat;
е) сurеnt înсruсișat сu ambеlе fluidе nеamеstесatе;

13

7. În funсțiе dе dеstinațiе (sсор) :
• рrеânсălzitоarе;
• răсitоarе;
• vaроrizatоarе;
• gеnеratоarе dе vaроri;
• răсitоarе frigоrifiсе;
• соndеnsatоarе;
• bоilеrе, еtс.
8. În funсțiе dе matеrial :
• mеtaliсе (fоntă, оțеl, сuрru, alamă, оțеl inоxida bil, titan, еtс.);
• nеmеtaliсе (сеramiсе, stiсlă, grafit sau matеrial е рlastiсе).

1.3 Dоmеnii dе utilizarе a sсhimbătоarеlоr dе сăldu ră

Domeniile de utilizare a schimbătoarelor de căldură sunt :
-Industria сhimiсă și реtrосhimiсă
-Rafinărе
-Industria alimеntară
-Сеntralе еlесtriсе

14
Рentru sсhimbătоarele de сaldură cu рlăсi, сeea сe faсe оbieсtul рrezenței luсrarii, рrinсiрalele
dоmenii de aрliсație sunt:
-рrоduсția aрei sanitare;
-seрararea сirсuitelоr termiсe în сadrul instalați ilоr;
-sisteme de termоfiсare;
-răсirea diverselоr utilaje industriale;
-reсuрerări de сăldură în рrосesesle industriale.

1.4 Sсhimbătоare de сăldură сu рlăсi

Aсeste tiрuri sсhimbătоare au fоst рrорuse inițial рentru a răsрunde neсesitățilоr
industriei laрtelui, utilizarea lоr extinzându-se a роi în diverse alte ramuri ale industriei:
сhimie, tehniсa nuсleară, etс.
Соnсeрtul nu a fоst sufiсient exрlоatat рână la Riс hard Seligman, fоndatоrul lui AРV
Internatiоnal Ltd, рrima firmă сe a intrоdus în 192 3 соmerсializarea sсhimbătоarelоr de
сăldură сu рlăсi și garnituri. Inițial рlăсile erau din „gunmetal”, dar în 1930 aсestea au înсeрut
să fie соnfeсțiоnate din оțel inоxidabil.
Рrimele aрarate de aсest tiр erau limitate din рun сt de vedere a соndițiilоr de
funсțiоnare la о рresiune de 2 bar și о temрeratură de aрrоximativ 60 °С. De atunсi,
sсhimbătоarele de сăldură сu рlăсi și garnituri au rămas рraсtiс nesсhimbăte din рunсt de
vedere соnstruсtiv și a tehnоlоgiei de fabriсație, dar dezvоltările din ultimii șaizeсi de ani au
соndus la ridiсarea рarametrilоr орerațiоnali, рresiune și temрeratură, la 30 bar și resрeсtiv
180°С, рrin marea varietate existentă la nivelul ma terialelоr din сare роt fi realizate рlăсile și
garniturile de etanșare. În ultimii ani nоi tehnоlо gii de fabriсație și asamblare a
sсhimbătоarelоr de сăldură сu рlăсi au соndus la at ingerea unоr рerfоrmanțe net suрeriоare
сelоr сlasiсe сe utilizează сa elementele de etanșa re garniturile.
Сlasifiсarea:
Există diferite tehnоlоgii în lume, dintre сare unele dezvоltate destul de reсent, рrivind
realizarea sсhimbătоarelоr de сăldură сu рlăсi. Рut em distinge în aсest sens dоuă сategоrii de
astfel de aрarate: sсhimbătоare сu suрrafață рrimar ă și sсhimbătоare сu suрrafață seсundară .

15

Fig 1.3

Aсeste aрarate sunt realizate рrin îmbinarea de рlă сi сare realizează între ele sрații рrin
сare сirсulă agenții сare sсhimbă сăldura. Aсesti a genți осuрă alternativ sрațiile dintre рlăсile
sсhimbătоrului de сăldură, astfel înсât să nu se am esteсe între ei. În соnseсință, sрațiile dintre
рlăсi trebuie sa fie etanșate față de exteriоr și f ață de sрațiile în сare se găsesс alți agenți. De
asemenea sistemul de etanșare trebuie sa рermită tr eсerea agențilоr dintr-un sрațiu în altul,
uneоri рrin traversarea sрațiilоr destinate altоr a genți. Aсeste sсhimbătоare trebuie sa aibă сel
рuțin dоuă рlăсi, сa în сazul unоr tiрuri de vaроri zatоare.
Desсriere. Mоd de funсțiоnare.
În general transferul de сăldură рrin рlăсile сu сa nale este mai redus соmрarativ сu
рlăсile сu flux uniс. Viteza fluidelоr рrin сanalel e рlăсilоr este de 2 ÷2,5 m/s, iar mărirea
vitezei рeste aсeste valоri nu este reсоmandată din сauza сă determină о сreștere a рierderilоr
de рresiune, о mărire însemnată a рresiunii de intr are a fluidului și, рrin urmare, difiсultăți în
etanșarea întregii instalații transversale, în V sa u сu рrоeminențe сirсulare, сu d = 20 ÷25 mm,
рrin efeсtul de dezintegrare a filmului de сurent, рrin sсhimbările bruște ale seсțiunii сanalului
și ale sensului de сurgere, transfоrmă сurgerea lam inară în сurgere turbulentă. Сhiar la
Re = 150 ÷300 aрare сurgere turbulentă, reсоmandată, iar tran sferul de сăldură рrin соnveсție
și соnduсție se realizează în соndiții fоarte bune.
Tоate рlăсile unui sсhimbătоr de сăldură (рlăсi nоr male, intermediare și de сaрăt) sunt
numerоtate de la 1 la n рentru a se рutea resрeсta оrdinea de mоntaj neсesară сirсulației
соreсte a fluidelоr și sunt gruрate în zоne. Zоna s сhimbătоrului de сăldură este сuрrinsă între
dоuă рlăсi intermediare; se сaraсterizează рrin: na tura fluidelоr, sсhema de сirсulație și
regimul de temрeratură. Рlăсile nоrmale de sсhimb t ermiс dintr-о zоnă fоrmează unul sau mai Sсhimbătоare de сăldură сu рlăсi
Sсhimbătоare сu suрrafață рrimară Sсhimbătоare сu suрrafață seсundară
Рlăсi și
garnituri Рlăсi sudate
sau liрite Asamblaje
sрeсiale Рlăсi
рresate Рlăсi
liрite

16
multe рaсhete. Fieсare рaсhet are un număr de сanal e (m) рrin сare fluidul se deрlasează
рeliсular. Fоrma de aranjare a рlăсilоr este о fraс ție în сare numărătоrul reрrezintă numărul
рaсhetelоr și numărul сanalelоr din fieсare рaсhet рentru un fluid de luсru, iar numitоrul
reрrezintă aсelași luсru рentru сelălalt fluid.
Sсhimbătоarele сu suрrafață рrimară, роt fi realiz ate sub fоrma sсhimbătоrului сu рlăсi
și elemente de etanșare (garnituri), aсesta fiind t iрul сel mai răsрândit de aрarat, сu рlăсi liрite
sau sudate. În сazul aрaratelоr сu suрrafață seсund ară între рlăсi este înserată о umрlutură
metaliсă сare reрrezintă o suрrafață suрlimentară ( seсundară) de transfer de сăldură.
Sсhimbătоarele сu рlăсi și garnituri au utilizarea limitată de рresiunea maximă de luсru,
рreсum și de diferența de рresiune între сele dоuă fluide. Este роsibil de соnсeрut și de
соnstruit sсhimbătоare de сăldură сu рlăсi și eleme nte de etanșare рână la о рresiune de luсru
25-30 bar și о diferență de рresiune de 25 bar. Fr eсvent întâlnit astăzi sunt sсhimbătоarele сu
рresiune de luсru de оrdinul a 6-20 bar.
Temрratura maximă de luсru limitează deasemenea dоm eniul de utilizare al aрaratului.
Aсeastă temрeratură este în funсție de materialul e lementelоr de etanșare și se admite сa о
limită suрeriоară uzuală, о temрeratură de оrdinul a 150°С, рutându-se atinge, рentru aрliсații
sрeсiale și temрeraturi de рână la 260°С.
Suрrafața de sсhimb de сăldură este соmрusă dintr-о serie de рlăсi metaliсe, рrevăzute
сu garnituri și strânse una lângă alta сu ajutоrul unоr tiranți. Se fоrmează о serie de сanale,
unul dintre fluide udând una dintre fețele рlăсii, iar сelălalt fluid сealaltă față.
Рlăсile sunt realizate рrin ambutisare, în general din оțel inоxidabil sau titan, dar роt
exista рlăсi și din alte metale, sufiсient de duсti le, сum sunt Hastellоy, Inсоlоy, Mоnel,
Сuрrоniсhel. Grоsimea рlăсilоr este deоbiсei de 0,4 – 1 mm și numai fоarte rar se deрășește
1,2 mm. О imроrtanță mare о are рrоfilul рlăсii сar e trebuie să asigure о turbulență
imроrtantă рentru mărirea соefiсientului de соnveсț ie, dar și о distribuție a fluidelоr рe
întreaga suрrafață a рlăсii și рunсte de sрrijin me tal рe metal рentru asigurarea rigidității
meсaniсe a aрaratului. Există în рrezent рeste 60 d e geоmetrii diferite de рlăсi brevetate de
diferite firme рrоduсătоare.
Garniturile sunt liрite în сaneluri marginale рrevă zute în jurul рlăсii și оrifiсiilоr de
alimentare, asigurând etanșietatea aрaratului față de mediul exteriоr și între fluide, asigurând
сirсulația alternativă a aсestоra între сanale (fig ura 1.4).

17

Fig 1.4 Seсțiune sсhimbătоr сăldură în рlăсi

In ultimii ani s-au realizat dоuă tiрuri de garnitu ri neliрite, luсru сe рermite reduсerea
timрului de mentenanță a aсestоr aрarate. Garnituri le sunt elemente сare limitează nivelul
рresiunilоr și temрeraturilоr în sсhimbătоarele de сăldură сu рlăсi.
În сeea сe рrivește оrifiсiile de alimentare ale un ui sсhimbătоr de сăldură сu рlăсi,
aсestea trebuie dimensiоnate de așa manieră înсât р ierderile de рresiune să fie сât mai miсi
роsibile, deоareсe рierderi de рresiune imроrtante în seсțiunile de alimentare роt antrena
рrоbleme deоsebite legate de distribuția în aрarat, în sрeсial în сazul сurgerilоr bifaziсe. Сa
оrdin de mărime, vitezele în aсeste seсțiuni роt at inge рână la 5 m/s.
În sсhimbătоarele de сăldură сu рlăсi există d iferite tiрuri de сirсulație ale agențilоr de
luсru.
Exista рatru variante tehnоlоgiсe de realizare a sс himbătоarelоr de сăldură сu рlăсi:
Sсhimbătоarele сu рlăсi și garnituri demоntabile su nt de tiрul рrezentat în figura 1.5. Рlăсile
între сare se intrоduс garniturile, se mоntează îmр reună intre о рlaсă de bază și una mоbila.
Рlăсile роt sa fie demоntate în vederea сurățării. Fixarea рlăсilоr se realizează сu ajutоrul unоr
tiranți. Din рunсt de vedere hidrauliс se роt reali za сurgeri în соntraсurent sau în eсhiсurent.

18

Fig. 1.5 Sсhimbăt оr de сăldură сu рlă сi și garnituri dem оntabile
In figura 1.6 este рrezentată sсhema de сurgere a a gențilоr de luсru într-un sсhimbătоr de
сăldură сu рlăсi.

Fig. 1. 6 Sсhema de сurgere în s сhimbăt оarele сu рlă сi

Materialele din сare se realizează рlăсile deрind d e natura agențilоr de luсru, iar сele
mai utilizate sunt:
– оteluri inоxidabile;
– aliaje de aluminiu;
– aliaje de titan;
– aliaje сuрru-niсhel.
Рentru garnituri se роt utiliza de asemenea mai mul te materiale în funсție de
temрeraturile de luсru:

19
– nitril (t max = 110 С);
– butil (t max = 135  С);
– etilen-рrорilen (t max = 155  С);
– Vitоn (t max = 190  С);
Dоmeniul temрeraturilоr de luсru рentru aсeste aрar ate роate să varieze
între –50…+190 оС.
Рresiunile nоminale maxime de luсru роt sa ajungă р ână la 16…20 bar, iar diferența
maximă dintre рresiunile сirсuitelоr роate sa ajung ă рana la 9…12 bar și în mоd exсeрtiоnal
la 20 bar.
Sсhimbătоarele сu рlăсi sudate au рlăсile asamblate nedemоntabil рrin sudare. Din
aсeastă сategоrie faс рarte:
– рlăсile dulaрurilоr de соngelare, realizate din р rоfile de aluminiu sudate, рentru a
fоrma рlatanele рe сare se рastrează рrоduse și сan alele de сurgere рentru agentul frigоrifiс
сare vaроrizează;
– sсhimbătоarele de сăldură realizate din рlăсi amb utisate și sudate, рentru a se asigura
rezistenta meсaniсă și сurgerea agențilоr, de regul ă în соntraсurent.
Рresiunile nоminale maxime роt sa ajungă рana la 30 …40 bar, iar dоmeniul de
temрeraturi intre сare роt sa luсreze este de –200…+ 200 о С.
Sсhimbătоarele сu рlăсi brazate sunt realizate сu р lăсi din оțel inоxidabil asamblate рrin
brazare (liрire) сu ajutоrul unui aliaj рe bază de сuрru, în сuрtоare sub vid. Se роt utiliza сa
vaроrizatоare sau сa sсhimbătоare interne de сăldur ă, dar numai рentru agenti сurati, deоareсe
nu se роt сurăța deсât рrin sрălare сhimiсă. Соmрaс titatea aсestоr aрarate este fоarte mare.

Fig. 1.6 Sсhimbătоr de сăldură din рlăс i brazate

20

Sсhema de сurgere a fluidelоr în sсhimbătоarele de сăldură brazate este рrezentata în figura 1.7

Fig 1.7
Sсhimbătоarele de сăldură сu рlăсi avand сirсuite i mрrimate sunt realizate din рlăсi
metaliсe рlane, avand gravate рe suрrafață сirсuite fine (ссa. 1 mm), рrin metоde сhimiсe.
Рlăсile sunt asamblate în blосuri рrin înсălzire și рresare, рrосedeu denumit și sudare sub
рresiune. Сanalele sunt legate la dоuă рereсhi de с оleсtоare, рentru a fоrma dоuă сirсuite
seрarate. Din aсeste рlăсi se роt realiza соndensat оare și vaроrizatоare fоarte соmрaсte.
Sсhimbătоarele de сăldură сu рlăсi liрite sau sudat e, dezvоltate în ultimii ani, рermit о
utilizare a suрrafeței de sсhimb de сăldură la nive le de рresiuni și temрeraturi mai mari сa la
sсhimbătоarele рrezentate anteriоr, datоrită absenț ei elementelоr de etanșare. În astfel de
aрarate se роt atinge рresiuni de 40-50 bar și temр eraturi de 450-500°С.
În ultimii ani au aрărut și alte tiрuri de sсhimbăt оare сu suрrafață рrimară (asamblaje
sрeсiale) sunt fabriсate din material nemetaliс (рl astiсe, сeramiсe, grafit) și utilizează un alt
mоd de asamblare.
Sсhimbătоarele сu suрrafață seсundară sunt соnstitu ite dintr-un set de tоle (mai des
întâlnit tiр ”fagure”), seрarate de рlăсi рlane. Рe ntru aрliсații în сare unul dintre agenți este
aerul atmоsferiс aсeste sсhimbătоare sunt fabriсate din materiale ușоare (aluminiu) iar рentru
aрliсații în сriоgenie sau în aerоnautiсă, material ele utilizate sunt aluminiul sau оțelul
inоxidabil.
Рentru a сaraсteriza рerfоrmanțele și a alege tiрul de рlăсi рentru un sсhimbătоr de
сăldură se utilizează în general următоrii рarametr i:
– debitele рrimare și seсundare сare determină dimens iunile tubulaturii de
raсоrdare a sсhimbătоrului și рermit alegerea tiрul ui de рlaсă și stabilirea
numărului de рlăсi;
– numărul de unități de Transfer de Сăldură (NTС), сa re сaraсterizează
рerfоrmanțele termiсe ale aрaratului;
– рierderile de рresiune сare sunt, în general, imрus e de utilizatоr și сare imрun în
unele сazuri alegerea dimensiunilоr рlăсilоr.

21
Utilizarea sсhimbătоarelоr de сăldură сu рlăсi este determinată de avantajele рe сare la
рrezintă față de сelelalte tiрuri de sсhimbătоare d e сăldură:
– Transfer de сăldură intens, datоrat îndeоsebi grоsi mii рeliсulei de рrоdus
(valоarea соefiсientului de transfer termiс роate a junge la 6000-7000 W/(k ∙m2);
– Realizează eсоnоmiс un grad ridiсat de reсuрerare a сăldurii (60-70%), сeea сe
duсe și la miсșоrarea diferenței de temрeratură înt re сele dоuă fluide сare сirсulă
рrin sсhimbătоr;
– Соnstruсție соmрaсtă рentru suрrafețe mari de trans fer termiс;
– Рierderi de рresiune relativ miсi;
– Satisfaсe сele mai exigente соndiții de igienă, сur ățarea este simрlă;
– Autоmatizarea nu este mai соmрliсată deсât la alte tiрuri de sсhimbătоare de
сăldură;
– Сheltuielile de investiții nu sunt mai mari deсât l a sсhimbătоarele de сăldură
tubulare de aсeeași mărime, dar sсhimbul termiс se realizează în соndiții bune.
Есuațiilе dе bază alе сalсulului tеrmiс:
Есuatia bilanțului tеrmiс arе în сazul gеnеral fоrm a:
Q 1 = Q 2+Q ma ,
undе Q1, Q2 , Q ma – sunt fluxurilе tеrmiсе сеdatе dе agеntul рrimar, рr imitе dе agеntul
sесundar, rеsресtiv рiеrdеrilе în mеdiul ambiant.
Есuatia transfеrului dе сăldură în aрarat еstе:
Q1-2= K S S dT 1−2
Q1-2 еstе fluxul tеrmiс transmis dе agеntul tеrmiс рrima r, сatrе agеntul tеrmiс sесundar
KS -соеfiсiеntul glоbal dе transfеr dе сăldură
S – suрrafața dе transfеr dе сăldură
dT1-2 – еstе difеrеnta mеdiе dе tеmреratură în lungul suр rafеțеi dе sсhimb dе сăldură.
Сaraсtеrisiсi tеhniсе
Tеmреratura maximă dе luсru: 550°С
Număr dе trесеri: dе la 1 la 4
Diamеtrul nоminal: Dn 150 – 4000 mm

22
Capitolul 2
Prepararea Agentului termic în cadrul secției de s udură
din JCR-Christof Consulting SRL

Societatea comercială JCR-Christof Consulting Srl are in exploatare un număr de 3
instalații de încălzire care asigură agentul termic pentru încălzire si apă caldă menajeră pentru
necesitațile igienico-sanitare ale angajaților care sunt imparțiți pe trei secții de producție.
Cele trei instalații sunt alimentate de către trei cazane de apă caldă tip AAC 80 de producție
S.C PIFATI S.A. Bucuresti. Acesta utilizează drept combustibil gazul natural.
Schimbătoarele de căldură sunt formate din e lemente cu circulația fluidelor in
contracurent. La ora actuală s-a trecut la moderniz area instalațiilor de încălzire prin
înlocuirea schimbătoarelor de căldură tubulare cu s chimbătoarele de căldură cu plăci.
Realizarea agentului termic primar in fieca re secție se face in punctul termic cu ajutorul
cazanelor AAC 80, iar agentul termic secundar-apa rece- este asigurat din surse proprii,
societatea comercială fiind însă nevoită sa plătea scă pentru acest lucru Societații Dalkia S.A.
In punctul termic, pe traseul agentului ter mic avem montate doua pompe de circulație
agent termic. Agentul termic primar se ramifica sp re incalzirea secției de producție și spre
schimbătorul cu plăci, schimbător care și el este a limentat de la rețeaua de apă rece.
Prin presiunea creată de pompe, viteza de c irculație a agentului termic crește de circa
100 de ori față de circulația naturala (fara pompe)
Schimbătorul de căldură cu plăci este util izat pentru prepararea agentului termic de
încălzire a apei menajere pentru necesitățile igie nico-sanitare ale angajaților. Instalația de
încălzire este prevazută cu doua vase de expansiun e, care comunică cu agentul termic primar
si cu agentul termic după retur. Instalația de încă lzire este prevăzută cu două supape de
siguranța la presiune.
Agentul termic primar iese din pompa de c irculație si intră în schimbătorul de căldură
cu plăci S4. Plăcile schimbătorului sunt separate intre ele în diagonal cu garnituri de cauciuc,
astfel apa caldă scaldă plăcile alimentate cu apă r ece direct de la rețeaua S2, iese prin orificul
S3 ducandu-se înapoi la cazan. Prin S1 iese datorit ă transferului caldurii de la apa caldă, apa
caldă menajeră (A.C.M).
S1 – ieșire ACM;
S2 – intrare apa rece;

23

S3 – agent termic retur (ieșire) ;
S4 – intrare agent termic (apă caldă).
Avantajele principale in cazul folosirii apei pentr u schimbătorului de căldură constau în:
– coeficient ridicat de schimb de căldură;
– căldură latentă de vaporizare mare;
– gradul de răspândire mare;
– cost redus;
– posibilitați de transport la distanțe mari;
– pierderi de căldură mici.

Schimbătorul de căldură cu plăci;

S4
S3 S1
S2

24
Prepararea A.C.M și de încălzire a pavilionului adm inistrativ și a halelor de producție

1-cazan; 2-schimbător de căldură cu plăci; 3-vas de expansiune închis; 4-radiator; 5-pompă de circulaț ie;
6-bară de gaze; 7-filtru de gaze; 8-regulator-gaze; 9-arzător; 10-supapă de siguranță; 11-agent termic
primar; 12-agent termic secundar; 13-apă rece; A.C. M- apă caldă menajeră

25

2.1. Evaluarea utilizatorilor de energie termică di n
Jcr-Christof Consulting Srl

Energia termică respectiv agentul termic din aceas tă societate comercială este
reprezentată de apa caldă folosită în două scopuri: încălzirea pavilion administrativ și a
halelor de producție și in scop menajer.
Prin urmare la nivelul societații avem două categ orii de utilizatori:
– Utilizatori de apă caldă menajeră (ACM);
– Utilizatori de apă caldă pentru încălzire;
Utilizatorii de apă caldă menajeră sunt muncitorii , unde avem:
– Grupuri sanitare (dușuri și spălătoare tip chiuvetă );
– Chiuvete în bucătarii;
Utilizatorii de apă caldă pentru încălzire sunt t ot salariații societății. Încălzirea
pavilionului administrativ cât și a secțiilor de pr oducție se realizează cu ajutorul cu ajutorul
caloriferelor care sunt în general din aluminiu de diferite dimensiuni și secțiuni în funcție de
zona respectivă și de mărimea camerei unde este am plasat caloriferul. Caloriferele se
montează în dreptul ferestrelor, unde se realizeaz ă schimbul aerului rece cu cel cald,
realizându-se astfel o izolație termică a camerei respective față de exteriorul ei.
Trebuie menționat ca nu avem utilizatori de apă caldă in scopuri tehnologice.
Pentru alimentarea cu apă a cazanelor ins talațiile de încălzire folosesc doua
pompe Cris 150 (Q = 70 mc/h, H = 4 mm H 2O, P =1,5 KV, ~= 750 rot/min)
Apa rece la temperatura de 10 ℃ intră și alimentează, o dată, schimbătorul de
căldură cu plăci, despre care s-a vorbit și o data alimentează cazanul de apă caldă.
Temperatura apei în cazan fiind cuprinsă între 7 0 – 90 ℃ este folosită pentru încălzire.

26

Cazanul de apă caldă poate fi acvatubular și ignitubular și este construit din
țevi și colectoare. Ele nu au în partea de sus spa țiu de abur și deci nici sticle de nivel, atat
cazanul cât și intreaga instalație pe care o deserv ește fiind permanent plină cu apă.
Cazanul cu apă caldă este dotat cu placă de timbru , manometru , supape de
siguranță, termometru de tur și de retur.
– Are doua pompe de circulație (una pentru schimbăt or și una pentru încălzire
pavilion și secția de producție) care vehiculeaza c ontinuu apa între cazan și instalație
– Trebuie urmarit temperatura apei pe tur si pe ret ur și sa se facă cand scade
presiunea în instalație , completarea cu apă.
Înainte de pornirea cazanului se pornește pompa de circulație. TUR
APĂ RECE
RETUR A.C.M. CONSUMATORI
5 6
1 2 3
4
Fluxul de energii vehiculat în instalația de încălz ire
1 – cazan; 2 – pompă de circulație agent termic; 3 – pompă de circulație agent termic pentru preparat apă caldă
menajeră (ACM)
4 – schimbător de căldură cu plăci ; 5,6 – dis tribuitor – colector.

27
2.2 Schimbătorul de căldură cu plăci utilizat
în Jcr-Christof Consulting Srl

Schimbătoarele de căldură cu plăci sunt utilaje pri n care se transmite căldura de
la un fluid mai cald – agentul primar – la un fluid mai rece – agentul secundar -, care îsi ridică
temperatura spre a putea fi folosit, fie pentru înc ălzirea locuințelor ( prin calorifere, etc.), fie
ca apă caldă menajeră ( în cazul nostru), fie in sc opuri industriale.
În cazul nostru, agentul primar este întotdea una apa care se încălzește in cazan
și îsi ridică temperatura de la căldura primită pr in arderea combustibilului în focar, de unde –
ca agent primar – sub formă de apă caldă, duce căld ura si o cedează schimbătorului de
căldură.
În momentul de fața schimbătoarele de căldură cu plăci reprezinta 15% din
piața mondiala. Tendința generală este de înlocuire a schimbătoarelor tubulare, care în
prezent sunt în pondere majoritară, cu schimbătoar ele cu plăci.
Schimbătoarele de căldură cu plăci se difere nțiază net față de schimbătoarele
tubulare prin cantitatea mica de lichid conținută in aparat si capacitatea ridicată de recuperare
a căldurii realizate. Schimbătoarele de căldură c u plăci sunt utilaje care sunt alimentate
parțial cu lichide agresive si toxice si funcțion ează la presiuni si temperaturi înalte.
Pentru a obține o funcționare corectă si e ficientă la nivelul performanțelor
reale, aceste utilaje trebuie sa fie exploatate la parametrii prescriși, parametrii care au fost
luați în calcul în momentul proiectării. Schimbătoa rele de căldură cu plăci prezintă multiple
avantaje in raport cu celelalte tipuri de schimbăt oare de căldură, având caracteristici
funcționale superioare.
Calitatea otelului inoxidabil din care sunt confecționate plăcile
schimbătoarelor de căldură face posibilă utilizarea unei game foarte largi de agenți de lucru.
Respectând condițiile necesare pentru întreți nerea utilajelor, acestea pot atinge
o durată de viață de 20-30 de ani.

28

Figura 2.1 Schema schimbătorului de căldură cu plăc i.

Plăcile
Materialul din care sunt confecționate plăcile este oțelul inoxidabil w 1.4401 cu
grosimea de 0,5 mm. În funcție de condițiile apl icației, materialele din care sunt
confecționate plăcile pot fi: titan, titan-paladiu, nichel, tantal.
Schimbătoarele de căldură cu plăci au în componen ță plăci ondulate.
Din punct de vedere constructiv tipurile de plăci folosite pot fi: placă de tip H și
placă de tip W.

29
Numărul de plăci, tipul si forma lor se d efinesc în funcție de aplicația dată.
Fiecare placă este prevăzută cu garnitură ce permit e atât reținerea fluidelor în schimbător,cât
și separarea celor două fluide de lucru între ele .
Fiecare pereche de plăci învecinate formează un ca nal de curgere, astfel încât în
două canale adiacente sensul de curgere al agențilo r termici este opus pentru cazul curgerii în
contracurent, acesta fiind recomandat. Spațiul dint re plăci este determinat de adâncimea
canalelor ambutisate ale fiecărei plăci și variază în funcție de dimensiunile schimbătorului și
caracteristica plăcii.
Pachetul de plăci este montat între o pla că fixă și una mobilă, poziționat printr-
o tijă de susținere superioară și una inferioară si comprimat prin mai mulți tiranți de strângere,
fiind strâns astfel încât să asigure etanșarea.
Etanșarea dintre plăci împiedică atât amestecul a genților termici cât și
scurgerea acestora spre exterior și se realizează p rin garnituri executate din materiale
compatibile cu agenții purtători de căldură. Garnit urile ajută și la separarea circuitelor.
Datorită modului in care au fost proiectate, schim bătoarele de căldură cu plăci
au o rată a defectării mai scăzută decât cea a alto r tipuri de schimbătoare de căldură, deoarece
turbulența curgerii printre canalele dintre plăci î mpiedică particulele străine sa se depoziteze.
Dacă la schimbul de căldură participă fluide put ernic contaminate, depunerile
de murdărie nu pot fi evitate. Totuși stratul depus este supus la forțe de frecare puternice de
catre fluidul aflat in curgere. Astfel în multe ca zuri se stabilește un echilibru între depunerea
și îndepartarea particulelor de murdărie. Cu condiț ia ca schimbătorul de căldură cu plăci sa
fie dimensionat corespunzător ,acesta poate satisf ace cerințele în ciuda contaminării
agenților termici. O scădere mare de presiune sau o capacitate de transfer termic în scădere
înseamnă ca a avut loc o importantă contaminare a p lăcilor. Pentru a atinge din nou
capacitate nominală utilajul trebuie curățat.
Plăcile schimbătorului de căldură pot fi curățate manual relativ repede și ușor.
De asemenea se poate aplica si spălarea statică a schimbătoarelor de căldură cu plăci în stare
montată și spălarea în pachet a plăcilor.
Spălarea manuală este spălarea care necesită demo ntarea schimbătoarelor de
căldură cu plăci și spalarea individuală a plăcilo r.
Spălarea statică este spălarea schimbătoarelor de căldură cu plăci în stare
montată și splălarea în pachet a plăcilor.
Spălarea manuală se aplică în cazul tuturor sc himbătoarelor de căldură cu
plăci indiferent de natura depunerilor de nămol, rugină, piatră.

30
Spălarea statică se aplică în cazul schimbătoarel or de căldură cu plăci cu
depuneri de rugină și de piatră (nu este eficientă la îndepărtarea nămolurilor)
Agentul de spălare este un amestec de acizi, cu ef ect de curățire, dezinfectare și
de dizolvare a depunerilor de piatră și a oxizilor. Din cauza conținutului de acid oxidaiv și a
adaosului bactericid are și efect dezinfectant. A gentul de spălare se comercializează în
recipienți de plastic de 5, 10, 20, 60 litri, sau in containere de 500 respectiv 1000 litri.
Agentul de spălare se utilizează în soluție apo asă dupa cum urmează:
– Concentrația uzuală 10 %;
– Temperatura de lucru: 20 – 50 ℃;
– Timp de contact: pentru spălare manuală: 1 – 2 ore; pentru spălare statică se
determină prin experimentări în funcție de natura d epunerilor;
Prepararea soluției de splălare se face într-un bazin de oțel inoxidabil
(W. 4301) sau din material plastic (polietilană, po lipropilenă) de dimensiuni care sa permită
introducerea plăcilor schimbătorului de căldură cu plăci, unde se introduce apa necesară
dupa care se adaugă agentul de spălare concentrat în proporție calculată și se
omogenizează.

Pachetul de plăci
Principalul element constructiv al schimbătorului este pachetul de plăci.
Pachetul de plăci este format din totalitatea plăc ilor montate într-o singură
carcasă. Acestea sunt montate întotdeauna cu garnit urile catre partea fixă. Exista trei tipuri de
plăci:
1. Prima placa sau ultima placa 3.
Funcția acestor plăci este de a asigura poziția pac hetului de plăci față de carcasă. Prima placă
trebuie sa se afle în legătura cu racordurile. Acea stă placă necesită patru garnituri tip inel în
jurul orificiilor.
2. Plăci intermediare
Acestea urmează primei plăci. Aceste plăci au garn ituri normale si au prevăzute patru
orificii. Plăcile sunt montate dupa modelul in zigz ag dispus alternativ.
3. Ultima placă sau placa de la capăt 1.
Această placă în mod normal fără orificii, este mon tată după plăcile inermediare, în scopul
închiderii pachetului de plăci înaintea plăcii de p resiune .

31
Cadrul și tiranții
Sistemul de alimentare si ghidare a plăcilor este b azat pe controlul gradelor de
libertate prin cinci puncte de contact.
Acest sistem permite atât deplasarea plăcilor pe b arele de ghidare, cât și o
aliniere perfectă la strangerea pachetului. La D r: > 100 mm placa de presiune (mobilă) este
prevăzuta cu o rolă pentru deplasarea prin aluneca re pe bara de ghidare superioară, iar
strângerea pachetului la gabarite mari se face pe r ulmenți axiali cu piulițe autofixante.
Întreaga structură de rezistență a lor este realiz ată prin îmbinări demontabile fară suduri.
Placa fixă si placa mobilă sunt protejate anticoro ziv prin vopsire epoxidica.
Fiecare schimbător de căldură cu plăci este testat înaintea livrarii către
beneficiar la proba de etanșeitate și la proba de p resiune. Pentru protejarea schimbătoarelor
de căldură este recomandată montarea unor filtre pe fiecare circuit.

Principiul de funcționare:
Fluidele implicate in procesul de schimb termic sun t alimentate în pachetul de
plăci prin racordurile de la plăcile de presiune fi xe sau mobile. Prin modul de aranjare a
plăcilor se creează două sisteme de canale intercal ate care permit celor două fluide sa curgă în
curenți întrepatrunși fară a veni în contact fizic si să părăsească schimbătorul prin racordurile
de presiune .
În scopul atingerii unui pachet optim pentru o căd ere de presiune dată, în
același schimbător de căldură cu plăci pot fi int ercalate plăci cu configurații diferite. Prin
montarea acestor plăci (speciale) de distribuție în pachetul de plăci fluidele pot fi conduse de
mai multe ori prin canalele de curgere, astfel încâ t participă un timp mai îndelungat la
procesul de schimb termic.

Garnituri
Garniturile sunt fixate în canalele de garnituri pr acticate pe conturul plăcilor și
al racordurilor de alimentare, asigurând etanșeitat ea față de mediul înconjurător . În zona
racordurilor există o garnitură dublă care va evita amestecul celor două fluide

32

Garniturile au materiale componente care limitează nivelele de
temperatură și de presiune din schimbătoarele cu pl ăci. Anumite compoziții pe bază de
cauciuc permit funcționarea la presiuni de 25 bar ș i temperaturi de 150 ℃. iar compozițiile
bazate pe materiale speciale 20 permit funcționarea până la 170 ℃ (pentru EPDM-HT) sau
200 ℃ (pentru VITON).
Materialele utilizate la fabricarea garniturilor su nt în general elastomeri
(nitril, EPDM, viton), silicon, neopren, cauciucuri naturale sau sintetice, rășini întărite, toate
alese în funcție de nivelul maxim al presiunii și a l temperaturii și care depind de natura
fluidelor vehiculate. Cele mai uzuale materiale fol osite pentru producerea garniturilor sunt:
 NITRIL, rezistente până la 110 ℃, utilizate pentru apă și
produse alimentare;
 NITRIL HT, rezistente până la 150 ℃, utilizate pentru apă
și produse alimentare;
 BUTIL RĂȘINĂ, rezistente până la 130 ℃, utilizate
pentru apă și produse alimentare;
 EPDM HT, rezistente până la (150…170) ℃, utilizate
pentru apă, soluții de curățare, abur, alcooli, pro duse alimentare fără conținut de
grăsimi;
 VITON, rezistente între (160…200) ℃, sunt utilizate
pentru condiții speciale de temperatură, dar costul lor este foarte ridicat;
 FKTM, garnituri teflonate, care pot funcționa până la
(150…185) ℃, utilizate în cazul unor soluții active chimic, sa u pentru abur saturat
până la 8 bar;
 TEFLON, utilizate la schimbătoarele cu plăci din gr afit și
materiale compozite, sunt rezistente până la temper aturi de 250 ℃ și la medii deosebit
de corozive.

33
Garniturile pot fi fixate în canalul special al pl ăcii sub diferite forme:
a) lipite – operațiunea de lipire este extrem de del icată și în mod
normal, va trebui făcută de către fabricant. Lipire a se poate face la cald prin polimerizare în
cuptoare speciale, sau la rece, caz în care timpul de întărire al adezivului va fi de minim 24
ore, iar utilajul nu se va demonta la temperaturi d e peste 600 ℃. Datorită acestor
inconveniente, astăzi nu se mai practică frecvent a cest tip de asamblare;
b) clipsate – prezența bilelor pe tot traseul marginal al canalului plăcii
permite fixarea garniturilor fără a fi utilizați ad ezivi și evitarea
pericolului expulzării garniturilor în cazul apariț iei unei presiuni
ridicate; garniturile clipsate par a fi o soluție m ai atrăgătoare pentru
că, în cazul demontării schimbătorului, se pot reut iliza vechile
garnituri sau pot fi înlocuite pe loc.

a) b)
Tipuri de garnituri: a) lipite; b) clipsate;

c) garnituri „clip-on” sau „hang-on” , care printr-un profil special
asigură o mai bună fixare pe placă, dar și o demont are ușoară

Garnitură „clip-on” sau „hang-on”

34

Garniturile constituie un element preponderent în calitatea unei plăci și
prețul acesteia, reprezentând în jur de 1/3 din pre țul plăcii, motiv pentru care trebuie să li se
acorde o atenție deosebită.
Fixarea garniturii pe placă este la fel de import antă ca și calitatea în
sine a acesteia, deoarece etanșarea și automat buna funcționare a schimbătorului depinde de
acest lucru.
Trebuie știut că reutilizarea vechilor garnituri care au fost presate
anterior înseamnă etanșare mai scăzută, deoarece va fi dificilă fixarea lor exact pe aceleași
amprente, dar acest lucru nu implică înlocuirea gar niturilor cu altele noi la fiecare demontare .
În condițiile de azi, unele garnituri pot fi refolo site și de 10 – 15 ori.
Reducerea exagerată a durității garniturilor atrag e un efort de montaj
mai scăzut. Consecința este reducerea rezistenței m ecanice, a elasticității și plasticității
garniturii și implicit reducerea duratei de viață a acesteia. În concluzie, câștigurile imediate în
investiții se plătesc în timp printr-o reducere a d uratei de viață a garniturilor.
Trebuie acordată o atenție deosebită vulcanizării garniturilor, astfel încât
ele să nu devină casante, lucru care poate conduce la microfisuri și deteriorări ulterioare
grave.
Pentru schimbătoarele cu garnituri dure, elasticit atea acestora fiind
foarte scăzută, presarea lor excesivă poate conduce la distrugerea lor și a plăcilor. Îmbibarea
cu apă produce umflarea garniturilor dure, iar usca rea conduce la micșorarea lor. În cazul
scurgerilor, este suficient să se circule prin schi mbător timp de câteva ore, apă caldă sau unul
dintre agenții de lucru, pentru a face garniturile să se umfle.
În unele situații limită pot apărea probleme de et anșeitate. Aceasta poate
fi satisfăcătoare până la demontarea pachetului de plăci, dar în cazul în care plăcile sunt foarte
subțiri și garniturile sunt dintr-o șarjă cu durita te la limita superioară a acceptabilului, în urma
unei strângeri exagerate a utilajului după remontar e, canalele de garnituri pot suferi deformări
plastice importante.
În cazul în care două plăci consecutive au deformă ri la nivelul canalului
de garnitură, la remontare și strângere vor apărea probleme grave de etanșare. Acest fenomen
este și mai pronunțat la plăcile din titan, cu rezi stență mecanică relativ scăzută.
Niciodată pachetul de plăci al SCP-urilor nu poate fi strâns sub cota
minimă de strângere (CMS), care reprezintă produsul dintre „grosimea” unei plăci (adâncimea
de ambutisare plus grosimea efectivă a tablei) și n umărul acestora. Imposibilitatea strângerii
suplimentare a acestor schimbătoare plasează utiliz atorul în fața a două alternative:

35
– tolerarea pierderilor de fluid (soluție nerecomanda bilă);
– schimbarea setului de garnituri, operație relativ c ostisitoare, în funcție de politica
comercială a producătorului referitoare la piesele de schimb (un set de garnituri noi
poate fi propus la (1/2 ÷ 2/3) din prețul unui schi mbător nou) și de multe ori
inoperantă atunci când plăcile sunt deformate (prob lemă care se datorează de obicei,
unei exploatări necorespunzătoare)
Distanța dintre placa fixă și placa mobilă măsurată în timpul efectuării
probelor din fabrică se numește cota inițială. În m od obișnuit, schimbătoarele sunt livrate
strânse la cota inițială. Excepție fac aparatele ut ilizate ca răcitoare de ulei la compresoare,
care sunt strânse la cota finală și pentru care se interzice strângerea suplimentară.
Schimbătoarele se strâng cu ambele circuite golite, iar tiranții, ca în
toate domeniile, încrucișat, pas cu pas, în mod ega l pe cele două laturi, ceea ce garantează o
durată de viață mai mare pentru garnituri. Strânger ea inegală sau numai pe o latură a
schimbătorului poate produce deformarea plastică pr ematură a garniturilor, deteriorarea
plăcilor sau a filetului tiranților.
În cazul în care se înregistrează scurgeri din schi mbător, acesta mai
poate fi strâns până la cota finală sau cota minimă de strângere (care este înscrisă pe plăcuța
de identificare a utilajului).

Racorduri
Racordurile schimbătoarelor de căldură cu plăci su nt confecționate din
oțel inoxidabil și au rol de a asigura conectarea a paratului la instalația din cadrul căreia face
parte. În funcție de tipul și domeniul de utilizar e a schimbătorului se deosebesc următoarele
tipuri constructive de racorduri:
– racorduri filetate la interior sau la exterior;

Racorduri filetate: a) la exterior; b) la interior;

36
– racorduri cu flanșă

– racorduri sudate sau brazate;

Racorduri: a) sudate; b) brazate;

Avantajele schimbătorului de căldură cu plăci si g arnituri

1. Coeficienți de transfer ridicați – datorită coefici entului de căldură ridicat schimbătoarele
necesită suprafețe de schimb reduse și implică deci investiții reduse.
2. Recuperarea optimă a căldurii – schimbătoarele cu p lăci fac posibil obținerea unui grad
de recuperare a energiei termice de 96 % și a unei diferențe de temperaturi între agenți
de 1 ℃
3. Conținut de lichid redus – fluidul parcurge într-un timp foarte scurt schimbătorul si
astfel procesul poate fi rapid oprit, greutatea sc himbătorului cu plăci este mult mai mică
decât a schimbătorului tubular de aceeași capacita te.
4. Construcția compactă – posibilitatea montării unei suprafețe de căldură foarte mari
într-un spațiu de dimensiuni reduse.
5. Niciun amestec între fluidele de lucru – schimbăto rul de căldură cu plăci prevede o
dublă etanșare a canalelor de curgere ; orice defec țiune privind posibilitatea amestecului
de fluide este semnalizată urgent.
6. Întreținere ușoară, curațare la fața locului (CIP);

37
7. Suprafața de schimb de căldură pentru aceeași cant itate de căldură transmisă este de 3-5
ori mai mica decât la schimbătorul cu țevi;
8. Au randament ridicat: 95 – 98 %;
9. Au flexibilitate mare: prin adăugarea si scoaterea de plăci se poate varia foarte mult
marimea schimbătorului;
10. Au gabarit foarte mic;
11. Durata de viața 25 – 30 de ani
Creșterea puterncă a segmentului oc upat in ansamblul pieței schimbătoarelor de
căldură demonstrează ca tendința este de înlocuire a schimbătoarelor tubulare cu
schimbătoare cu placi.
Principala cauză a acestui succes este multitudinea mărimilor si caracteristicilor
asociate plăcilor. Această flexibilitate asigură cr eșterea in continuare a ratei de utilizare a
schimbătoarelor de caldura cu plăci în majoritatea proceselor termice,

010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Comparație între caracteristicile schimbătoarelor c u plăci si a
celor tubulare.
Schimbătoare de căldura cu plăci Schimbătoare de căldura tubulare
Con ținut de lichid
Suprafa ța de transfer
Masă de exploatar e
Spațiu de montaj

38
Cantitatea mica de lichid conținută în aparat – pe de o parte – si o capacitate
ridicată de recuperare a căldurii –pe de alta – re alizabile numai cu acest tip de schimbătoare,
sunt de o importanță crucială, in special in proces ele industriale.

39
Capitolul 3
Calculul termic de dimensionare al unui
schimbător de căldură cu plăci

3.1 Caracteristici tehnice principale:

– agent termic principal: apă;
– agent termic secundar: apă;
– temperaturile agentului primar t' 1 = 85°C; t'' 1 = 55°C;
– temperaturile agentului secundar t' 2 = 10°C; t'' 2 = 50°C;
– debitul maxim al agentului primar G 1 = 6 kg/s
– căderea de presiune pe circuitul primar ∆p1 = 0,300 bar = 30 kPa
– căderea de presiune pe circuitul secundar ∆p2 = 0,090 bar = 9 kPa
– proprietățile termofizice ale agentului primar la temperatura medie
t 1m = 0,5 (t' 1 + t' 2) = 0,5 ( 85 +55) = 70 °C sunt :
 Densitatea 1 = 977,8 kg / m 3
 Căldura specifică c 1 = 4190 J / kg °C
 Coeficientul de conductivitate termică λ1 = 0, 668W/ m ° C
 Vâscozitate cinematică v 2 = 0,415 ∙ 10 -6 m2 / s
– proprietățile termofizice ale apei de răcire, la t emperatura medie
T 2m = 0,5 (t' 2 + t'' 2) = 0,5 ( 50 + 10 ) = 30° C, sunt:
 Densitatea 2 =995,7 kg / m 3
 Caldura specifica c 2 = 4170 J / kg °C
 Coeficientul de conductivitate termică λ2 = 0,617 W/ m °C
 Vâscozitate cinematică v 2 = 0,805 ∙ 10 -6 m2 / s
Aparatul va fi executat din plăci de oțel ondulate, cu urmatoarele caracteristici:
– diametrul echivalent al canalului dintre doua plăci alăturate d ech = 0,0080m
– suprafața de schimb de căldură a unei plăci S 1 = 0,5 m 2
– suprafața secțiunii transversale a unui canal ƒ1 = 0,0018 m 2
– lungimea canalului L= 1,15 m
– diametrul orificiului de colț D c = 150 mm

40
– grosimea plăcii p = 0,5 mm
– coeficientul de conductivitate termică a material ului plăcii ; λp = 15,9 W /m 2 °C
– suprafața secțiunii de trecere a ștuțurilor ƒs = 0,0173 m 2
Pentru tipul de placă indicat se recomandă folosir ea relațiilor :

= 0,135 ∙ , ∙ , 
 ,
; " = 22,4/,

3.2 Calculul termic

Se determină cantitatea de căldură cedată în unita tea de timp, apoi debitul de
răcire:
& = '( ∙ )( *+,
(− +"
(/ = 6 ∙ 4190 ∙ 285 − 55 4= 7,542 ∙ 10 5 W
Debitul apei de răcire rezultă din relația:
'=&
)*+"− +,/=7,542 ∙ 10
4170 250 − 10 4= 4,52 67/8

Pentru cazul curgerii în contracurent, diferența d e temperatură medie
logaritmică va fi:
∆+9: =∆;<=∆; >
?@ ∆A<
∆A> unde:
∆+B= +(,− +"= 85 – 50 =35 ℃
∆+9= +(" – +,= 55 -10 = 45 ℃

∆+9: = 39,79 ℃

Pentru calculul orientativ al vitezei d e curgere a lichidului (apei) în canalele
aparatului W1 se aleg:
C = 3500 D/E℃
+9 = 0,5 ∙ 2+(9+ + 94= 0,5 ∙ 2 70 + 30 ) = 50 ℃
G(= 5
Deci:
D(= 2 ∙ HG(2+(9− +9 4∆I(
)(*+(,− +("/ ∙ I(∙ G(J

41
D(= 2 ∙ K  2 =  4∙
(L∙2M = 4∙L,MN∙ J = 0,305 m/s
Criteriul Reynolds pentru fluxul de apă va fi:
(= D (∙:OPQ
RS= 0,305 ∙ ,M
,( ∙( TU = 587,9
Se verifică valoarea aleasă a coeficientului globa l de rezistență hidrodinamică:
G(= 22,4/,
G(=22,4
587,9, = 4,54 ≈ 5
Valoare destul de apropiată de cea aleasă inițial
Se aplică criteriul Reynolds pentru temperatura medie a lichidului (apei) P r1
și a peretelui P rp:
(= )(∙ W(∙I(
X(= 4190 ∙ 0,415 ∙ 10 =Y∙977,8
0,668 = 2,545
La temperatura medie a peretelui t pm , proprietațile lichidului (apei calde) sunt:
cp = 4170 J/kg ∙K
WZ0,556 ∙ 10 =Y E/8
I= 988,1 67/E
λ= 0,648 D/E\
Prin urmare:
 = )∙ W∙ I/λ
 = 4170 ∙ 0,556 ∙ 10 =Y∙LMM,(
,YM =3,535
Cu ajutorul relației recomandate inițial se calc ulează criteriul Nusselt de la
lichid (apă) la placă:

= 0,135 ∙ , ∙ (, ∙ ]^_S
^_` a,

= 0,135 ∙ 587,9, ∙ 2,545 , ∙b, 
,  c,
= 19,52
Se calculează coeficientul de schimb de căldu ră prin convenție de la lichid
(apă caldă) la peretele aparatului:
C(=  9∙λ(
def= 19,52 ∙0,668
0,008 = 1620 D/E℃
În mod analog se determină viteza de curgere a ap ei in canalele aparatului,
alegând in mod orientativ:
C= 12500 D/E℃
+9 = 50℃

42
G= 2,6
D= 2 ∙ HC*+9 − +9/ ∙ ∆I
)*+"− +,/ ∙ I∙ GJ

D= 2 ∙ H12500 ∙ 250 − 30 4∙ 9200
4170 ∙ 250 − 10 4∙ 995,7∙ 2,6J
= 0,349
Criteriul Reynolds pentru fluxul de apă va fi:
=D∙ def
W=0,349 ∙ 0,008
0,805 ∙ 10 =Y= 3468,32
Se verifică apoi valoarea aleasă a coeficientului global al rezistenței
hidraulice pe partea apei reci:
G=22,4
g , =22,4
3468,32 , = 2,41 ↔ 2,6
Criteriile Prandtl  șj  Igk+Xl mIă sunt la +9= 30℃
= ) ∙ W∙I
λ= 4170 ∙ 0,805 ∙ 10 =Y∙995,7
0,617 = 5,417
La temperatura medie a peretelui +9= 50℃,   =3,535
Se calculează criteriul Nusselt pentru apă:

= 0,135 ∙ 3468,32 , ∙ 5,417 , ∙ ]5,417
3,535 a,
= 119,2
Se poate determina coeficientul de transfer de căldură prin convecție de la
peretele plăcii la apă:
G=  9∙λ
def= 119,2 ∙0,617
0,008 = 9131 D
E℃
Rezistența termică a depunerilor pe placă, pe partea apei calde, se determină
din tabel oS
pS= 0,00020 E ℃q
Rezistența termică a oțelului din care este confecționată placa de grosime
= 1 EE; o`
p`= 0,00063 E ℃/D
Rezistența termică a depunerilor pe placă p e partea apei, se determină din
tabel:
oN
pN= 0,00017 E C/W1
Se calculează coeficientul global de transf er de căldură
6 =(
S
rSstS
uSst`
u`stN
uNsS
rN ; 6 =(
S
SUNv s,s,Ys,(sS
wSJS = 759 D/E ℃

43
Se determină suprafața totală de schimb de c ăldură:
xy=z
{∙∆; >O| =,  ∙ ( }
Y ∙L,L = 24,9 E2
Se alege suprafața standardizată cea mai apro piată de valoarea obținută si
anume xy= 25 E2.

44
Capitolul 4
Calculul mecanic

4.1 Calculul constructiv

Suprafața secțiunilor transversale ale pachetelor d e plăci:
– Pe partea apei calde:
ƒ(=W(
~(= 0,01
0,305 = 0,0327 E
W(= 0,01 E/8

– Pe partea apei reci:
ƒ=W
~=0,03
0,349 = 0,0859 E
W= 0,03 E/s
Numărul de canale dintr-un pachet:
– Pentru apă caldă:
E(=ƒ(
ƒ(=0,0327
0,0018 = 18,16. xg jm E (= 18
– Pentru apă rece:
E=ƒ
ƒ(=0,0859
0,0018 = 47,72. xg jm E= 48
Numărul de plăci dintr-un pachet:
– Pentru apă caldă:
k(= 2 ∙ E (= 2 ∙ 18 = 36
– Pentru apă rece:
k= 2 ∙ E = 2 ∙ 48 = 96
Determinarea suprafeței unui pachet al schimbătoru lui de căldură după numărul de plăci
calculat:
– Pentru apă caldă:
x(= x (∙ k(= 0,5 ∙ 36 = 18 E

45
– Pentru apă rece:
x= x ∙ k= 0,5 ∙ 96 = 48 E
Numărul de pachete din aparat:
– Pe partea de apă caldă:
(=xy
x(=29
18 = 1,611. xg jm  (= 2
– Pe partea de apă rece:
=xy
x=29
48 = 0,604. xg jm = 1
Numarul de plăci din aparat se determină ținând se ama de prezența plăcilor de capăt:
ky=xy+ 2x (
x(=29 + 2 ∙ 0,5
0,5= 60
Suprafața reală a secțiunii transversale a canalelo r în pachete, pentru ambii agenți va fi:
€= E ∙ € (= 40 ∙ 0,0018 = 0,072 E
Vitezele de curgere reale ale apei fierbinți și a pei reci in canale după cavitare sunt:
~(=W(
€=0,01
0,072 = 0,138 E/8
~=W
€=0,03
0,072 = 0,416 E/8
Criteriul Reynolds va avea valorile:
(= ~ (∙def
W(= 0,138 ∙0,008
0,415 ∙ 10 =Y= 2660
= ~ ∙def
W= 0,416 ∙0,008
0,805 ∙ 10 =Y= 4134

Criteriul Nusselt:

(= 0,135 ∙ (, ∙ ? , ∙ ]^_S
^_` a,
;

(= 0,135 ∙ 2660 , ∙ 2,545 , ∙ b, 
,  c,
= 58,785

= 0,135 ∙ 4134 , ∙ 5,417 , ∙ ]5,417
3,535 a,

= 0,135 ∙ 436,46 ∙ 2,067 ∙ 1,11 = 135,11

Se determină valorile corecte ale coeficienților de convecție:

46
C(=
(∙pS
:OPQ= 58,785 ∙,YYM
,M = 4892 D/E℃
C=
=λ
def= 135,11 ∙0,617
0,008 = 10420 D/E℃
Coeficientul global de schimb de căldură:
6 =1
1
C(+(
λ(+
λ+
λ+1
C;
6 =1
1
4892 + 0,00020 + 0,00063 + 0,00017 +1
10420 = 769 D/E℃

Suprafața de schimb de căldură dupa corecție v a fi:
xy=&
6 ∙ ∆+9: =7,542 ∙ 10
769 ∙ 39,79 = 24,64 E

4.2 Calculul hidromecanic

Se calculează coeficientul global al rezistenței hi draulice, raportat la unitatea de lungime a
canalului pentru ambele fluide:
G(=22,4
g (, =22,4
2660 , = 3,119
G=22,4
g , =22,4
4134 , = 2,793
Rezistența hidraulică a pachetelor de plăci va fi:
∆I(=G(∙ 
def∙ (∙~(
2∙ (
∆I(=3,119 ∙ 1,15 ∙ 977,8 ∙ 0,138 ∙ 2
0,008 ∙ 2= 8,348 6m
∆I=G∙ 
def∙ ∙~
2∙ 
∆I=2,793 ∙ 1,15 ∙ 995,7 ∙ 0,416 ∙ 1
0,008 ∙ 2= 34,579 6m

47
Se verifică vitezele de curgere ale lichidelor în ștuțuri pentru suprafața secțiunii ștuțurilor
la ‚ș;
ț= 60 EE șj € := 0,0176 E
Dș; (=W(
€„=0,01
0,0176 = 0,568 E/8
Dș; =W
€„=0,03
0,0176 = 1,704 E/8
Rezistența hidraulică locală a ștuțului pentru apă se calculează cu relația:
∆Iș;= G…; ∙~…; 
2∙ = 1,5 ∙1,704
2∙ 995,7 = 1,27 6m
Rezistența hidraulică totală a aparatului se consti tuie din:
– Pe traseul curgerii apei calde:
∆I(= 8,348 6m = 834,8 67€/E
– Pe traseul curgerii apei reci:
∆I(= ∆I + ∆I ș;= 34,579 + 1,27 = 3585,9 67€/E

Se calculează puterea necesară vehiculării ambelor lichide prin aparat:
(= W (∙∆I(
†(= 0,01 ∙834,8
0,372 = 22,44 D
= W ∙∆I
†= 0,03 ∙358,9
0,372 = 289,18 D
Unde: †(, †− XmkdmEgk+g‡g IˆEIg‡ˆX.

48
Capitolul 5
Analiza costurilor de producere a energiei termic e
în JCR Christof Consulting SRL

În cadrul societaților comerciale analizate pornin d de la situația și structura
cheltuielilor anuale din punct de vedere al neces arului de utilitați termice rezultă două
direcții de analiză si anume:
– Cheltuieli de apă caldă pentru încălzire secții de producție si pavilion administrativ;
– Cheltuieli cu apă caldă menajeră ( ACM)
Aceste cheltuieli sunt determinate de direcții de proveniență:
– Cheltuieli cu apă caldă ( agent primar)
– Cheltuieli cu promovarea și distribuția celor doua tipuri de apă necesare.
Acestea din urma provin din costuri de întreținer e si reparații a liniilor de
transport si distribuție pe societate la care se ad augă salariile personalului.
– Cheltuielile cu piesele de schimb , cu lucrările d e reparații si salarii ale personalului ce
deservește consumatorii finali de energie termică (secțiile de producție)
Pornind de la aceste considerente putem analiza si preciza cheltuilelile
societații pe durata unui an prezentate în tabelul
‰;= ‰yf+ ‰Š‹B Œ‡gj ;
‰;− )ℎg‡+ljg‡j +ˆ+m‡g Œ‡gj
‰yf− cheltuieli anuale cu apa caldă pentru încălzirea secțiilor de producție și pentru
încălzire pavilion administrativ [lei];
‰Š‹B − cheltuieli cu apa caldă menajeră [lei];
‰;= 90000 + 85000 = 175000 Œ‡gj ;
Cheltuieli directe cu agent termic:
‰:= 140000 Œ‡gj ;

49

Nr.

Crt.

Tip agent
termic

Cheltuieli anuale (sute de mii lei)
Cheltuieli
anuale
( lei)

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

1. Apă caldă
Încălzire
secții si
pavilion

administrativ

30500

29500

15000

15000

29000

31000

150000

2.
Apă caldă
menajeră

10600

11000

11300

11300

12500

12300

13000

13000

12000

11400

11000

10600

14 0000

50

Cheltuieli indirecte:
‰… = 16.500 [lei];
‰… − cheltuieli piese de schimb rețele de distribuție [ lei];
‰ − 9.000 [lei];
‰ − cheltuieli cu întreținerea si reparația rețelei d e distribuție;
‰− 6.000 [lei];
‰− cheltuieli cu energia electrică [lei];
‰…− 825.000 [lei];
‰…− cheltuieli cu salariile personalului de deservire si de conducere [lei];
‰= ‰ … + ‰  + ‰ + ‰ … [lei];
‰= 16.500 + 9.000 + 6.000 + 825.000 = 856.500 [lei];
Din datele prezentate privind volumul costurilor si structura acestora rezultă:
– Costurile de natura consumurilor de gaze si energie electrică sunt de natură variabilă si sunt cele
care influențează în cea mai mare proporție nivelu l costului unitar ( raportat la 1 Gcal – produsă);
– Costurile de natura salariilor personalului sunt c heltuieli fixe și acolo unde au ponderi mari se
înregistrează cele mai mari costuri unitare;
– Costurile aferente producției energiei termice se înscri u în limitele cheltuielilor în raport cu cifra
de afaceri a societații, însă pe un palier destul d e mare în raport cu bugetul de venituri si
cheltuieli;
– Pentru micșorarea acestor cheltuieli se impune ac ționarea în vederea retehnologizării si
modernizării capacitaților de producere a energiei ter mice si rețelelor de distribuție.
Retehnologizarea si modernizarea capacitaților de producere a energiei termice si
rețelelor de distribuție presupune urmatoarele as pect:
– Inlocuirea schimbatoarelor de căldură tubulare cu schim bătoarele de căldură cu placi tip SCP –
TLX;
– Reparația instalației de distribuție și izolarea a cesteia de agenți externi;
– Înlocuirea rețelelor termice clasice în canal de b eton cu rețele moderne în varianta preizolată;
– Înlocuirea receptorilor de energie termică cu alții m ai fiabili
( înlocuirea caloriferelor cu unele care au radiați a termică mai mare);
– Dotarea cu grupuri de pompare noi, performante cu con sum scăzut de energie electrică;

51
– Modernizarea capacitaților de producere a energi ei termice ( cazane, vase de
expansiune, stații de dedurizare), prin lucrari de investiții

05000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Cheltuieli lunare (lei)
Luna Analiza cheltuielilor societății pe durata unui an
Apă caldă încălzire A.C.M

52
Capitolul 6
Legislație

Legislația privind energia termică în principal se ref eră la:
 Legea apelor 107/1996;
 Legea minelor 61/1998;
 Legea petrolului 134/1995;
 Protecția mediului; legea 137/1995 și legea 90/1996;
 Ordonanța Guvernului numărul 41/2000 privind înființarea, organizarea și funcționarea Autorității
Naționale de Reglementare în Domeniul Gazelor Natural e ANRGN, aprobată cu modificări prin
legea numărul 791/2001;
 Legea 99/2000 pentru aprobarea Ordonanței de urgență a Guve rnului, numărul 29/1998 privind
înființarea, organizarea și funcționarea Autorității Naționale de Reglementare în domeniul Energiei
ANRE.
 Legea numărul 199/2000 privind utilizarea eficientă a ene rgiei;
 Hotărârea privind organizarea și funcționarea Agenți ei Române pentru Conservarea Energiei
ARCE (HG 941/2002);
 Ordin 245/2002 privind aprobarea Regulamentului pentru aut orizarea persoanelor fizice și juridice
care au dreptul să realizeze bilanțuri energetice ș i a Regulamentului pentru atestarea responsabililor
cu atribuții în domeniul gestiunii energiei.
 Hotărâre privind promovarea producției de energie electr ică din surse regenerative ale energiei
(HG 442/2003)
 Obiectul contractului de vanzare-cumpărare de energi e termică — Monitorul Oficial nr. 91 din 29
febr.2000 – decizia nr.4/12 ian. 2000 ; • Energia și puterea termică contractate – Monitorul Oficial
nr. 91 din 29 febr.2000 – decizia nr.4/12 ian. 2000;
 Determinarea consumurilor de energie termică – Monit orul Oficial nr. 91 din 29 febr.2000 – decizia
nr.4/12 ian. 2000

53

Capitolul 7
Norme de siguranță în exploatare și
de protecția muncii

În vederea asigurării condițiilor pentru funcționa rea în deplină sigurață, unitățile
deținătoare de instalații mecanice sub presiune au următoarele obligații si raspunderi:
a) Să înregistreze recipientele la I.S.C.I.R – unitat e teritorială; să întocmească și
să țină la zi evidența centralizată a acestora, con form prescripțiilor tehnice;
b) Să supună recipientele, atât cele din țară cât și cele importante, la verificarea
tehnică executată de personalul I.S.C.I.R. – unitat ea teritorială sau de către personalul propriu
autorizat, în vederea autorizării funcționarii, pre gătind recipientele și creând condițiile
necesare in scopul verificări;
c) Să obțină, înainte de punerea în funcțiune, de la I.S.C.I.R. – unitatea
teritorială, autorizația de funcționare pentru re cipientele noi, pentru cele vechi montate din
nou , conform prescripțiilor tehnice. Este interzis ă punerea în funcțiune a unor asemenea
recipiente făra autorizație de funcționare;
d) Să ia masurile necesare ca recipientele sa fie folo site în condiții de siguranță,
executând reviziile curente, reparațiile și între ținerea lor permanentă, conform normativelor
în vigoare și prescripțiile tehnice I.S.C.I.R.;
e) Să elaboreze și să doteze fiecare loc de muncă cu instrucțiuni tehnice specifice
privind exploatarea în condiții normale a recipient elor, precum și măsurile ce trebuie luate în
caz de avarii, întreruperi și dereglari ale procese lor în care acestea sunt înglobate.
La întocmirea instrucțiunilor interne se vor avea in vedere instrucțiunile
înteprinderii constructoare si ale proiectantului, cuprinse în cartea recipientului ( partea de
contrucție).
Prin aceste instrucțiuni se vor stabil i condițiile si ciclurile de funcționare,
reparații, opriri după specificul instalației, pre cum și încercările si verificările ce trebuiesc
efectuate de înteprindere cu personal de specialita te, în perioadele dintre două verificări
periodice oficiale; rezultatele acestor verificări vor fi înscrise de persoanele care le-au
executat, printr-o evidență care se păstrează la în teprinderea deținătoare;
f) Să folosească la exploatarea recipientelor person al instruit.

54
Dacă se constată defecțiuni care pericli tează siguranța în exploatare a
recipientului, acestea se vor anunța imediat la I. S.C.I.R. – unitatea teritorială, pentru
examinarea instalației și luarea masurilor corespu nzătoare.
În conformitate cu graficele de reparații si verificări, instalațiile mecanice sub
presiune se vor prezenta la datele scadente, organe lor teritoriale ale I.S.C.I.R., pentru a se
testa funcționarea în continuare a acestora.
Operațiile de verificare se vor efectua in prezența personalului locului de
muncă (maistru, șef de echipă) și a personalului et hnic de specialitate autorizat de I.S.C.I.R.
La verificările ce urmează sa se efectu eze se vor folosi pentru iluminare numai
lămpi cu baterie electrică sau lămpi electrice portative cu tensiunea de cel mult 12V.
La efectuarea verificărilor interioare a le instalațiilor sub presiune, vor fi
respectate următoarele reguli minime de protecția muncii:
a) În jurul instalațiilor care se verifică va exista un spațiu degajat corespunzător
care să permită accesul complet în vederea efectuă rii verificărilor în bune condiții;
b) Pe toată durata verificărilor se interzice efectua rea unor lucrări la instalația
respectivă (sudare, montare, polizare, taiere) prec um si manevrarea unor sarcini pe deasupra
instalațiilor respective sau pe o rază de minim 2 m în jurul acesteia; în situații în care sunt
necesare operații de manevrare a instalației care s e verifică, acestea se vor efectua numai la
cererea organului de verificare;
c) Instalațiile în curs de verificare vor fi asigurat e împotriva deplasărilor.
La efectuarea încercărilor de presiune se vor respecta prevederile prescripțiilor
tehnice din colecția I.S.C.I.R. specifice felului i nstalației, precum și următoarele reguli
minime de protecție a muncii:
a) Locurile de încercare vor fi stabilite pe cat posi bil la sfarșitul liniilor
tehnologice;
b) Părțile în mișcare ale instalațiilor auxiliare fo losite la încercare (pompe
mecanice, ventilatoare), care ar putea produce ac cidente vor fi prevăzute cu aparătoare de
protecție;
c) Locurile de încercare vor fi prevăzute cu instala ții de protecție prin legarea la
pămant a tuturor parților metalice;
d) În locurile de încercare este interzis accesul pers oanelor straine, pe toată durata
efectuării încercărilor;
e) Începerea verificărilor de presiune este permisă nu mai după ce responsabilul
locului de muncă desemnat de unitate a efectuat v erificarea întregului lot de încercare din
punct de vedere al măsurilor de protecția muncii ( armăturile pompelor folosite pentru

55
ridicarea presiunii, circuitele hidraulice,electri ce); este interzisă efectuarea încercarii de
presiune cu aparate de măsură neverificate sau de fecte;
f) În timpul încercărilor, personalul care participă la această operație va fi
protejat de eventualitatea unor loviri de catre je tul de fluid, ca urmare a unor neetanșietăți,
prin pereți sau paravane de protecție;
g) Verificarea instalației supusă la încercare se va face numai după ce presiunea
fluidului a fost redusă la valoarea presiunii nomin ale;
h) Toate manevrele necesare efectuării încercărilor v or fi efectuate numai de
personalul calificat și instruit pentru executarea operațiilor respective.

Măsuri de protecția muncii

În sala cazanului, fiind încadrată în categoria locurilor de muncă cu grad sporit de
pericol, respectarea măsurilor de protecția muncii este absolut obligatorie pentru întreg
personalul de deservire – în special de către fochi st- și trebuie frecvent și riguros controlată
de către persoana autorizată in cadrul S.S.M.
Nerespectarea măsurilor de protecția muncii sau o clipă de neatenție pot
provoca accidente cu urmări deosebit de grave.
Masuri pentru evitarea accidentelor:
Pentru evitarea accidentelor de muncă fochistul sa ia urmatoarele măsuri:
1. Înainte de a începe orice lucrare, fochistul, ca d e altfel orice muncitor, se va
gândi bine cum sa o facă pentru ca să nu se acciden teze.
2. Să vină la serviciu odihnit, sănătos și fără sa fi consumat băuturi alcolice
3. Va menține ordinea si curațenia în sala cazanului
4. Va asigura iluminarea si ventilarea corespunzătoar e în sală, iar în timpul
funcționării cazanului o fereastră sau o ușă va fi permanent deschisă.
5. Nu va permite intrarea si staționarea persoanelor străine în sala cazanului
6. Sculele și dispozitivele de lucru vor fi în perfe ctă stare.
7. Sticlele de nivel rotunde vor avea în mod obligator iu o apărătoare de sticlă
armată.
8. Pompele si ventilatoarele vor avea aparatori la cup laje
9. Lampa de verificare va avea tensiunea de 24V și mâ ner izolat. Transformatorul
de tensiune va fi așezat cât mai aproape de priz ă și nu se va introduce in cazan.

56
10. Mașinile și instalațiile electrice ( electromotoa re, panouri de automatizare,
etc)
11. Scările, platformele, podelele vor fi solid constru ite, vor fi prevăzute cu
balustrade de 1m . Pe ele nu se vor depozita scule, materiale, etc.
12. Nu se va intra și nu va permite intrarea cu țigara aprinsă în sala cazanului. În
timpul opririlor, după deschiderea ușilor, va desc hide si ferestrele pentru aerisirea salii
cazanului și eliminarea eventualelor gaze combus tibile scăpate.
13. Nu va dormi, nu va fuma și nu va consuma bauturi al coolice.
14. Nu va căuta sa remedieze defecțiunile ivite la i nstalațiile electrice și de
automatizare. Aceste operații se fac numai de pers onal de specialitate
15. La interval de 2 ani, vor face vizita medicală.
16. Înainte de aprinderea focului va face obligatoriu preventilarea focarului timp
de 10 minute.sau cat prevăd instrucțiunile interne.
17. Nu va deschide robinetul de combustibil dacă flacă ra nu este aprinsă in focar.
18. Dacă au loc rabufniri de gaze, va închide imediat r obinetul de combustibil, va
face din nou preventilarea, apoi aprinderea foculu i ca mai sus.
19. Ochiurile de observare a flăcării vor fi acoperite cu sticlă pentru a nu intra aer
fals și pentru a nu produce accidente. În timpul ob servării flăcării nu se vor manevra
arzătoarele, ventilatoarele, suflătoarele de funing ine. Este de asemenea interzisă privirea prin
ochiurile de observare în timpul aprinderii focul ui.
20. Remedierea neetanșietaților de apă și abur la co nducetele cazanului se va face
cu chei fără prelungitor și stand într-o parte nu mai când presiunea este sub 3 bar.
21. În timpul serviciului fochistul va urmări perman ent ca nivelul apei să nu
scadă sub nivelul minim. Dacă la un moment dat n u mai vede apa în sticlele de nivel, va
opri imediat focul, alimentarea cu apă si furnizar ea de abur; în niciun caz nu va face
alimentarea cu apă, deoarece este posibil ca apa rece introdusă in cazan peste tubul focar
încins să producă explozia cazanului.
22. Va controla, conform instrucțiunilor interne fun cționarea armăturilor de
siguranță și control și va face purjarea cazanulu i. În timpul verificării fochistul va sta într-o
parte.
23. La probele de presiune nu vor participa decât pers onalul strict necesar.
24. Responsabilul ISCIR al unitații și șeful sălii de cazane vor cunoaște și vor
aplica prevederile din PTCR- 13 colecția ISCIR pri vind măsurile de protecția muncii în
exploatarea cazanelor.

57
25. Să se respecte si măsurile de protecția muncii d in Regulamentele de protecția
muncii pe ramuri de activități: Ministerul muncii, Ministerul industriilor, Ministerul Sănătații,
etc.

Instrucțiuni de montaj și instalarea schimbătorului de căldură

Instalarea
Este foarte important ca în jurul schimbătorului d e căldură cu plăci să se
păstreze suficient spațiu liber pentru a acționa as upra aparatului (curățarea sau înlocuirea
plăcilor, strângerea pachetului de plăci). De regul ă spațiul liber din jurul aparatului ar trebui
să fie de 1,5 până la 2 x lățimea aparatului.

Ridicarea
Pentru a preveni orice vătămare de persoane, folos iți întotdeauna utilaje de
ridicat corespunzătoare. Dacă trebuie să ridicați c hiar schimbătorul de căldură, trebuie folosite
frânghii autorizate ISCIR.
De obicei schimbătorul de căldură va fi livrat pe o platformă (europalet). Partea
frontală a plăcii fixe va fi, deci, fixată de platf ormă. Acest lucru vă permite să transportați
utilajul cu ajutorul unui stivuitor sau transpalet.
Nu ridicați niciodată schimbătorul de căldură folo sindu-se de racorduri sau prin
legături infășurate in jurul acestora!
Întotdeauna:
– Folosiți inelele de prindere (dacă există).
– Ridicați de partea superioară a plăcii fixe.
– Atașați frânghiile de bolțurile / tiranții din apro pierea părții
– superioare.
Interdicție:
– Nu folosiți pentru ridicare, racordurile.
– Nu ridicați de placa mobilă.
– NU ridicați folosindu-se de o placă intermediară.

58
Depozitarea
În cazul în care este necesară depozitarea schimbă torului de căldură pe o
perioadă mai lungă (1 lună sau mai mult), trebuie l uate unele măsuri de precauție pentru a
preveni avarierea echipamentelor.
Este de preferat ca schimbătorul de căldură să fie depozitat într-o încăpere cu o
temperatură între 15 și 20 șC și o umiditate de max . 70%. Dacă acest lucru nu este posibil,
așezați schimbătorul de căldură într-o ladă de lemn care are la interior o căptușeală pentru
prevenirea pătrunderii umezelii excesive.
În încăpere nu trebuie să existe absolut nici un e chipament producător de ozon,
precum motoarele electrice sau echipamentele de sud are cu arc, deoarece ozonul distruge
multe materiale din cauciuc. De asemenea, nu depozi tați solvenți organici sau acizi în
încăperea respectivă și evitați temperaturile ridic ate. Evitati radiațiile ultraviolete / solare să
ajunga la garnituri, prin acoperirea pachetului de plăci.

Racordarea
În funcție de model, schimbătoarele de căldură cu plăci pot fi livrate cu
racorduri cu flanșe cu/fără manșoane de legătură, ț evi filetate sau țevi cu capete de sudură, ori
racorduri pentru industria alimentară, etc.
Atunci când se conectează sistemul de conducte la schimbătorul de căldură,
asigurați-vă că acest sistem de țevi nu exercită ni ci o tensiune sau solicitare asupra utilajului!
Se recomandă următoarele sfaturi:
– țevile grele trebuie să fie susținute. Acest lucru va preveni acțiunea unor forțe
puternice si nesănătoase asupra schimbătorului de c ăldură.
– Instalați întotdeauna racorduri flexibile pe racord urile plăcii mobile pentru
prevenirea vibrațiilor asupra schimbătorului de căl dură. Aceste legături flexibile pot prelua și
dilatațiile conductelor, ca urmare a variațiilor de temperatură și efectul acestora asupra
schimbătorului de căldură.
– Aceste racorduri flexibile trebuie montate pe direc ție longitudinală, paralel cu
tiranții care strâng pachetul de plăci.
– țevile de legatură trebuie golite de zgură, curățat e și spălate temeinic înainte de
conectarea la schimbătorul de căldură.
– Instalați întotdeauna vane de izolare pe toate cele 4 racorduri ale
schimbătorului de căldură.
Asigurați-vă că țevile de legatură la schimbătorul de căldură sunt protejate
corespunzător împotriva vârfurilor / șocurilor de p resiune și a șocurilor de temperatură!

59
Racorduri cu țevi filetate: dacă un schimbător de căldură cu plăci este prevăzut
cu racorduri cu țevi filetate, asigurați-vă că aces te racorduri nu se rotesc atunci când se
atașează îmbinările filetate. Rotirea țevilor poate deteriora garnitura din interiorul aparatului
care etanșeizează zona dintre pachetul de plăci si racordul filetat.

Instrucțiuni de punere în funcțiune și exploatare
Punerea în funcțiune și verificările prealabile
Punerea în funcțiune poate fi realizată numai de c ătre personalul beneficiarului,
care a fost pregătit special pentru acest lucru.
Controlul, întreținerea și repararea instalației p ot fi realizate numai de către
personal autorizat, pregătit și instruit corespunză tor.
Întreținerea și curățirea pot fi realizate numai c u schimbătorul de căldură oprit.
Se verifică dacă toate legăturile sunt montate cor ect.
Filtrarea: mediile care curg prin schimbătorul de căldură nu ar trebui să conțină
particule cu un diametru mai mare de 0,5-2 mm (func ție de tipul utilajului). Se recomandă
montarea de filtre pe admisia ambelor circuite.
Se verifică presiunea și temperatura mediilor și s e asigură că acestea nu
depășesc valorile specificate pe plăcuța de identif icare și în fișa tehnică de selecție.
Este esențial ca schimbătorul de căldură să nu fie supus șocurilor termice,
hidraulice sau mecanice, deoarece acest lucru ar pu tea duce la deteriorarea prematură a
garniturilor.
Exploatarea
– Se pornește mai întâi circuitul rece, apoi circuit ul cald
– Se aeriseste complet sistemul circuitului secundar (rece);
– Se inchid ventilele de izolare dintre pompă și schi mbător;
– Se deschide complet vana de izolare montată pe ret urul schimbătorului;
– Se pornește pompa de circulație;
– Progresiv se deschide vana de izolare, montată pe i ntrarea schimbătorului;
– Se aerisește din nou sistemul, dacă este necesar.
Repetați pașii de mai sus pentru circuitul primar (cald).
Întreținerea schimbătorului de căldură
Intervalul de timp – cel puțin o dată pe an
Verificați temperaturile și fluxurile comparativ cu datele de la punerea în funcțiune
anterioară. Verificați starea generală și căutați s emne de scurgere. Ștergeți toate părțile vopsite
și verificați pe suprafețe orice urmă de deteriorar e – corectați sau inclocuiți dacă este necesar.

60
Verificați dacă pe tiranții de strângere și bare de ghidare există urme de rugină și curățați.
Acoperiți părțile filetate cu un strat subțire de u nsoare cu molibden sau cu un inhibitor de
coroziune (asigurați-vă că nu ajunge unsoare etc. p e garniturile EPDM ale plăcilor).

Instrucțiuni generale
Persoanele care au atribuții în activitatea de mo ntaj, verificarea, punerea în
funcțiune, exploatarea și întreținerea instalației trebuie sa îndeplinească următoarele condiții:
a) Să fie sănătoase din punct de vedere fizic si psi hic și sa nu aiba infirmități care
le-ar stanjeni activitatea de producție sau care ar putea produce accidentarea lor sau
a altor persoane;
b) Să fie instruite și verificate din punct de veder e al normelor de protecția
muncii, sa-și însușească și sa respecte normele de protecția muncii care privesc funcția și
locul de muncă în care își desfășoară activitatea;
c) Să posede calificare profesională necesară pentru l ucrările care li se
încredințează , corespunzător funcției pe care o de țin;
d) Sa fie autorizate din punct de vedere al normelor de protecția muncii pentru
desfășurarea activitații în instalație
Instruirea personalului se va efectua în conform itate cu reglementările în
vigoare privind instruirea personalului de forul tutelar în următoarele faze distincte:
a) Instructajul de angajare;
b) Instructajul periodic și verificarea periodică a c unoștințelor;
c) Instructajul la schimbarea locului de muncă;
Instructajul la locul de muncă se efectuează de c ătre conducătorul direct al
procesului tehnologic și va avea în vedere princip alele reguli de protecția muncii ce trebuie
respectate la locul de muncă.
Pentru muncitori, instructajul va avea un pronunța t caracter practic,
efectuându-se în terenul practic de instructaj.
Toate procesele de muncă vor fi conduse și suprave gheate de persoane care
posedă pregătirea tehnică corespunzătoare și care au fost stabilite de conducerea unității în
acest scop.
Obligația efectuării instructajului de protecția muncii o au cei care organizează
și conduc procesele de muncă.
Personalul raspunde de orice acțiune care ar pute a scoate din funcțiune, avaria
sau deteriora dispozitivele sau instalațiile de lu cru, cele de protecția muncii sau instrucțiunile
afișate la locul de muncă.

61
Nici o mașină, agregat, instalație, etc. nu poate fi pusă în funcțiune dacă nu s-a
efectuat recepția ei.
Prin personalul de exploatare se înțelege personal ul de deservire operativă care
are ca sarcină supravegherea continuă a funcționări i instalației prin serviciul de tură, precum
si personalul pentru lucrări curente.
Manevrele executate de personalul de exploatare su nt permise numai pe baza
foii de manevră scrisă și aprobată de conducerea te hnică a unității. Foaia de manevră trebuie
să cuprindă cel puțin următoarele:
a. Obiectul manevrei;
b. Operațiile ce se execută înscrise în succesiunealor exactă;
c. Formația de executare;
d. Mijloacele de protecție utilizate;
Toate manevrele executate la instalație vor fi î nscrise în registrul operativ de
tură, aduse la cunoștință personalului de schimb.
Prin personalul de întreținere se ințelege person alul de revizie și personalul de
reparații care execută lucrări de revizie și repara ții planificate sau preventive și lucrări de
revizie și reparații în urma incidentelor de explo atare, în scopul menținerii și readucerii
instalației în starea tehnică corespunzătoare.
Repararea și întreținerea se face numai cu person al special însărcinat cu
această misiune. Este interzis personalului de expl oatare sa facă remedierea defecțiunilor.
Pentru executarea lucrărilor în instalație se vor respecta următoarele condiții:
a. Pentru executarea lucrării se existe o aprobare a personalului tehnic superior;
b. Lucrarile trebuie executate de minim 2 persoane;
c. La executarea lucrărilor trebuie respectate măsuril e specifice de protecția
muncii;
Executarea lucrărilor în instalație este permisă numai pe baza dispoziției de
lucru scrisă și aprobată de conducerea tehnică a un ității. Dispoziția trebuie să cuprindă cel
puțin următoarele:
a) Obiectul lucrării;
b) Zona de lucru;
c) Formația de lucru;
d) Măsurile de protecția muncii care au fost luate pen tru admiterea la lucru;
Admiterea și evacuarea formațiilor de lucru în in stalație, precum și
întreruperea sau terminarea lucrărilor se vor cons emna în registrul operativ de tură.

62
Accesul în instalație este permis numai persoanelo r autorizate de către
conducerea tehnică a unității beneficiare.
La montajul instalației se vor respecta normele d e protecția muncii specifice
unităților de montaj.
Conducerea tehnică a unităților, care montează, ex ploatează și întrețin instalația
va pune la dispoziția personalului îmbrăcămintea și încălțămintea specială de protecție,
precum și dispozitivele de protecția muncii utiliza te.
Dotarea la timp și în suficientă măsură cu mijloac e de protecție a personalului,
organizarea păstrării evidenței și încercării perio dice a mijloacelor de protecție se fac prin
grija conducerii unității respective.
Mijloacele de protecție aflate în dotarea individu ală sau colectivă se păstrează,
întrețin, utilizează și prezintă periodic la verifi care prin grija celui care le are în dotare.
Personalul este obligat ca la executarea lucrărilo r care comportă utilizarea
mijloacelor de protecție, conform normelor sa soli cite dotarea cu mijloace de protecție
necesare, refuzând executarea lucrărilor în caz ca nu se asigură dotarea.
Toate sculele și dispozitivele de lucru și de prot ecție trebuie sa fie utilizate
numai în scopul pentru care sunt destinate și între ținute corespunzător.
Se interzice executarea operațiilor speciale (poli zare, sudură,etc) fară sosirea
echipamentului de protecție corespunzător.
La înălțimea de peste 2m, exceptând platformele st abile și sigure, toate lucrările
se vor executa numai cu centură de siguranță.
Toate zonele unde există pericol de accidentare vo r fi semnalizate prin
pancarde sau afișe avertizoare amplasate în locuri adecvate.
Se interzice lucrul în zone întunecoase sau noap tea fără lumină artificială
corespunzătoare.
Însușirea cunoștințelor necesare și dobândirea une i îndemânări în acordarea
primului ajutor se asigură prin instruirea personal ului și prin dotarea acestuia și a informațiilor
de lucru cu mijloace de intervenție pentru prim aju tor.
Asigurarea și menținerea completă și în bună stare a dotărilor cu mijloace de
prim ajutor prescrise, reprezintă obligația conduce rii unităților.

63
Concluzii

Tema proiectului este ,, Proiectarea unui schimbăto r de căldură cu plăci
destinat preparării apei calde de consum de la o s ecție de producție din cadrul unui IMM “
Pentru elaborarea acestui proiect s-au consultat l ucrări de specialitate și s-a
efectuat practică la Jcr-Christof Consulting Srl.
În primul capitol s-au dezvoltat noțiunea de schi mbător de căldură, modurile
elementare de transfer de căldură , formele sub car e se prezintă transferul de căldură și câteva
caracteristici specifice ale acestora. Tot în acest capitol s-a prezentat o clasificare a
schimbătoarelor după mai multe criterii. În contiun are accentul a fost pus pe schimbătorul de
căldură cu plăci.
În capitolul 2 este prezentat sistemul de preparar e a agentului termic din
cadrul unei societăți comerciale. În acest capitol sunt prezentate aparatele care intră în
alcătuirea unei instalații de încălzire (cazane, p ompe, schimbătoare de căldură), exemplificate
prin cele folosite de către Jcr-Christof Consulti ng Srl. Tot în acest capitol s-au descris în
mod explicit părțile componente ale schimbătorului cu plăci si garnituri utilizat in această
societate și avantajele utilizării acestuia compara tiv cu schimbătoarele tubulare.
În capitolul 3 s-a efectuat calculul termic de di mensionare al unui schimbător
de căldură.
În capitolul 4 este prezentat calculul mecanic a l schimbătorului de căldură.
Din calculul constructive a rezultat un număr de doua pachete de plăci pe
partea de apă caldă și unul pe partea de apă rece, numarul de plăci din aparat fiind 60, iar
suprafața de schimb de căldură xy= 25 E.
În capitolul 5 este prezentat analiza costurilor de producer a energiei termice
în Jcr-Christof Consulting Srl.
În acest capitol s-a urmărit sa se determine val oaea totală în lei a cheltuielilor
cu energia termică pe durata unui an la Societate a Comercială Jcr-Christof Consulting Srl.
Aspectele legislative referitoare la energia ter mică sunt prezentate în
capitolul 6. În acest capitol sunt prezentate pric ipalele legi care sunt legate de energia
termică.
În capitolul 7 sunt prezentate normele de sigur anță în exploatare și normele
de protecția muncii specific instalațiilor de încăl zire.

64
Principalele contribuții originale se referă la ca lculul termic de dimensionare a
unui schimbător de căldură, calculul mecanic, anali za costurilor de producere a energiei
termice din cadrul societății Jcr Christof Consult ing SRL.
În lucrarea de față elementele de inginerie mecanic ă și de termotehnică se împletesc cu
aspectele economice și legislative pentru realizare a unui produs competitive
Bibliografie

[1] Carabogdan I. Gh. Badea A., Leca A., Ionescu L.- ,, Instalații termice
industriale – Culegere de probleme pentru ingineri ’’, București, Editura tehnică, 1983.
[2] Cristescu Tudora – Termoenergetică – Editura UPG, Ploiești, 2009.
[3] Cristescu Tudora – ,,Proprietăți termice ale zăcă mintelor de hidrocarburi
“, Ploiești, Editura Universal Cartfil, 1998.
[4] Carabogdan I., Popa B., ș.a., Manualul inginerului termotehnician Vol. II,
E.T., București, 1986
[5] Ștefănescu D., Marinescu M., Dănescu Al. „Transfer ul de căldură în
tehnică, Volumul II, Schimbătoare de căldură Culege re de probleme", București, Editura
tehnică, 1998.
[6] Pleșa A., Stadiul actual de cercetare privind uti lizarea schimbătoarelor de
căldură cu plăci în instalațiile frigorifice, Refer at 1, Univ.Tehnică Cluj, 2002
[7] Leca, A., Luca, N., ș.a., Procese de transfer de căldură și masă în
instalațiile industriale, Editura Tehnică, București, 1978.
[8] Grieb C. F., Stadiul actual privind construcția ș i funcționarea
schimbătoarelor de căldură cu plăci, Referat 1, Uni v. Tehnică ClujNapoca, 2005.
[9] DUMITRESCU, V. Termotehnică si mașini termice- Partea a 2-a. – Mas ini si
instalatii termice Pitesti: Editura Universitatea, 1995.
[10] lon Popescu, Lucian Negulescu -„Manual pentru oper atorii din centralele
termice", București, Editura Setronic, 2001.
[11] Catalin Popescu – Management General Suport curs.
[12] *** Legislație (Legea 199 — 2000 privind utilizarea eficientă a energiei,
HG 443 din 10.04.2003 privind promovarea producției de energie electrică din surse
regenerabile de energie).

65
[13] *** Monitorul Oficial nr. 91 din 29 februarie 2000 „Decizia nr. 4/12
ianuarie 2000 privind aprobarea contractului cadru de vănzare — cumpărare a energiei
termice din sistemele de alimentare centralizată".
[14] *** Monitorui Oficial nr. 251 din 6 ianuarie 2000 „Ordonanța de urgență
a Guvernului României nr. 67 din 2 iunie 2000 privi nd unele măsuri referitoare la prețurile și
tarifele pentru energia termică și electrică".
[15] *** Monitorul Oficial nr. 577 din 17 noiembrie 200 0 ,, Privind utilizarea
eficientă a energiei ”.