Особенности подключения к системе горячего водоснабжения
Если для сушилки полотенец используется отдельный отвод (последовательное подключение к системе горячего водоснабжения), а вода из него выводится через источники внутри квартиры, то установка полотенцесушителя на горячую воду проводится без дополнительных работ. Но при таком подключении сушки для полотенец снижается температура горячей воды. Его обычно используют в небольших домах.
Цены на сушилки разного типа в магазине
Чаще устройство подключается к водопроводу, заменяя часть стояка, такое можно увидеть в ванной в панельном доме. При установке полотенцесушителя на стояк горячего водоснабжения необходима дополнительная страховка в виде байпаса.
Пластинчатые теплообменники области применения
Пластинчатые теплообменники применяются в системе отопления дома, горячего водоснабжения, в системах кондиционирования в больших коттеджах, школах, садах, бассейнах, в целых микрорайонах, а также в системе отопления домов сельской местности. Широкое применение пластинчатые теплообменники нашли в пищевой промышленности.
Теплообменники для отопления имеют ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с остальными устройствами, используемыми для создания подходящего микроклимата.
Подобные отопительные приборы обладают рядом преимуществ над другими видами.
Положительные качества
Среди основных положительных качеств устройства, обеспечивающего отопление, можно отметить следующие:
- высокий уровень компактности;
- пластинчатые теплообменники имеют высокий коэффициент теплопередачи;
- коэффициент тепловых потерь максимально низкий;
- потери давления находятся на минимальном уровне;
- выполнение монтажно-наладочных, ремонтных и изоляционных работ требует низких финансовых затрат;
- при возможном засорении это устройство может быть разобрано, очищено и собрано обратно всего двумя рабочими уже через 4-6 часов;
- имеется возможность добавить мощность пластинам.
https://youtube.com/watch?v=pOTVV58Rj3U
Кроме того, благодаря своей простоте подключение теплообменника к системе отопления может быть осуществлено просто на полу в тепловом пункте или на обычной несущей конструкции блочного теплового пункта. Отдельно стоит отметить низкий уровень загрязняемости поверхности теплообменника, что вызвано высокой турбулентностью потока жидкости, а также благодаря качественной полировке используемых теплообменных пластин. На сегодняшний срок эксплуатации уплотнительной прокладки у ведущих европейских производителей составляет не менее 10 лет. Срок же службы пластин составляет 20-25 лет. Стоимость замены уплотнительной прокладки может составлять 15-25% от общей стоимости всего агрегата.
Очень важно, что после проведения детального расчета конструкцию современного пластинчатого теплообменника можно изменить под необходимые и указанные в техническом задании характеристики (вариативность конструкции и изменяемость задачи). Абсолютно все пластинчатые теплообменники устойчивы к высокому уровню вибрации
У современных аппаратов системы отопления последствия возможных гидроударов сведены практически к нулю.
Из чего состоит современный теплообменник
Теплообменник современного типа состоит из нескольких частей, каждая из которых играет свою важную роль:
- неподвижной плиты, к которой присоединяются все подводимые патрубки;
- прижимной плиты;
- теплообменных пластин со вставленными прокладками уплотнительного типа;
- верхней и нижней направляющих;
- задней стойки;
- шпилек с резьбой.
На данном изображении представлен кожухотрубный теплообменник.
Благодаря такой уникальной конструкции теплообменник способен обеспечивать наиболее эффективную компоновку всей поверхности используемого теплообменника, что дает возможность создавать небольшой по габаритам аппарат отопления. Абсолютно все пластины в собранном пакете одинаковы, только часть из них развернута к другой под углом в 180 градусов. Именно поэтому во время необходимого стягивания всего пакета должны образовываться каналы. Именно через них во время процесса нагрева и протекает рабочая жидкость, принимающая участие в теплообмене. Благодаря такой компоновке элементов системы достигается правильное чередование каналов.
На сегодняшний день можно смело утверждать, что теплообменники пластинчатого типа из-за своих технических характеристик являются более популярными. Ключевой элемент любого современного теплообменника — это теплопередающие пластины, которые изготавливаются из стали, не подверженной коррозии, толщина пластин находится в диапазоне от 0,4 до 1 мм. Для изготовления используется высокотехнологичный метод штамповки.
Во время работы пластины прижимаются друг к другу, образуя тем самым щелевые каналы. Лицевая сторона каждой из таких пластин имеет специальные канавки, куда специально устанавливается резиновая контурная прокладка, которая обеспечивает полную герметичность каналов. Всего имеется четыре отверстия, два из них необходимы для обеспечения подвода и отвода нагреваемой среды к каналу, а два другие отвечают за предотвращение случаев перемешивания греющей и нагреваемой сред. На случай прорыва одного из малых контуров пластинчатые теплообменники защищены дренажными пазами.
Если имеет место большая разница в расходе сред и совсем небольшое отличие в конечных температурах, то есть возможность многократно использовать теплообменный процесс, который будет происходить через петлеобразное направление потоков.
Двухступенчатая последовательная схема.
Сетевая
вода разветвляется на два потока: один
проходит через регулятор расхода РР, а
второй через подогреватель второй
ступени, затем эти потоки смешиваются
и поступают в систему отопления.
При
максимальной температуре обратной воды
после отопления 70ºС
и
средней нагрузке горячего водоснабжения
водопроводная вода практически
догревается до нормы в первой ступени,
и вторая ступень полностью разгружается,
т.к. регулятор температуры РТ закрывает
клапан на подогреватель, и вся сетевая
вода поступает через регулятор расхода
РР в систему отопления, и система
отопления получает теплоты больше
расчетного значения.
Если
обратная вода имеет после системы
отопления температуру 30-40ºС
, например, при плюсовой температуре
наружного воздуха, то подогрева воды в
первой ступени недостаточно, и она
догревается во второй ступени. Другой
особенностью схемы является принцип
связанного регулирования. Сущность его
состоит в настройке регулятора расхода
на поддержание постоянного расхода
сетевой воды на абонентский ввод в
целом, независимо от нагрузки горячего
водоснабжения и положения регулятора
температуры. Если нагрузка на горячее
водоснабжение возрастает, то регулятор
температуры открывается и пропускает
через подогреватель больше сетевой
воды или всю сетевую воду, при этом
уменьшается расход воды через регулятор
расхода, в результате температура
сетевой воды на входе в элеватор
уменьшается, хотя расход теплоносителя
остается постоянным. Теплота, недоданная
в период большой нагрузки горячего
водоснабжения, компенсируется в периоды
малой нагрузки, когда в элеватор поступает
поток повышенной температуры. Снижение
температуры воздуха в помещениях не
происходит, т.к. используется
теплоаккумулирующая способность
ограждающих конструкций зданий. Это и
называется связанным регулированием,
которое служит для выравнивания суточной
неравномерности нагрузки горячего
водоснабжения. В летний период, когда
отопление отключено, подогреватели
включаются в работу последовательно с
помощью специальной перемычки. Эта
схема применяется в жилых, общественных
и промышленных зданиях при соотношении
нагрузок
Выбор схемы зависит от графика центрального
регулирования отпуска теплоты: повышенный
или отопительный.
Преимуществом
последовательной
схемы по сравнению с двухступенчатой
смешанной является выравнивание
суточного графика тепловой нагрузки,
лучшее использование теплоносителя,
что приводит к уменьшению расхода воды
в сети. Возврат сетевой воды с низкой
температурой улучшает эффект теплофикации,
т.к. для подогрева воды можно использовать
отборы пара пониженного давления.
Сокращение расхода сетевой воды по этой
схеме составляет (на тепловой пункт)
40% по сравнению с параллельной и 25% — по
сравнению со смешанной.
Недостаток
– отсутствие возможности полного
автоматического регулирования теплового
пункта.
Зависимая схема с трёхходовым клапаном и циркуляционными насосами
Зависимая схема подключения теплового пункта системы отопления к источнику тепла с трёхходовым клапаном регулятора теплового потока и циркуляционно-смесительными насосами в подающем трубопроводе системы отопления.
Данную схему в ИТП применяют при соблюдении условий:
1 Температурный график работы источника тепла (котельной) превышает либо равен температурному графику системы отопления. Тепловой пункт подключённый по данной принципиальной схеме может работать как с подмесом к подаче потока из обратного трубопровода, так и без него, то есть пустить теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети напрямую в систему отопления.
Например расчётный температурный график системы отопления 90/70°C, равен температурному графику источника, но источник независимо от внешних факторов всё время работает с температурой на выходе 90°C, а для системы отопления подавать теплоноситель с температурой в 90°C нужно лишь при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева -22°C). Таким образом в тепловом пункте к воде, поступающей от источника будет подмешиваться остывший теплоноситель из обратного трубопровода пока температура наружного воздуха не опустится до расчётного значения.
2 Подключение теплового пункта выполнено к безнапорному коллектору, гидравлической стрелке или теплотрассе с разницей давлений между подающим и обратным трубопроводом не более 3м.вод.ст..
3 Давление в обратном трубопроводе источника тепла в статическом и динамическом режимах превышает как минимум на 5м.вод.ст высоту от места подключения теплового пункта до верхней точки системы отопления (статику здания).
4 Давление в подающем и обратном трубопроводе источника тепла, а также статическое давление в тепловых сетях не превышают максимально допустимого давления для системы отопления здания подключённой к данному ИТП.
5 Схема подключения теплового пункта должна обеспечивать автоматическое качественное регулирование системой отопления по температурному или временному графику.
Описание работы схемы ИТП с трёхходовым клапаном
Принцип работы данной схемы схож с работой первой схемы за исключением того, что трёхходовым клапаном может быть полностью перекрыт отбор из обратного трубопровода, при котором весь теплоноситель, поступающий от источника тепла без подмеса будет подан в систему отопления.
В случае полного перекрытия подающего трубопровода источника тепла, как и в первой схеме, в систему отопления будет подаваться только вышедший из неё теплоноситель, отбираемый из обрата.
Зависимая схема с трёхходовым клапаном, циркуляционными насосами и регулятором перепада давления.
Применяется при перепаде давления в месте подключения ИТП к тепловой сети превышающем 3м.вод.ст.. Регулятор перепада давления в данном случае подбирается для дросселирования и стабилизации располагаемого напора на вводе.
Чтобы увеличить уровень комфорта своего жилища, владельцы прибегают к использованию различных приспособлений. Бесперебойное водоснабжение горячей и холодной водой остается наиболее актуальным вопросом. Среди разного рода устройств, обеспечивающих подобные нужды, можно выделить теплообменник от отопления для горячей воды.
Особенности
Данный прибор дает возможность в значительной степени расширить функциональные возможности оборудования, основным назначением которого является обогрев помещений. Поскольку подача холодной и горячей воды является фактором, свидетельствующим о благоустроенности жилого дома, наличие эффективного оборудования для этой цели является обязательным.
С водоснабжением холодной водой в частных домах ситуация обстоит несколько проще, чем с ГВС. Горячее водоснабжение представляет собой более сложную систему, где продуктивность работы напрямую зависит от нагревательного механизма. В роли такого элемента довольно часто выступает отопительный бытовой котел.
Устройство имеет такое название благодаря своей главной функции – в теплообменниках происходят процессы обмена температурами.
Особенность процесса заключается в том, что горячая вода из отопительной системы циркулирует через теплообменник, при этом отдавая определенную часть тепла холодной жидкости, находящейся в какой-либо емкости. Обычно в роли резервуара выступает бойлер. А весь процесс именуется косвенной технологией нагрева, поскольку в ходе обеспечения нужной температуры воде не происходит непосредственного контакта энергоносителя с конструкцией подогрева системы подачи воды.
На работу теплообменника оказывают влияние следующие факторы:
- площадь контакта двух сред и самого агрегата;
- показатели теплопроводности материалов, которые использовались при изготовлении конструкции;
- разница в температуре между холодной водой и водой из системы отопления. Чем больше это значение, тем меньше будет эффективность работы прибора.
Некоторые мастера для домашнего применения в качестве такого устройства используют самодельные изделия, которые будут выполнять передачу тепла между жидкими средами.
Виды и принцип работы
Весь имеющийся ассортимент товаров данной линейки можно разделить на такие два вида, как:
- пластинчатые агрегаты;
- кожухотрубные устройства.
Последняя разновидность за счет низкого показателя КПД, а также больших размеров почти не реализуется сегодня на рынке. Пластинчатый теплообменник состоит из одинаковых пластин гофрированного типа, которые фиксируются к прочной станине из металла. Элементы расположены в зеркальном отражении относительно друг друга, а между ними имеются стальные и резиновые уплотнители. От размеров и количества пластин напрямую зависит полезная площадь теплообмена.
Пластинчатые приборы можно разделить на два подвида исходя из конфигурации, такие как:
- паяные агрегаты;
- разборные теплообменники.
Кроме того, теплообменники разборного типа отличаются компактными размерами, за счет отсутствия зажимной конструкции в системе.
- высокий уровень устойчивости к высокому давлению и колебаниям температуры;
- большой эксплуатационный срок;
- небольшой вес.
Чистка паяных агрегатов происходит без разборки всей конструкции.
Если налицо стало ухудшение работы прибора по истечении определенного периода использования, то специалисты рекомендуют приобрести специальный реагент, который поможет справиться с новообразованиями и накипью внутри теплообменника.
- Теплообменники внутреннего типа расположены в самих нагревательных приборах – печах, котлах и других. Монтаж такого рода позволяет получить максимальную эффективность в ходе эксплуатации изделий, поскольку потери тепла на нагрев корпуса будут минимальными. Как правило, такие устройства уже на стадии изготовления котлов встраиваются в него. Это в значительной степени облегчает монтаж и пусконаладочные работы, поскольку требуется только выполнить настройку необходимого режима работы теплообменника.
- Внешние теплообменники необходимо подключать отдельно от источника тепловой энергии. Такие устройства актуальны для использования в случаях, когда работа прибора зависит от удаленного источника отопления. В качестве примера выступают дома, в которых предусмотрено централизованное отопление. В таком варианте бытовой агрегат, нагревающий воду, выступает в роли внешнего приспособления.
Теплообменники внешнего типа имеют более низкий показатель эффективности работы в сравнении с внутренними устройствами.
Принимая во внимание вид материала, из которого выполняются проборы, стоит выделить следующие модели:
- стальные теплообменники;
- приборы, выполненные из чугуна.
Кроме того, выделяются системы с медной пайкой. Они используются для централизованного отопления многоквартирных домов.
Никелевый припой рекомендован для отопительных систем, которые эксплуатируются в промышленной сфере либо в ходе контакта с химически агрессивными теплоносителями.
Особенностями чугунного оборудования стоит считать следующие его характеристики:
- сырье довольно медленно остывает, что позволяет экономить на работе всей отопительной системы;
- материал имеет высокие показатели теплопроводности, всем изделиям из чугуна присущи свойства, при которых он очень быстро нагревается и отдает тепло другим элементам;
- сырье отличается стойкостью к образованию накипи на основании, кроме того, он более устойчив к коррозии;
- при помощи монтажа дополнительных секций можно увеличить мощность и функциональные возможности агрегата в целом;
- продукцию из этого материала можно транспортировать по частям, разбив его на секции, что облегчает процесс доставки, а также монтаж и работы по обслуживанию теплообменника.
Как и у любого другого товара, у подобного зависимого прибора имеются следующие недостатки:
- чугун отличается небольшой устойчивостью к резким температурным колебаниям, подобные явления могут быть чреваты образованием трещин на приборе, что отрицательно скажется на показателях мощности теплообменника;
- даже имея большие размеры, чугунные агрегаты очень хрупкие, исходя из чего механические повреждения, в особенности в ходе транспортировки продукции, могут серьезно повредить его;
- материал склонен к сухой коррозии;
- большая масса и габариты прибора иногда усложняют разработку и монтаж системы.
Стальные теплообменные приборы для подачи горячей воды примечательны следующими достоинствами:
- высокий показатель теплопроводности;
- небольшая масса продукции. Сталь не утяжеляет систему, поэтому подобные устройства являются оптимальным вариантом в случае, когда необходим теплообменник, задачей которого является обслуживание большой площади;
- стальные агрегаты устойчивы к механическим воздействиям;
- теплообменник из стали не реагирует на колебания температур внутри конструкции;
- материалу присущи хорошие показатели эластичности, однако, длительный контакт с сильно нагретой либо охлажденной средой может привести к образованию трещин в области сварных швов.
К минусам приборов относятся следующие особенности:
- предрасположенность к электрохимической коррозии. Поэтому при постоянном контакте с агрессивной средой эксплуатационный срок прибора существенно сократится;
- в устройствах отсутствует возможность увеличения эффективности работы;
- стальной агрегат очень быстро теряет тепло, что чревато повышенным расходом топлива для продуктивного функционирования;
- низкий уровень ремонтопригодности. Своими руками починить устройство практически невозможно;
- окончательная сборка теплообменника из стали производится в условиях цеха, где он был изготовлен. Агрегаты представляют собой монолитные блоки больших размеров, за счет чего возникают сложности с их доставкой.
Некоторые производители, чтобы увеличить качество стальных теплообменников, покрывают его внутренние стенки чугуном, благодаря этому возрастает надежность конструкции.
Схема подключения
Работы по монтажу включают в себя установку и подключение прибора к необходимым коммуникациям. Технология работ зависит от типа теплообменника для горячего водоснабжения, а также от места его установки в помещении. Для монтажа устройства внутреннего типа необходимо лишь подключение его к системе ГВС.
Технология выполнения работ сводится к присоединению соответствующих патрубков в разрыв отвода от трубопровода холодного водоснабжения и новой системы подачи горячей воды. Внешние агрегаты располагаются вблизи от источника питания. Устройство нужно подключить в разрыв магистрали, система ГВС подводится к выходному патрубку, на входной патрубок проводится подключение отвода холодного водоснабжения.
После выполнения всех вышеперечисленных действий выполняется настройка и запуск теплообменника. При подключении приборов необходимо помнить, что все входящие и выходящие линии требуют наличия специальных вентилей, за счет которых при необходимости можно выполнить отсоединение теплообменника от системы отопления для выполнения обслуживания или ремонтных работ.
Как сделать?
Для того чтобы самостоятельно сделать теплообменник для горячей воды от отопления, в первую очередь стоит определиться с выбором типа устройства. Проще всего будет сделать устройство бойлерного типа. Агрегат представляет собой бочку с теплоносителем, внутри которой будет расположен змеевик для нагрева ГВС.
Для выполнения работ понадобятся следующие материалы и изделия:
- металлическая трубка и бак;
- анод;
- регулятор мощности.
Трубка скручивается в спираль, в емкости выполняются два отверстия, нижнее будет использовано для подвода холодной воды, верхнее – для горячей. Можно также сделать так называемую трубную доску. Такое изделие состоит из трубок, которые присоединяются к двум пластинкам с отверстиями. Пластины отсекают друг от друга емкости, в первой происходит поступление холодной воды и вывод нагретой, вторая емкость используется для циркуляции воды, увеличивая длину трубок и площадь контакта. Такое устройство опускается в корпус теплоносителя, который нагреет воду в трубках.
Советы
Главной проблемой, с которой сталкивается человек в ходе эксплуатации теплообменника, является накипь. Она выступает в роли теплоизоляционного слоя, который увеличивает время, требуемое для нагрева воды, как следствие – возрастает расход электроэнергии. Производители для снижения риска образования накипи стараются использовать в своих системах специальные трубки, которые проходят определенную полировку, а также изготавливаются из материалов, устойчивых к ее образованию.
Современные технологии позволяют бороться с накипью при помощи магнитного воздействия на воду. Чтобы сделать правильный выбор теплообменника для горячего водоснабжения от отопления стоит учесть строение и тип имеющейся системы отопления, ее параметры и величину потребления воды.
Более подробно о теплообменниках вы можете узнать из видео.
принцип работы и тонкости эксплуатации
Теплообменник – это неотъемлемая часть системы отопления, наряду с такими приборами как бойлер или водонагреватель.
Бойлер – это большая емкость для воды. Как правило, источник тепла находится под ним или непосредственно в нем. Для нагревания воды могут использоваться водяные или паровые теплообменники.
Принцип работы водонагревателей косвенного нагрева состоит в нагреве воды, который происходит в отопительном котле, и ее циркуляции в замкнутом пространстве.
Типы теплообменников для отопления
Значение теплообменника для котла неоценимо. Именно от этого устройства зависит прямое назначение и конструкция применяемого котла.
По типу передачи энергии жидкостям различают такие разновидности теплообменников:
- Первичный. Для этого типа характерна передача тепла от газа.
- Вторичный. Передача тепла производится от жидкости к теплоносителю.
- Битермический. Их отличие заключается в двойном обмене тепла от теплоносителя к воде и от газа к теплоносителю.
Первичный
Первичный теплообменник — это медная труба, выполненная в форме змеевика. В ее плоскости устанавливаются медные пластины.
Поверхность устройства покрывается краской, защищающей от ржавчины и повреждений. Мощность такого оборудования зависит от размера трубы и количества ребер.
Первичные теплообменники в своем большинстве не имеют значительных конструктивных отличий. Отличия приборов состоят только в вариантах подключения, габаритах трубы и мощности агрегата.
В ходе эксплуатации прибора могут возникнуть такие затруднения, как отложение солей на стенках устройства, что значительно снижает его эффективность. Для профилактики необходимо своевременно производить очистку, промывку и техническое обслуживание прибора.
Предупредить отложения внутри труб и увеличить срок эксплуатации можно, используя специальные фильтры.
Вторичный
Вторичные теплообменники, которые также называют теплообменниками горячего водоснабжения (ГВС), оснащены специальными, соединенными между собой пластинами из нержавеющей стали.
Вторичные теплообменники отличаются хорошей степенью теплопроводности и достаточно большой площадью теплообмена. Кроме того большая скорость потока исключает возможность отложения солей на внутренних стенках прибора.
Мощность и площадь теплообмена во многом зависит от количества установленных пластин.
Битермический
Главным отличием этого типа является наличие одновременно двух контуров: ГВС и отопления. Конструкция агрегата — это труба внутри другой трубы. Также имеются пластины из меди, установленные на поверхности.
Наружная труба устройства обеспечивает движение жидкости в системе отопления. Внутренняя труба выполняет функцию циркуляции санитарной воды.
В режиме отопления газы, сгорая, отдают тепло, которое доставляется сразу к теплоносителю. В случае, работы от ГВС, тепло направляется сначала к теплоносителю, а уже потом к контуру.
Внимание! При использовании битермического теплообменника для жилого помещения, необходимость установки вторичного теплообменника и трехкодового клапана полностью отпадает. За счет этого значительно снижается стоимость котла и возрастает его надежность.
Из недостатков битермического теплообменника можно выделить следующее:
- Ограничение передачи тепла в режиме ГВС, за счет чего снижается объем нагретой воды, по сравнению с другими типами теплообменников.
- Не рекомендуется использовать этот тип оборудования в тех областях, где вода насыщена солями. Главная причина – очень быстрое отложение солей за счет значительного перепада температур.
Заключение
Теплообменник – это один из ключевых элементов системы отопления. Главная функция теплообменника – это передача тепла от нагревателя к холодному теплоносителю.
Теплообменники могут быть водяным или паровыми. Область их применения не ограничивается какой-то определенной сферой. Они активно используются в энергетике, металлургии, пищевой и других промышленностях, в системах отопления, вентилирования и в бытовых условиях.
Принцип работы теплообменника заключается в циркуляции жидкости в закрытом пространстве, которая и является теплоносителем. Выбирать теплообменник необходимо с учетом его предназначения, условий эксплуатации и необходимой площади теплообмена.
Чтобы обеспечить бесперебойную работу устройства и увеличить срок его эксплуатации необходимо своевременно производить техническое обслуживание, прочистку и промывку агрегата.
Бойлер косвенного нагрева – что это такое, принцип работы и схемы подключения узнайте из видео:
Обзор теплообменника отопления для котла Daewoo MSC ICH 100 посмотрите на видео:
Эффективный и экономичный нагрев или охлаждение рабочей среды в современной промышленности, жилищно-коммунальной сфере пищевой и химической отраслях осуществляется с помощью теплообменников (ТО). Существует несколько типов теплообменных агрегатов, однако наибольшее распространение получили пластинчатые теплообменники.
В статье будут подробно рассмотрены конструкция, область применения и принцип работы пластинчатого теплообменника. Особое внимание будет уделено конструктивным особенностям различных моделей, правилам эксплуатации и особенностям технического обслуживания. Кроме того, будет представлен перечень ведущих отечественных и зарубежных производителей пластинчатых ТО, продукция которых пользуется повышенным спросом у российских потребителей.
Устройство и принцип работы
Конструкция разборного пластинчатого теплообменника включает в себя:
- стационарную переднюю плиту на которой монтируются входные и выходные патрубки;
- неподвижную прижимную плиту;
- подвижную прижимную плиту;
- пакет теплообменных пластин;
- уплотнения из термостойкого и устойчивого к воздействию агрессивных сред материала;
- верхнюю несущую базу;
- нижнюю направляющую базу;
- станину;
- комплект стяжных болтов;
- Набор опорных лап.
Такая компоновка агрегата обеспечивает максимальную интенсивность теплообмена между рабочими средами и компактные габариты устройства.
Конструкция разборного пластинчатого теплообменника
Чаще всего, теплообменные пластины изготавливаются методом холодной штамповки из нержавеющей стали толщиной от 0,5 до 1 мм, однако, при использовании в качестве рабочей среды химически активных соединений, могут использоваться титановые или никелевые пластины.
Все пластины, входящие в состав рабочего комплекта, имеют одинаковую форму и устанавливаются последовательно, в зеркальном отражении. Такая методика установки теплообменных пластин обеспечивает не только формирование щелевых каналов, но и чередование первичного и вторичного контуров.
Каждая пластина имеет 4 отверстия, два из которых обеспечивают циркуляцию первичной рабочей среды, а два других изолируются дополнительными контурными прокладками, исключающими возможность смешивания рабочих сред. Герметичность соединения пластин обеспечивается специальными контурными уплотнительными прокладками, изготовленными из термостойкого и устойчивого к воздействию активных химических соединений материала. Устанавливаются прокладки в профильные канавки и фиксируются с помощью клипсового замка.
Принцип работы пластинчатого теплообменника
Оценка эффективности любого пластинчатого ТО осуществляется по следующим критериям:
- мощности;
- максимальной температуре рабочей среды;
- пропускной способности;
- гидравлическому сопротивлению.
Исходя из этих параметров подбирается необходимая модель теплообменника. В разборных пластинчатых теплообменниках регулировать пропускную способность и гидравлическое сопротивление можно, изменяя количество и тип пластинчатых элементов.
Интенсивность теплообмена обусловлена режимом течения рабочей среды:
- при ламинарном течении теплоносителя интенсивность теплообмена минимальна;
- для переходного режима характерно увеличение интенсивности теплообмена за счет появления завихрений в рабочей среде;
- максимальная интенсивность теплообмена достигается при турбулентном движении теплоносителя.
Рабочие характеристики пластинчатого ТО рассчитываются для турбулентного течения рабочей среды.
В зависимости от расположения канавок, различают три типа теплообменных пластин:
- с «мягкими» каналами (канавки расположены под углом 600). Для таких пластин характерна незначительная турбулентность и небольшая интенсивность теплообмена, однако «мягкие» пластины обладают минимальным гидравлическим сопротивлением;
- со «средними» каналами (угол рифления от 60 до 300). Пластины являются переходным вариантом и отличаются средними показателями турбулентности и интенсивности теплопередачи;
- с «жесткими» каналами (угол рифления 300). Для таких пластин характерна максимальная турбулентность, интенсивный теплообмен и значительное увеличение гидравлического сопротивления.
Для увеличения эффективности теплообмена движение первичной и вторичной рабочей среды осуществляется в противоположном направлении. Процесс теплообмена между первичной и вторичной рабочими средами происходит следующим образом:
- Теплоноситель подается на входные патрубки теплообменника;
- При перемещении рабочих сред по соответствующим контурам, сформированным из теплообменных пластинчатых элементов, происходит интенсивная теплопередача от нагретой среды нагреваемой;
- Через выходные патрубки теплообменника нагретый теплоноситель направляется по назначению (в отопительные, вентиляционные, водопроводные системы), а остывший теплоноситель снова попадает в рабочую зону теплогенератора.
Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата
Для обеспечения эффективной работы системы необходима полная герметичность теплообменных каналов, которая обеспечивается уплотнительными прокладками.
Требования к прокладкам
Для обеспечения полной герметичности профильных каналов и предотвращения утечки рабочих сред, уплотнительные прокладки должны обладать необходимой термостойкостью и достаточной устойчивостью к воздействиям агрессивной рабочей среды.
В современных пластинчатых теплообменниках применяются следующие виды прокладок:
- этиленпропиленовые (EPDM). Применяются при работе с горячей водой и паром в температурном диапазоне от -35 до +1600С, непригодны для жирных и масляных сред;
- NITRIL прокладки (NBR) используются для работы с маслянистыми рабочими средами, температура которых не превышает 1350С;
- VITOR прокладки рассчитаны на работу с агрессивными рабочими средами при температуре не более 1800С.
На графиках представлена зависимость срока службы уплотнений от условий эксплуатации:
Что касается крепления уплотнительных прокладок, существует два способа:
- на клей;
- с помощью клипсы.
Первый способ из-за трудоемкости и длительности укладки применяется редко, кроме того, при использовании клея значительно усложняется техническое обслуживание агрегата и замена уплотнений.
Клипсовый замок обеспечивает быстрый монтаж пластин и простоту замены вышедших из строя уплотнений.
Виды пластинчатых теплообменных аппаратов и их применение
По способу соединения теплообменных пластин теплообменник может быть:
- разборной;
- паяный;
- полусварной;
- сварной.
Конструкция и принцип работы разборных пластинчатых ТО были описаны выше. Рассмотрим более подробно особенности конструкции и область применения паяных, полусварных и сварных теплообменников.
Паяный пластинчатый теплообменник
Агрегат широко используется для:
- нагрева и охлаждения рабочих сред;
- испарения;
- конденсации;
- утилизации и рекуперации тепловой энергии.
Теплообменные пластины ППТО изготавливаются из нержавеющей стали. Сборка пакета осуществляется аналогично с разборными теплообменниками, после чего производится пайка медным или никелевым припоем, в зависимости от агрессивности рабочей среды: для более агрессивных сред используется никель.
К наиболее существенным преимуществам паяных ПТО можно отнести:
- высокую надежность;
- возможность работы в широком температурном диапазоне;
- легкость и небольшие габариты;
- надежность конструкции;
- простоту монтажа и технического обслуживания;
- доступную стоимость.
Особенно хорошо паяные ПТО зарекомендовали себя в холодильных и замкнутых отопительных системах.
Полусварные пластинчатые теплообменники
Главной конструктивной особенностью полусварных теплообменников является попарное сваривание штампованных пластин, в результате чего формируется отдельный герметичный модуль. Сборка ПСПТО осуществляется также, как и разборного теплообменника, различие состоит в том, что вместо отдельных пластин используются готовые сварные модули.
Между первичными и вторичными модулями устанавливаются прокладки из термостойкой резины. Отсутствие внутренних прокладок позволяет существенно увеличить рабочее давление в системе и температуру рабочей среды.
Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам ПСПТО получили широкое распространение следующих областях:
- в системах вентиляции и кондиционирования;
- в химическом и фармацевтическом производстве;
- в пищевой промышленности;
- в системах рекуперации;
- в отопительных системах;
- в системах централизованной подачи горячей воды.
Среди наиболее значимых преимуществ данной конструкции можно выделить:
- широкий диапазон рабочих температур;
- отсутствие герметизирующих прокладок;
- инертность к агрессивным рабочим средам;
- простоту монтажа и технического обслуживания.
В отличии от сборных ПТО, полусварные агрегаты практически полностью исключают возможность неправильной сборки.
Сварные пластинчатые теплообменники
Отсутствие уплотнений является главной особенностью конструкции сварных теплообменных аппаратов. Гофрированные пластины сварены в один блок, в котором рабочая среда протекает по внутренним каналам, а нагреваемая – по внешним.
Применяются СПТО при работе с агрессивными средами при повышенных температурах и высоком давлении рабочих сред.
Конструктивные особенности сварных теплообменников обеспечивают следующие преимущества:
- компактность;
- высокий коэффициент теплопередачи;
- незначительные теплопотери;
- простоту технического обслуживания.
Отсутствие уплотнений в сварных ПТО обеспечивает полную герметичность рабочих каналов, что позволяет работать в экстремальных условиях.
Технические характеристики
Как правило, технические характеристики пластинчатого теплообменника определяются количеством пластин и способом их соединения. Ниже приведены технические характеристики разборных, паяных, полусварных и сварных пластинчатых теплообменников:
|
Рабочие параметры |
Единицы измерения |
Разборные |
Паяные |
Полусварные |
Сварные |
|
КПД |
% |
95 |
90 |
85 |
85 |
|
Максимальная температура рабочей среды |
0С |
200 |
220 |
350 |
900 |
|
Максимальное давление рабочей среды |
бар |
25 |
25 |
55 |
100 |
|
Максимальная мощность |
МВт |
75 |
5 |
75 |
100 |
|
Средний период эксплуатации |
лет |
20 |
20 |
10 — 15 |
10 — 15 |
Исходя из приведенных в таблице параметров определяют необходимую модель теплообменника. Помимо этих характеристик, следует учесть тот факт, что полусварные и сварные теплообменники больше приспособлены к работе с агрессивными рабочими средами.
Для чего нужен теплообменник в отопительной системе
Объяснить наличие теплообменника в отопительной системе довольно просто. Большинство систем теплоснабжения в нашей стране спроектировано таким образом, что температура теплоносителя регулируется в котельной и подается нагретая рабочая среда непосредственно в радиаторы, установленные в квартире.
При наличии теплообменника, рабочая среда из котельной отпускается с четко определенными параметрами, например, 1000С. Попадая в первичный контур, нагретый теплоноситель не поступает в отопительные приборы, а нагревает вторичную рабочую среду, которая и попадает в радиаторы.
Преимущество такой схемы заключается в том, что регулировка температуры теплоносителя осуществляется на промежуточных индивидуальных тепловых станциях, откуда и подается потребителям.
Достоинства и недостатки
Широкое распространение пластинчатых теплообменников обусловлено следующими достоинствами:
- компактными габаритами. За счет использования пластин существенно увеличивается площадь теплообмена, что снижает общие габаритные размеры конструкции;
- простотой монтажа, эксплуатации и технического обслуживания. Модульная конструкция агрегата позволяет легко разобрать и промыть требующие очистки элементы;
- высоким КПД. Производительность ПТО составляет от 85 до 90%;
- доступной стоимостью. Кожухотрубные, спиральные и блочные установки, при сходных технических характеристиках, стоят значительно дороже.
Недостатками пластинчатой конструкции можно считать:
- необходимость заземления. Под действием блуждающих токов в тонких штампованных пластинах могут образовываться свищи и другие дефекты;
- необходимость использования качественных рабочих сред. Поскольку поперечное сечение рабочих каналов небольшое, применение жесткой воды или некачественного теплоносителя может привести к засору, что снижает интенсивность теплопередачи.
Схемы обвязки пластинчатого теплообменника
Существует несколько способов подключения ПТО к отопительной системе. Наиболее простым принято считать параллельное включение с регулировочным клапаном, принципиальная схема которого приведена ниже:
Схема параллельного подключения ПТО
К недостаткам такого подключения можно отнести повышенную нагрузку на отопительный контур и небольшую эффективность нагрева воды при значительной разности температур.
Параллельное подключение двух теплообменников в двухступенчатую схему обеспечит более продуктивную и надежную работу системы:
Схема двухступенчатого параллельного подключения
1 – пластинчатый теплообменник; 2 – температурный регулятор; 2.1 – клапан; 2.2 – термостат; 3 – насос циркуляционный; 4 – счетчик расхода горячей воды; 5 – манометр.
Нагревающей средой для первой ступени служит обратный контур отопительной системы, а в качестве нагреваемой среды – холодная вода. Во втором контуре нагревательной средой служит теплоноситель из прямой магистрали отопительной системы, а в качестве нагреваемой среды – предварительно подогретый теплоноситель из первой ступени.
Инструкция по эксплуатации
К каждому заводскому пластинчатому теплообменнику обязательно прилагается подробная инструкция по эксплуатации, содержащая всю необходимую информацию. Ниже будут приведены некоторые основные положения, касающиеся всех типов ПТО.
Установка ПТО
- Место расположения агрегата должно обеспечивать свободный доступ к основным узлам для проведения технического обслуживания.
- Крепление подающих и отводящих магистралей должно быть жестким и герметичным.
- Устанавливать теплообменник следует на строго горизонтальную бетонную или металлическую основу, обладающую достаточной несущей способностью.
Пуско-наладочные работы
- Перед запуском агрегата необходимо проверить его герметичность согласно рекомендациям, приведенным в техническом паспорте изделия.
- При первичном запуске установки скорость повышения температуры не должна превышать 250С/ч, а давление в системе 10 Мпа/мин.
- Порядок проведения и объем пуско-наладочных работ должны четко соответствовать приведенному в паспорте агрегата перечню.
Эксплуатация агрегата
- В процессе использовании ПТО не допускается превышение температуры и давления рабочей среды. Перегрев или повышение давления могут привести к серьезным поломкам или полному выходу из строя агрегата.
- Для обеспечения интенсивного теплообмена между рабочими средами и увеличения КПД установки необходимо предусмотреть возможность очистки рабочих сред от механических примесей и вредных химических соединений.
- Значительно продлить срок службы устройства и увеличить его производительность позволит регулярное проведение технического обслуживания и своевременная замена поврежденных элементов.
Промывка пластинчатого теплообменника
Функциональность и работоспособность агрегата в значительной степени зависит от качественной и своевременной промывки. Частота промывки обусловлена интенсивностью работы и особенностями технологических процессов.
Методика проведения очистных работ
Образование накипи в теплообменных каналах является наиболее распространенным видом загрязнения ПТО, ведущим к снижению интенсивности теплообмена уменьшению общего КПД установки. Удаление накипи производится с помощью химической промывки. Если помимо накипи присутствуют другие виды загрязнения, необходимо произвести механическую очистку пластин теплообменника.
Химическая промывка
Метод применяется для очистки всех типов ПТО, и эффективен при незначительном загрязнении рабочей зоны теплообменника. Для проведения химической очистки не требуется разборка агрегата, что позволяет значительно сократить время проведения работ. Кроме того, для очистки паяных и сварных теплообменников другие методы не применяются.
Химическая промывка теплообменного оборудования производится в следующей последовательности:
- специальный моющий раствор вводится в рабочую зону теплообменника, где под воздействием химически активных реагентов происходит интенсивное разрушение накипи и других отложений;
- обеспечение циркуляции моющего средства по первичному и вторичному контурам ТО;
- промывка теплообменных каналов водой;
- слив чистящих препаратов из теплообменника.
В процессе проведения химической очистки особое внимание следует уделить окончательной промывке агрегата, поскольку химически активные компоненты моющих средств могут разрушить уплотнения.
Наиболее распространенные виды загрязнений и способы очистки
В зависимости от используемых рабочих сред, температурных режимов и давления в системе, природа загрязнений может быть различной, поэтому для эффективной очистки необходимо правильно подобрать моющее средство:
- очистка от накипи и металлических отложений используются растворы фосфорной, азотной или лимонной кислоты;
- для удаления оксида железа подойдет ингибированная минеральная кислота;
- органические отложения интенсивно разрушаются гидроксидом натрия, а минеральные – азотной кислотой;
- жировые загрязнения удаляют с помощью специальных органических растворителей.
Поскольку толщина теплообменных пластин составляет всего 0,4 – 1 мм, особое внимание следует уделять концентрации активных элементов в моющем составе. Превышение допустимой концентрации агрессивных компонентов может привести к разрушению пластин и уплотнительных прокладок.
Широкое применение пластинчатых теплообменников в различных отраслях современной промышленности и коммунального хозяйства обусловлено высокой производительностью, компактными габаритными размерами, простотой монтажа и технического обслуживания. Еще одним преимуществом ПТО является оптимальное соотношение цена/качество.
Теплообменник – сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной. Простым устройством считается комнатный радиатор с водным источником тепла.
От промежуточного материала в системе, то есть теплообменника, зависит степень проводимости тепла, лучшие показатели проводимости у серебра и меди. Медь используется, естественно, чаще. Передача тепла у нее почти в 8 раз выше, чем например, у стали, пластик во много раз еще хуже.
Принцип работы
Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.
В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел. При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки.
К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.
Плюсы и минусы
К явным преимуществам теплообменника можно отнести:
- простоту его изготовления и установки;
- отопление можно сделать комбинированным, кроме обогрева установить водяную систему отопления;
- топливо для устройства может быть разнообразным: твердым, газо – жидкообразным;
- приборы красивы внешне, можно придать интерьеру национальный стиль.
Недостатков у теплообменника два:
- отсутствует автоматический контроль за нагревом носителя;
- КПД не слишком высок.
Теплообменник с использованием трубной доски
Виды теплообменников
Теплообменники в зависимости от своего назначения бывают охладительными и нагревательными:
- Охладительное устройство контактирует с жидкостью или холодным газом, остужая при этом горячий теплоноситель.
- Нагревательное устройство с разогретым газом, или жидкостью отдает тепло циркулирующим потокам холодной жидкости, газа, происходит обмен.
Конструктивно теплообменники бывают:
- поверхностными, при контактах сред через промежуточную поверхность;
- регенеративными, при подаче к насадке то холодной, то горячей воды за счет нагревания и охлаждения регулируется и поддерживается температурный режим;
- смесительными, подача сред из одной в другую путем их смешивания.
Поверхностные теплообменники могут иметь разную форму, бывают:
- пластинчатыми, состоящими из множества пластин с проходящей жидкостью через их лабиринты;
- в виде змеевиков, тонких трубок, закрученных в спираль;
- труба в трубе, состоящих из двух трубок разных по диаметру и размещенных одна в другой.
Как сделать обменник своими руками
- Для теплообменника с емкостью потребуется бак, пара трубок из меди. Можно использовать листовую сталь в толщину 2,5- 3 мм, сварить из нее резервуар нужногО объема.
- Установите емкость от пола не менее 1 метра, от печи – не менее 3 метров.
- Проделайте два отверстия справа, ближе к конструкции и слева – наверху.
- Подведите к печи нижний отвод, под наклоном в 2- 3 градуса.
- Подключите верхний отвод под углом в 20 гр., только в обратную сторону.
- Врежьте в нижний отвод на выходе кран для слива воды из бака.
- Внизу еще один кран для слива воды из всей системы.
- Проверьте конструкцию, она должна быть герметичной, можно заполнить водой и под легким напором выявить места протечки, устранить их.
Необходимые материалы, инструменты чертежи
Для теплообменника стоит подобрать:
- Емкость на 90 -110 литров.
- Анод.
- Медную трубку в длину до 400 см для термонагревателя. Если нет медной трубы, можно воспользоваться алюминием, металлопластом, лишь бы хорошо гнулся.
- Регулятор мощности для регулирования подачи тепла.
Не нужно изготавливать змеевик из стали, материал плох на теплоотдачу не важно гнется, воздух нагревается благодаря меди во много раз быстрее. При использовании стали дополнительно потребуется трубогиб.
Пошаговое руководство
Изготовление бесканального теплообменника
- Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
- Установите бак к началу системы отопления.
- Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
- Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
- Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
- Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
- Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
- Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
- Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
- Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
- Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
- Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
- Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
- Закройте герметично все элементы.
- Наполните бак водой, теплообменник готов.
Изготовление разных видов теплообменника
Водяной
Устройство имеет два сектора, нагревающих друг друга. Циркуляция воды при большой мощности происходит по замкнутому контуру в резервуаре отопительной системы, где нагревается до 180 гр. После обтекания установленных трубок вода направляется в основную систему, где температура нагрева увеличивается.
Для изготовления водяного теплообменика приготовьте:
- Емкость в форме стального бака. Установите ее к началу системы. Для водной циркуляции нужны 2 ответвления из труб, нижнее – для входа холодной воды, верхнее – для входа горячей.
- Проверьте бак на герметичность.
- Разместите медные трубчатые спирали внутри бака, 4 метра трубы на 100 литров бака хватит вполне.
- Подсоедините к медной трубке регулятор мощности.
- Чтобы перепады давления и температуры не разрушили емкость, установите анод ближе к нагревательном элементу.
- Запаяйте герметично бак.
- Наполните водой.
- Проверьте систему в работе.
Пластинчатый
Цельный блок конструкции состоит их поочередно размещенных пластин с горячими и холодными средами. Смешивания сред не происходит, поскольку уплотнитель резиновый и многослойный. Пластинчатые виды сложны для собственноручного изготовления, важна герметичность внутренних платин, а для этого нужно специальное оборудование.
Труба в трубе
Обменник состоит из большой трубы и меньшей по диаметру, вставленной внутрь. Среды перемещаются по меньшей трубе, для охлаждения подаются во внешнюю трубу. Конструкция:
- проста в изготовлении;
- легко чистится;
- долговечна;
- применима к любому теплоносителю;
- в отличие от пластинчатой трубы может работать под давлением;
- изменив размеры труб, можно подобрать оптимальную скорость для движения жидкости.
Чтобы трубы не влетели вам в копеечку, тщательно рассчитывайте расход материала.
Для изготовления конструкции подберите две медных трубки по диаметру одна больше другой на 4 мм для зазора:
- Приварите боковой стороной тройник к обеим сторонам наружной трубы.
- Вставьте меньшую по диаметру трубку, приварите торцы большой трубки, зафиксируйте положение меньшей трубы.
- приварите короткие трубки к тройникам на выходе, по ним будет передвигаться жидкость.
- При использовании стального материала, увеличьте площадь поверхности, соберите батарею из обменников в отдельности.
- Соедините трубки отрезками, приварите поочередно к обоим тройникам, чтобы получилась змейка.
Воздушный
Воздушный теплообменник состоит из радиатора и вентилятора. Вентилятор охлаждает потоки воздуха, разгоняет их по всей системе вентиляции. Данные вид обменника устанавливают в зданиях администрации, для общественных целей.
Теплообменник своими руками
Как сделать бустер для промывки теплообменника
Бустер состоит из резервуара, насоса для циркуляции воды и электронагревательного элемента. Не нужно разбирать котел отопления для промывки, достаточно отсоединить патрубки, к одному из них подсоединить шланг с нагнетанием через него химического раствора внутрь агрегата. Через другой патрубок раствор будет выливаться, но к нему тоже нужно подсоединить шланг.
Из химических реагентов в основном используется соляная, серная кислота, может заливаться фосфорная, азотная.
Промыть теплообменник не сложно, но соблюдать технику безопасности необходимо, то есть отключить сначала прибор от источника питания, будь то газ, вода, электроэнергия. Демонтаж нужно производить осторожно, поврежденный уплотнитель может привести к протечке конструкции, оборудование быстро выйдет из строя.
Советы и рекомендации
- Теплообменник важно правильно спроектировать, рассчитать экономическую эффективность, процент гидравлики, обозначить потери тепла, рассчитать конструкцию по геометрическим параметрам агрегата и его узлов, рассчитать тепловую изоляцию устройства.
- Выбирайте конструкцию для изготовления своими руками по-проще, сделать заводской агрегат практически невозможно.
- Присоединить теплообменник к системе можно при помощи штуцеров, один поставить внизу для входа холодной воды, второй сверху для входа горячей.
- При установке обменника ставьте трубы под уклоном согласно схеме.
- При установке агрегата к печи и использования для топки угля в качестве материала для обменника лучше подобрать чугун, он долговечный, непрогораемый.
- Для изготовления обменника своими руками возьмите любую модель для примера и следуйте ее параметрам.
- При использовании печи в целях обогрева и водоснабжения обменник должен забирать на себя не более десятой части вырабатываемого тепла.
- Пеллеты – хорошее горючее и дешевое по цене, не выделяется сажа, для чистоты очень важно.
- Проверьте швы у обменника, нельзя допустить их течи, под давлением или высокими температурами в негодность может прийти вся конструкция.
- Правильно производите расчеты, иначе труды дорого вам обойдутся.
- Теплообменник по типу труба в трубе легко чистится, долго служит, просто изготовляется, может работать под давлением. Считается самым приемлемым вариантом при собственноручном изготовлении.
Как видите изготовить теплообменник самостоятельно не трудно. Для простой конструкции достаточно бака, двух медных трубок разных по диаметру, змеевика и вентилятора. За счет устройства можно не только обогреть помещение, но и охладить его.
Вещь, подобно обменнику в той, или иной форме имеется практически в каждом доме. Подойдите к работе конструктивно и обстоятельно, изготовьте чертежи, определитесь с выбором материала, следуйте вышеописанной инструкции по изготовлению, сборке и подключению устройства.
При желании и последовательных действиях соберете конструкцию не хуже магазинной, в доме будет тепло и уютно, а устройство – работать безотказно в течение длительного времени.
Статья была полезна?
0,00 (оценок: 0)
устройство, виды, производители, плюсы и минусы
Содержание статьи:
Теплообменник для отопления представляет собой техническое устройство, передающее тепло между горячей и холодной средой. Приборы этого типа, применяемые для отопительных систем, делятся на несколько категорий в зависимости от принципа работы, взаимодействия сред, способа передачи тепла, а также направления движения носителя и потребителя тепла. При выборе теплообменного аппарата для дома или бани учитывают особенности конкретной системы отопления, плюсы и минусы прибора, его конструкцию и дополнительный функционал.
Устройство и принцип работы теплообменника
Принцип движения теплоносителя в теплообменнике пластинчатого типа
Конструкция теплообменного прибора напрямую зависит от его типа. Современные приборы для обогрева состоят из двух прижимных плит с отверстиями, к которым подключаются дополнительные элементы трубопровода. Носитель и потребитель тепла также поступают внутрь прибора благодаря наличию отверстий. Принцип работы теплообменника достаточно простой, его можно рассмотреть на примере пластинчатого агрегата. Поток тепла в таком приборе влияет на гофрированный слой в нем, постепенно набирающий скорость в процессе работы.
После запуска первого этапа среды начинают перемещаться навстречу друг другу с обеих сторон во избежание смешивания. На пластинах, расположенных параллельно, формируются рабочие каналы, во время перемещения по ним в каждой среде происходит тепловой обмен, в результате чего тепло выходит за пределы агрегата. В домашних или банных пластинчатых агрегатах внутренние потоки могут идти по схеме одноходового или многоходового типа с учетом технических характеристик и конкретных условий.
Перед выбором прибора полезно почитать информацию о том, для чего нужен теплообменник, узнать о типах агрегата, правилах его монтажа и эксплуатации.
Виды по принципу работы
Принцип работы и устройство смесительного теплообменника
По способу взаимодействия сред тепловые обменники могут быть поверхностными и смесительными. Схема подключения смесительного теплообменника считается более сложной.
Смесительные
В основе работы смесительных агрегатов лежит контакт двух веществ и смешивание потребителя и носителя тепла. Смесительный теплообменник для отопления делится на несколько категорий, сюда входят градирни с дымоходом, паровые барботеры, а также конденсаторы барометрического типа и сопловые подогреватели.
Поверхностные
Схема работы поверхностного теплообменника
Поверхностный теплообменник работает в котельной за счет передачи тепла сквозь контактную поверхность. Это могут быть пластины или труба в зависимости от типа прибора. Среды внутри таких агрегатов не смешиваются между собой, в чем заключается их главное отличие от смесительных аналогов.
По принципу передачи тепла поверхностные тепловые обменники делятся на два типа: регенеративные и рекуперативные.
- Принцип действия рекуперативного теплообменника основан на непрерывной передаче тепла сквозь контактную поверхность. Таким образом работают многие приборы пластинчатого типа.
- Стандартный или вторичный регенеративный агрегат предназначен для охлаждения и нагревания воздуха. В этих устройствах движение носителя и потребителя тепла происходит в периодическом режиме. Такие установки часто применяются в офисных многоэтажных зданиях.
Рекуперативные приборы делятся на две категории в зависимости от поверхности. Она может быть изготовлена из труб, такой вариант предназначен для работы в условиях высоких перепадов давления. Приборы с листовой поверхностью более компактны и имеют небольшой вес, поэтому монтаж теплообменника этого типа почти не доставляет проблем.
Кожухотрубные
Кожухотрубной прибор изготовлен из ребристых труб, увеличивающих площадь поверхности, которая передает тепло. Он может иметь конструкцию, включающую трубные решетки, с жесткой сцепкой всех деталей и элементов. Решетки в таком устройстве привариваются к стенкам корпуса, на сцепке к нему прикрепляются трубы. Конструкция с плавающей головкой считается более совершенной, аппараты этого типа стоят дороже, но считаются более практичными.
Погружные
Приборы такого типа часто устанавливают в многоэтажках. В них установлен змеевик в форме цилиндра, размещенный в сосуде с жидкостью. За счет простой конструкции время на отдачу тепла заметно сокращается.
Спиральные
Обвязка такого теплообменника состоит из металлических листов, скрученных в спираль и закрепленных на крене. Агрегатам этого типа нужна хорошая герметизация. Также нужно учесть, что установка спирального теплообменника требует специальных навыков. Спиральные приборы не используют в системах с давлением более 10 кгс/см2.
Пластинчатые
Пластинчатые приборы заслуженно считаются наиболее совершенными и идеально подходят как для частных домов, так и для производственных помещений. Они не доставляют проблем во время сборки и чистки, имеют минимальную степень сопротивления гидравлике. Схема подачи рабочей среды в них может осуществляться тремя способами: прямоточным, смешанным и противоточным.
-
- Погружной
-
- Спиральный
-
- Пластинчатый
-
- Кожухотрубный
Достоинства и недостатки
Современные агрегаты просты в обслуживании и не доставляют проблем во время разбора и промывания устройства. Пластинчатые теплообменники, которые устанавливают чаще всего, загрязняются медленнее за счет повышенной турбулентности и качественной полировки.
Тепловые агрегаты от ведущих производителей служат дольше по сравнению с водяными бойлерами, котлами ГВС и печами для домов и гаражей. Средний срок службы агрегата составляет около 10-20 лет. У большинства устройств практически нет недостатков за исключением необходимости чистить прибор по мере его загрязнения. Чтобы сократить скопление грязи внутри устройства, нужно всегда использовать качественный теплоноситель.
Правила выбора
Виды теплоносителей, используемых для систем отопления
В список основных критериев, на которые необходимо обращать внимание при выборе, входит:
- тип и качество применяемого теплового носителя;
- простота разборки и сборки;
- тип передачи тепла;
- возможность наращивать объем мощности в процессе эксплуатации.
Пластинчатые обменники чаще используют для систем охлаждения и подогрева холодильников и бассейнов, спиральные применяют в различных сферах промышленности, горизонтальные лучше подходят в качестве устройств подогрева.
Эксплуатация и уход
Своевременный осмотр, профилактика и замена деталей помогут сэкономить на ремонте и покупке нового прибора. На работе агрегата негативно сказывают процессы коррозии и эрозии деталей, фрикционный износ во время повышенной вибрации, а также воздействие высоких температур.
Если не устранить проблемы вовремя, конструкция может выйти из строя. Очистку устройства можно проводить самостоятельно или доверить ее специалисту.
Популярные производители
Теплообменники Астера отечественного производства
На российском рынке хорошо зарекомендовали себя разборные и паяные тепловые обменники от брендов РИДАН и ASTERA, отличающиеся высоким уровнем качества и доступностью необходимых запасных элементов.
Из зарубежных брендов покупатели чаще выбирают дизельные и стандартные устройства от ALFA LAVAL, DANFOSS и SONDEX.
При выборе агрегата нужно учитывать особенности системы в целом, смету, если речь идет о проекте, требования по количеству кВт, а также другие необходимые параметры.
Наличие теплой воды — нормальное требование для комфортного существования. Вот только далеко не везде есть возможность подключиться к централизованному источнику горячей воды. В большинстве частных домов и в некоторых многоэтажках приходится заботиться об этом самостоятельно. Один из вариантов — использовать теплообменник для горячей воды от отопления. Во всяком случае, в отопительный сезон будете с горячей водой.
Принцип работы
Теплообменники для приготовления воды ГВС работают по бесконтактному принципу. Устройство их может быть разным, но принцип действия не отличается — работают они по принципу теплопередачи. Есть нагретый теплоноситель (в данном случае из системы отопления), который подается в трубы/каналы теплообменника. Горячий теплоноситель отдает часть тепла трубкам, по которым течет. По другим, параллельно расположенным каналам, течет вода, которую необходимо нагреть. Контактируя с нагретыми теплоносителем стенками, она нагревается. Именно так и работает теплообменник для горячей воды от отопления.
Принципиальная схема использования теплообменника для подготовки горячей воды от отопления
Чтобы нагрев был эффективным, теплообменник должен быть сделан из материала с высокой теплопроводностью. Обычно это металлы — медь, нержавеющая сталь. Медь — дорогой металл, но имеет отличную теплопроводность. Нержавеющая сталь хуже проводит тепло, но за счет прочности стенки могут быть очень тонкими, что делает такие теплообменники тоже эффективными.
Как использовать теплообменники для получения ГВС от отопления
Есть несколько возможностей нагревать воду для бытовых нужд при помощи теплообменника и отопления:
- Нагрев проточной воды. Недостаток — ограниченные возможности по расходу горячей воды, отсутствие запаса, сложность реализации поддержания стабильной температуры (надо организовывать узел подмеса или ставить контроллер). Достоинства — требуется мало места, малое количество компонентов.
- Нагрев воды в какой-то емкости. Теплообменник для горячей воды от отопления опускается в какую-то емкость, заполненную водой. По сути, это уже бойлер косвенного нагрева. Но в нем установлен теплообменник и подключается он к ГВС. Но речь сейчас не о них, так что не в этой статье.
Самый элементарный теплообменник — труба, по которой бежит теплоноситель
Виды теплообменников для горячей воды
Вообще, существует много конструкций теплообменников, так как они используются часто, в различных устройствах. Поговорим подробнее о наиболее доступных, надежных и эффективных. Для бытовых целей используются два вида:
- Пластинчатые (паянные или разборные).
- Кожухотрубные.
Теплообменник для горячей воды от отопления: в частном секторе используются два типа — пластинчатые (слева) и кожухотрубные (справа)
В них тепловые среды — теплоноситель от системы отопления и вода из ХВС (холодного водоснабжения) не смешиваются. Каналы, по которым они протекают, между собой никак не связаны. Поэтому при закачке на подогрев воды питьевого качества, такую же и получаем на выходе.
Пластинчатые
Пластинчатый теплообменник для горячей воды от отопления состоит из нескольких металлических пластин с выдавленными ходами. Собираются они в зеркальном отражении, так что получаются изолированные друг от друга каналы для циркуляции жидкостей. Пластины изготавливают методом штамповки из листового металла. Толщина — до 1 мм. Металл, как правило, нержавеющая антикоррозионная сталь, но есть и из титана, специальных сплавов.
Каналы на пластинах чаще всего делают в виде равносторонних треугольников с разными углами. Чем острее угол, тем быстрее движется жидкость, чем тупее, тем больше сопротивление и медленнее движение. По схеме движения сред по каналам, пластины бывают одноходовыми и многоходовыми. В первых направление движения сред не меняется от начала и до конца. Еще их отличительная особенность — среды движутся в противоток (для большей эффективности).
В многоходовых пластинчатых теплообменниках каналы расположены так, что среды меняют направление движения по нескольку раз. Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла (высокий КПД). В многоходовых теплообменниках можно добиться небольшой разницы в температурах обоих жидкостей.
По способу соединения бывают двух типов — разборными и паянными. Пластины разборных пластинчатых теплообменников соединяются при помощи специальных эластичных прокладок (из резины, фторопласта). Для обеспечения герметичности каналов, они стягиваются металлическими стержнями-стяжками. Для стабилизации в конструкции присутствуют две массивные плиты — неподвижная и подвижная. На неподвижной закреплены стержни, на них нанизываются пластины с ходами. Чем их больше, тем больше мощность, больше передаваемая теплота. Последней устанавливается подвижная пластина, на стяжки накручиваются гайки, зажимаются до герметичности каналов. Благодаря такой конструкции, эти теплообменники можно разобрать, прочистить, добавить или убрать пластины. И в этом достоинство этой конструкции. Недостаток — пластинчатый теплообменник для горячей воды от отопления имеет больший вес и размер (если сравнивать с паянными).
Два вида пластинчатых теплообменных устройств — паяный (слева) и разборной (справа)
Паянные пластинчатые теплообменники собираются на заводе. Нержавеющие пластины свариваются в аргонной среде, что позволяет избежать коррозии в местах сварки. Паянные пластинчатые теплообменники неразборные, в связи с чем могут возникнуть сложности с промывкой. Их преимущество — более компактные размеры и меньший вес, так как нет необходимости в стабилизирующих плитах.
У каждого теплообменника есть входы и выходы для подключения теплоносителя (от отопления) и воды. Эти выходы могут быть в виде фланца, трубы под сварку, резьбового соединения. Они позволяют подключить теплообменник для горячей воды от отопления к трубам любого типа.
Кожухотрубные
Кожухотрубные теплообменник для горячей воды от отопления проще по конструкции, но менее эффективны, из-за чего, для обеспечения необходимой температуры, должны иметь солидные размеры. Низкая эффективность, большие размеры и материалоемкость — это причины, по которым в быту они используются реже. Но их конструкция надежней — они выдерживают суровые условия эксплуатации. Так что в промышленности чаще применяется именно этот вид теплообменных агрегатов.
Кожухотрубные теплообменники представляют собой трубу-кожух, внутри которой уложены более мелкие трубки. Обычно это медные трубки, но могут быть и из другого материала, причем не только из металла.
Кожухотрубный теплообменник для ГВС — устройство и принцип работы
По тонким трубкам движется нагреваемая вода, которая подается затем в краны. Теплоноситель из системы отопления движется по пространству внутри кожуха, которое не занято трубками с подогреваемой водой. Направление движения — в противоток. Этим обеспечивается большая теплоотдача. Но стоит сказать, что общее КПД таких установок ниже, чем пластинчатых.
Схемы подключения
Кроме типа теплообменника, надо выбрать еще и способ его подключения. Есть несколько типовых схем. В любом случае, два выхода подключаются к отоплению, один — к холодному водоснабжению, один — к разводке горячей/подогретой воды.
Параллельная (стандартная)
В самом простом случае теплообменник для горячей воды от отопления подключают параллельно существующей системы. Такая схема проще всего в реализации, но для достаточного нагрева необходимо, чтобы теплоноситель двигался активно. То есть, обязательно в подаче теплоносителя наличие циркуляционного насоса. В системах с естественной циркуляцией такой тип установки малоэффективен.
Теплообменник для горячей воды от отопления: схема параллельного подключения
При монтаже, подача теплоносителя всегда подключается к верхнему патрубку, а обратка — к нижнему. При подключении воды ситуация противоположная — холодная вода подключается в нижний патрубок, гребенка горячей — к верхнему.
Схема обвязки теплообменника для ГВС от отопления
Простейшая схема обвязки содержит отсечные краны на всех четырех патрубках — для возможности отключения, чистки, технического обслуживания. Также на входе от отопления устанавливается грязевик — фильтр с мелкой сеткой. Так как зазоры в теплообменнике совсем небольшие, попадание окалины либо других загрязнений может вызвать закупорку каналов. Такой же фильтр желательно установить на вводе холодной воды — дольше будет работать оборудование.
Данную схему можно усовершенствовать, сделав рециркуляцию горячей воды в гребенке ГВС (закольцовывают после последней точки разбора). При таком построении, тепло неиспользуемой горячей воды не пропадает, а используется: вода из гребенки ГВС подмешивается к холодной воде из водопровода. На подогрев поступает уже не совсем холодная, а теплая. Теплообменник для горячей воды от отопления только доводит ее до требуемой температуры.
Обвязка с контуром рециркуляции ГВС
При разборе нагретой воды, на подогрев идет преимущественно вода из трубы холодного водоснабжения. Когда разбора нет, по кругу насос «гоняет» теплую, нагрузка на котел отопления совсем небольшая.
Управление температурой происходит при помощи датчика и регулирующего клапана, установленного на обратке (можно и на подачу поставить). Показания с датчика (температура воды в выходной ветке на ГВС) поступают на прибор управления. По результатам сравнения с выставленными данными, регулируется интенсивность потока теплоносителя, тем самым регулируется интенсивность нагрева.
Двухступенчатая
Всем хороши описанные выше схемы, кроме того, что для нагрева должен проходить большой поток теплоносителя. Иначе вода не успеет прогреться. Второй недостаток — приходится «заворачивать» поток теплоносителя из системы отопления. При большом расходе и недостаточной мощности отопительного котла, в холода могут быть заметны понижения температуры. Для более рационального использования тепла придумали двухступенчатую систему подключения теплообменников.
Один из вариантов двухступенчатого подключения теплообменников
В данном случае первичный нагрев идет от обратного трубопровода отопления. Тем самым более рационально используются энергоносители. Доводится температура до нормы при помощи повторного нагрева, но уже от теплоносителя, который идет на подачу. Подключить теплообменник для горячей воды от отопления можно параллельно — как на верхней схеме. Второй вариант представлен на нижней — в разрыв подающей трубы от системы отопления.
Вариант двухступенчатого нагрева
При использовании второй схемы, первичный нагрев происходит от обратки. Нагретая в этом теплообменнике вода подается на второй, установленный на подаче. Тут она доводится до нужной температуры и уходит потребителю.
Есть еще схема двуступенчатого нагрева с использованием тепла от рециркуляции горячей воды. В этом случае рационально используется тепло ранее нагретой воды.
Первичный нагрев — от рециркуляции горячей воды, окончательный — от системы отопления
При использовании любой из этих схем, нагрузка на котел значительно снижается. Утилизируется то тепло, которое раньше не использовалось. Тем самым эти схемы помогают экономить на энергоносителях.
Для нормальной работы теплообменника, подключенного по любой из схем, при монтаже необходимо соблюдать технологические требования. Обязательно соблюдение уклона труб ГВС в сторону точек разбора. Если трасса проходит над дверью, в высшей точке ставят воздухоотводчик. Кроме того, при длинной трассе, необходимы дополнительные автоматические или ручные устройства для сброса воздуха (воздухоотводчики). В противном случае могут быть проблемы с подачей воды.
Страница не найдена | MIT
Перейти к содержанию ↓- образование
- Исследовательская работа
- новаторство
- Прием + помощь
- Студенческая жизнь
- Новости
- Alumni
- О MIT
- Больше ↓
- Прием + помощь
- Студенческая жизнь
- Новости
- Alumni
- О MIT
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Посмотреть больше результатов
Предложения или отзывы?
,ТЕПЛООБМЕННИКОВ
Теплообменник — это устройство, используемое для передачи тепла между двумя или более жидкостями. Жидкости могут быть однофазными или двухфазными и, в зависимости от типа теплообменника, могут быть разделены или находятся в непосредственном контакте. Устройства, использующие источники энергии, такие как стержни ядерного топлива или нагреватели, обычно не рассматриваются в качестве теплообменников, хотя многие принципы, используемые в их конструкции, одинаковы.
Чтобы обсудить теплообменники, необходимо предусмотреть некоторую форму категоризации.Есть два подхода, которые обычно принимаются. Первый рассматривает конфигурацию потока внутри теплообменника, а второй основан на классификации типа оборудования, главным образом по конструкции. Оба рассматриваются здесь.
Классификация теплообменников по конфигурации потока
Существует четыре основных конфигурации потока:
На рисунке 1 показан идеализированный противоточный теплообменник, в котором две жидкости текут параллельно друг другу, но в противоположных направлениях.Этот тип организации потока обеспечивает наибольшее изменение температуры обеих жидкостей и, следовательно, является наиболее эффективным (где эффективность — это количество фактически переданного тепла по сравнению с теоретическим максимальным количеством тепла, которое может быть передано).
Рис. 1. Противоток.
В теплообменниках с прямоточным потоком потоки текут параллельно друг другу и в том же направлении, как показано на фиг.2. Это менее эффективно, чем противоточный поток, но обеспечивает более равномерную температуру стенок.
Рисунок 2. Поток тока.
Теплообменники с поперечным потоком являются промежуточными по эффективности между противотоком и теплообменниками с параллельным потоком. В этих единицах потоки текут под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 3.
Рис. 3. Перекрестный поток.
В промышленных теплообменниках часто встречаются гибриды вышеуказанных типов потока. Примерами этого являются комбинированные теплообменники с противотоком и противотоком и многопроходные теплообменники.(См., Например, рисунок 4.)
Рис. 4. Поперечный / встречный поток.
Классификация теплообменников по конструкции
В этом разделе теплообменники классифицируются в основном по их конструкции, Garland (1990) (см. Рисунок 5). Первый уровень классификации заключается в разделении типов теплообменников на рекуперативные или регенеративные. Рекуперативный теплообменник имеет отдельные пути потока для каждой жидкости, и жидкости текут одновременно через теплообменник, обмениваясь теплом через стену, разделяющую пути потока.Регенеративный теплообменник имеет один путь потока, через который попеременно проходят горячие и холодные жидкости.
Рисунок 5. Классификации теплообменников.
Регенеративные теплообменники
В регенеративном теплообменнике путь потока обычно состоит из матрицы, которая нагревается, когда через нее проходит горячая жидкость (это называется «горячим ударом»). Это тепло затем выделяется холодной жидкости, когда она проходит через матрицу («холодный удар»).Регенеративные теплообменники иногда называют емкостными теплообменниками . Хороший обзор регенераторов предоставлен Walker (1982).
Регенераторы в основном используются в системах рекуперации тепла газ / газ на электростанциях и в других энергоемких отраслях промышленности. Два основных типа регенератора: статический и динамический. Оба типа регенераторов являются переходными в работе, и если в их конструкции не уделяется большое внимание, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков.Однако использование регенераторов в будущем, вероятно, увеличится, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и рекуперировать более низкосортное тепло. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специализированных применений, рекуперативные теплообменники встречаются чаще.
Рекуперативные теплообменники
Существует много типов рекуперативных теплообменников, которые в целом можно сгруппировать в непрямой контакт, прямой контакт и специальные. Непрямые контактные теплообменники разделяют теплообменные жидкости, используя трубки или пластины и т. Д., Прямые контактные теплообменники не разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, и фактически зависят от жидкостей, находящихся в тесном контакте.
В этом разделе кратко описаны некоторые из наиболее распространенных типов теплообменников, и они расположены в соответствии с классификацией, приведенной на рисунке 5.
В этом типе пары разделены стенкой, обычно металлической. Примерами этого являются трубчатые теплообменники, см. Рисунок 6, и пластинчатые теплообменники, см. Рисунок 7.
Трубчатые теплообменники очень популярны благодаря гибкости, которую конструктор должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур.Трубчатые теплообменники можно подразделить на ряд категорий, из которых кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным.
Кожухотрубный теплообменник состоит из нескольких трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. Рисунок 8 иллюстрирует типичную единицу, которая может быть найдена на нефтехимическом заводе. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне труб, а вторая жидкость течет по трубам. Жидкости могут быть однофазными или двухфазными и могут протекать параллельно или поперечно / противоточно.Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:
Передний конец — это место, где жидкость попадает в трубную обмотку теплообменника.
Задний конец — это место, где жидкость в трубке покидает теплообменник или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими проходами в трубе.
Пучок трубок — состоит из трубок, листов трубок, перегородок, рулевых тяг и т. Д. Для удержания пучка вместе.
Оболочка — содержит трубный пучок.
Популярность кожухотрубных теплообменников привела к разработке стандарта для их назначения и использования. Это стандарт Ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубные теплообменники изготавливаются из металла, но для специальных применений (например, с применением сильных кислот фармацевтических препаратов) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Также нормально, чтобы трубки были прямыми, но в некоторых криогенных применениях используются спиральные или Hampson катушки .Простая форма кожухотрубного теплообменника — это двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, содержащихся в большей трубе. В самой сложной форме между многотрубной двойной трубой и кожухотрубным теплообменником мало различий. Однако двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько узлов могут быть скреплены болтами вместе для достижения требуемой нагрузки. Книга Е.А.Д. Сондерс [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.
Другие типы трубчатых теплообменников включают в себя:
Печи — рабочая жидкость проходит через печь в трубах с прямыми или спиральными намотками, и нагрев осуществляется горелками или электрическими нагревателями.
Трубы в пластине — в основном они используются для рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубки обычно монтируются в какой-либо форме воздуховода, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.
с электрическим подогревом — в этом случае жидкость обычно протекает снаружи труб с электрическим подогревом (см. Джоулев нагрев).
с воздушным охлаждением Теплообменники состоят из пучка труб, системы вентилятора и несущей конструкции. Трубы могут иметь ребра различного типа, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности на стороне воздуха. Воздух либо всасывается через трубки вентилятором, установленным над пучком (индуцированная тяга), либо продувается через трубки вентилятором, установленным под пучком (принудительная тяга). Они, как правило, используются в местах, где существуют проблемы с получением достаточного количества охлаждающей воды.
Тепловые трубки, сосуды с перемешиванием и графитовые блочные теплообменники могут рассматриваться как трубчатые или могут быть помещены под рекуперативные «специальные». Тепловая труба состоит из трубы, фитильного материала и рабочей жидкости. Рабочая жидкость поглощает тепло, испаряется и проходит к другому концу тепловой трубы, где она конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость с помощью капиллярного воздействия возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Взволнованные сосуды в основном используются для нагрева вязких жидкостей.Они состоят из сосуда с трубками внутри и мешалки, такой как пропеллер или винтовая ленточная крыльчатка. Трубки переносят горячую жидкость, а мешалка вводится для равномерного нагрева холодной жидкости Углеродные теплообменники обычно используются, когда агрессивные жидкости необходимо нагревать или охлаждать. Они состоят из твердых углеродных блоков, в которых просверлены отверстия для прохода жидкостей. Затем блоки крепятся болтами вместе с коллекторами для формирования теплообменника.
Пластинчатые теплообменники разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, посредством пластин.Они обычно имеют улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и могут быть скреплены болтами, спаяны или сварены. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за их высокого отношения площади поверхности к объему, низкого запаса жидкостей и их способности обрабатывать более двух пар они также начинают использоваться в химической промышленности.
Пластинчатые и каркасные теплообменники состоят из двух прямоугольных концевых элементов, которые удерживают вместе несколько рельефных прямоугольных пластин с отверстиями в углу для прохода жидкостей.Каждая из пластин разделена прокладкой, которая герметизирует пластины и организует поток жидкостей между пластинами, см. Рисунок 9. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его можно легко разобрать для очистки. Если утечка в окружающую среду является проблемой, можно сварить две пластины вместе, чтобы жидкость, протекающая между сварными пластинами, не могла протекать. Однако, поскольку все еще присутствуют некоторые прокладки, все еще возможна утечка. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают утечку, паяя все пластины вместе, а затем приваривая к входному и выходному отверстиям.
Рисунок 6. Классификация трубчатых теплообменников.
Рисунок 7. Классификация пластинчатых теплообменников.
Рисунок 8. Кожухотрубный теплообменник.
Рисунок 9. Пластинчато-рамный теплообменник.
Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из ребер или распорок, расположенных между параллельными пластинами. Ребра могут быть расположены так, чтобы обеспечить любую комбинацию поперечного или параллельного потока между соседними пластинами. Также возможно пропускать до 12 потоков жидкости через один теплообменник путем тщательного расположения коллекторов.Они обычно изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали и спаяны вместе. Их основное использование в сжижении газа из-за их способности работать при близких температурных подходах.
Теплообменники Lamella в некоторых отношениях аналогичны кожуху и трубе. Прямоугольные трубки с закругленными углами сложены близко друг к другу, образуя пучок, который помещается внутрь оболочки. Одна жидкость проходит через трубки, а жидкость течет параллельно через зазоры между трубками.Они, как правило, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, где требуются большие проходы для потока.
Спиральные пластинчатые теплообменники формируются путем намотки двух плоских параллельных пластин вместе для формирования катушки. Затем концы уплотняются прокладками или привариваются. Они в основном используются с вязкими, сильно загрязненными жидкостями или жидкостями, содержащими частицы или волокна.
Теплообменник этой категории не использует теплообменную поверхность, поэтому он часто дешевле непрямых теплообменников.Однако, чтобы использовать теплообменник с прямым контактом с двумя жидкостями, они должны быть несмешиваемыми, или, если предполагается использовать одну жидкость, она должна претерпеть изменение фазы. (См. Прямая теплопередача контакта.)
Наиболее легко узнаваемой формой теплообменника с прямым контактом является градирня с естественной тягой, имеющаяся на многих электростанциях. Эти блоки состоят из большой приблизительно цилиндрической оболочки (обычно более 100 м в высоту) и упаковки в нижней части для увеличения площади поверхности. Охлаждаемая вода распыляется сверху на набивку, в то время как воздух поступает через дно набивки и вверх через колонну благодаря естественной плавучести.Основная проблема с этой и другими типами градирен с прямым контактом заключается в постоянной необходимости подачи охлаждающей воды за счет испарения.
Конденсаторы прямого контакта иногда используются вместо трубчатых конденсаторов из-за их низких капитальных и эксплуатационных затрат. Существует множество вариаций прямого контакта конденсатора. В своей простейшей форме охлаждающая жидкость распыляется с верхней части сосуда над паром, поступающим со стороны сосуда. Конденсат и охлаждающая жидкость затем собираются на дне.Большая площадь поверхности, достигаемая распылением, гарантирует, что они являются весьма эффективными теплообменниками.
Паровой впрыск используется для нагрева жидкостей в резервуарах или трубопроводах. Пар способствует передаче тепла за счет турбулентности, создаваемой впрыском, и передает тепло путем конденсации. Обычно не делается никаких попыток собрать конденсат.
Прямой нагрев в основном используется в сушилках, где влажное твердое вещество сушат, пропуская его через поток горячего воздуха. Другой формой прямого нагрева является погруженное горение.Это было разработано главным образом для концентрации и кристаллизации агрессивных растворов. Жидкость испаряется пламенем и выхлопными газами, направленными вниз в жидкость, которая удерживается в некоторой форме резервуара.
Воздухоохладитель с мокрой поверхностью в некоторых отношениях аналогичен теплообменнику с воздушным охлаждением. Однако в этом типе устройства вода разбрызгивается по трубам, а вентилятор всасывает воздух и воду вниз по пучку труб. Вся система закрыта, и теплый влажный воздух обычно выпускается в атмосферу.
Сменные поверхностные теплообменники состоят из сосуда с рубашкой, через который проходит жидкость, и вращающегося скребка, который непрерывно удаляет отложения с внутренних стенок сосуда. Эти агрегаты используются в пищевой и фармацевтической промышленности, где отложения образуются на нагретых стенках сосуда с рубашкой.
Статические регенераторы или регенераторы с неподвижным слоем не имеют движущихся частей, кроме клапанов. В этом случае горячий газ проходит через матрицу в течение фиксированного периода времени, по истечении которого происходит переворот, горячий газ отключается, и холодный газ проходит через матрицу.Основная проблема с этим типом устройства заключается в том, что как горячий, так и холодный поток являются прерывистыми. Для преодоления этого и обеспечения непрерывной работы требуются по меньшей мере два статических регенератора или может быть использован роторный регенератор.
Во вращающемся регенераторе цилиндрическая фасонная упаковка вращается вокруг оси цилиндра между парой газовых уплотнений. Горячий и холодный газ протекает одновременно через воздуховоды с обеих сторон газовых уплотнений и через вращающуюся набивку. (См. Регенеративные теплообменники.)
Термический анализ любого теплообменника включает решение основного уравнения теплопередачи.
(1)Это уравнение вычисляет количество тепла, передаваемого через область dA, где T h и T c — локальные температуры горячей и холодной жидкости, α — локальный коэффициент теплопередачи, а dA — локальная инкрементная площадь, на которой α основан. Для плоской стены
(2)где Вт — толщина стенки, а Вт — ее теплопроводность.
Для однофазного потока мимо стенки α для каждого из потоков является функцией Re и Pr. Когда происходит конденсация или кипение, α также может зависеть от разности температур. Как только коэффициент теплопередачи для каждого потока и стенки известен, тогда общий коэффициент теплопередачи U определяется как
(3)где сопротивление стенке r w определяется как 1 / α w . Общая скорость теплопередачи между горячей и холодной жидкостями определяется как
(4)Это уравнение для постоянных температур и коэффициентов теплопередачи.В большинстве теплообменников это не так, и поэтому используется другая форма уравнения
(5)где — общая тепловая нагрузка, U — средний общий коэффициент теплопередачи, а ΔT M — средняя разность температур. Расчет ΔT M и снятие предположения о постоянном коэффициенте теплопередачи описаны в разделе Разница в средней температуре.
Расчет U и ΔT M требует информации о типе теплообменника, геометрии (например,например, размер проходов в пластине или диаметр трубы), ориентация потока, чистый противоток или поперечный поток и т. д. Затем можно рассчитать общую нагрузку, используя предполагаемое значение AT, и сравнить с требуемой нагрузкой. Затем можно внести изменения в предполагаемую геометрию и U, ΔT M и пересчитать, чтобы в конечном итоге выполнить итерацию к решению, где равен требуемой обязанности. Однако при выполнении термического анализа следует также проверять на каждой итерации, чтобы допустимый перепад давления не превышался.Компьютерные программы, такие как TASC от HTFS (Heat Transfer и Fluid Flow Service), выполняют эти вычисления автоматически и оптимизируют проект.
Механические соображения
Все типы теплообменников должны подвергаться той или иной форме механического проектирования. Любой теплообменник, работающий при давлении выше атмосферного, должен проектироваться в соответствии с местным указанным кодом конструкции сосуда под давлением , таким как ASME VIII (Американское общество инженеров-механиков) или BS 5500 (британский стандарт).Эти коды определяют требования к сосуду под давлением, но они не касаются каких-либо специфических особенностей конкретного типа теплообменника. В некоторых случаях существуют специальные стандарты для определенных типов теплообменников. Два из них перечислены ниже, но в целом отдельные производители определяют свои собственные стандарты.
ССЫЛКИ
Garland, W. J. (1990) Private Communication.
Walker, G. (1982) Промышленные теплообменники-A Основное руководство , Издательство Hemisphere
Rohsenow, W.M. и Hartnett, J.P. (1973) Справочник по теплопередаче , Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Company. DOI: 10.1016 / 0017-9310 (75)
-9
Saunders, E. A. D. (1988) Теплообменники — выбор, проектирование и строительство, Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (89)
-5
Ассоциация производителей трубчатых теплообменников(1988) (TEMA), седьмое издание. Кожухотрубные теплообменники .
Американский институт нефти (API) 661: Теплообменники с воздушным охлаждением для нефтяной промышленности .
Теплообменники
Теплообменники определяются как устройства, которые передают тепло от одной жидкой или газообразной субстанции к другой для изменения температуры вещества для другого процесса. Теплообменники изготовлены из теплопроводящих труб или пластин. Теплообменники обычно используются для передачи тепла от воздуха к воздуху, воды к воде или воздуха к воде к пару или множеству других жидкостей. Подробнее…
Производители Надежный источник информации о теплообменниках и ресурс для доступа к ведущим производителям и поставщикам теплообменников.Список производителей теплообменников
Существует множество процессов, требующих теплообменников. Теплообменники играют жизненно важную роль в работе и проектировании многочисленных машин, таких как системы кондиционирования воздуха, системы отопления, генераторы энергии, транспортные средства, холодильники, нефтяные вышки и различные инженерные и химические системы обработки. В процессах утилизации отработанного тепла в промышленных условиях также используются теплообменники.
В зависимости от общей функции и местоположения теплообменники бывают разных конфигураций.Как правило, они построены с дизайном плоской пластины или конструкции оболочки и трубы. Воздух, жидкости или пар проходят через сеть теплопроводящих труб или полостей, облицованных теплопроводящими пластинами.
Пластинчатые теплообменники бывают двух основных конфигураций — плоские теплообменники или пластинчатые и рамные теплообменники. Теплообменники воздух-воздух и вода-воздух изготавливаются с такой конфигурацией. Кожухотрубные теплообменники доступны в таких конфигурациях, как ребристые трубчатые теплообменники, трубчатые теплообменники, спиральные теплообменники или масляные радиаторы.Морские и другие водо-водяные теплообменники обычно оснащены этой конструкцией.
Пластинчатые и трубчатые теплообменники различаются по структуре, но оба эти типа используют одни и те же понятия термодинамики. Проводящие металлические пластины или стенки трубки действуют как перегородки, и они действуют как проводники между двумя газами или жидкостями и в то же время удерживают эти два вещества раздельными.
Теплообменники — Industrial Heat Transfer, Inc.
Эти пластины и стенки обычно изготавливаются из нержавеющей стали благодаря высокой прочности металла и его способности выступать в качестве проводника, в то же время выдерживая высокие давления и экстремальные температуры.На одной стороне барьера нагретое вещество передает свое тепло более холодному раствору на другой стороне, что временно создает тепловое напряжение внутри стены или трубы.
Для устранения теплового напряжения и достижения равновесия тепловая энергия тяготеет к более холодному раствору. Эффективность и скорость процесса во многом зависят от размера площади поверхности перегородки. Чем больше площадь поверхности перегородки, тем быстрее и эффективнее будет передаваться тепло.
По этой причине пластинчатые теплообменники используются главным образом для передачи тепла между газами и воздухом, поскольку газы не передают тепло так же легко, как жидкости. Теплообменники обычно изготавливаются из материалов, устойчивых к коррозии и долговечных, таких как чугун, алюминий, сталь, нержавеющая сталь, бронза, медь и титан.
Теплообменники, как правило, зависят от генерирующих мощностей для рециркуляции тепла и предотвращения перегрева процессов. Отрасли, которые используют теплообменники для своих процессов и оборудования, включают автомобильную, электронную, химическую, нефтехимическую, полупроводниковую, морскую и аэрокосмическую отрасли.
Теплообменники также широко используются для утилизации отработанного тепла. В этом процессе избыточное тепло от одного процесса улавливается и используется в другом процессе, требующем тепла. Этот процесс является экологически безопасным, и в дополнение к нагреву различных веществ, он также может быть использован для охлаждения воздуха для кондиционирования воздуха и охлаждения.
Поскольку в рекуперации отработанного тепла используется уже существующий источник тепла, этот процесс исключает необходимость использования ископаемого топлива или электричества для выработки тепла, тем самым экономя энергию и деньги.Процессы, которые выигрывают от утилизации тепла, включают производство стали, целлюлозы и бумаги, текстильное производство, водоподготовку, переработку пищевых продуктов и фармацевтику.
Теплообменники имеют много преимуществ, таких как снижение затрат на обслуживание, повышение производительности и экономия времени и энергии. Однако есть несколько недостатков. Материалы, используемые для создания теплообменников, должны быть качественными и долговечными, так как процесс включает в себя высокие уровни давления и напряжения.
Коррозия является наиболее важной проблемой в теплообменниках, и ее очень трудно избежать из-за постоянного высокого уровня влажности и постоянного потока жидкостей.К счастью, связанные с коррозией проблемы с работой системы могут быть сведены к минимуму. Это можно сделать с помощью стен и труб, которые устойчивы к выщелачиванию, растрескиванию, точечной коррозии и коррозии.
Существуют также жидкости, которые могут вызвать накопление осадка в течение определенного периода времени. Остаток можно очистить, и процесс очистки может быть выполнен без особых задержек. Теплообменники распространены в большом количестве машин и не всегда называются теплообменниками. В дополнение к производственному процессу теплообменники могут использоваться в энергетических, химических и механических системах для процессов, которые в некоторой степени требуют передачи тепла.Например, радиатор автомобиля отвечает за передачу тепла воздуху от двигателя автомобиля.
Теплообменники используются для других коммерческих целей, включая нагреватели для гидромассажных ванн и бассейнов, радиаторы с горячей водой, кондиционеры и домашние радиаторы. Теплообменники важны для того, чтобы сделать все эти приложения более эффективными с точки зрения затрат и энергии, независимо от того, используются ли они в коммерческих или промышленных целях.
Теплообменник Информационное видео
.Теплообменники — HRS Heat Exchangers
HRS Heat Exchangers работает во всем мире и находится на переднем крае теплотехники, предлагая инновационные и эффективные продукты теплообмена по всему миру, уделяя особое внимание эффективному управлению энергией.
Имея почти 40-летний опыт работы в области проектирования и производства широкого ассортимента теплообменников с гофрированными трубами и скребковыми поверхностями в соответствии с Европейской директивой по сосудам под давлением.
Наши теплообменники делятся на три основные категории:
Гофрированные трубчатые теплообменники
Используя технологию гофрированных труб HRS, теплопередача и эффективность увеличиваются по сравнению со стандартными теплообменниками с гладкими трубами. Кроме того, потенциальное загрязнение сведено к минимуму, что позволяет поставлять более компактные и экономичные теплообменники. HRS предлагает широкий ассортимент продукции с моделями, разработанными для различных отраслей промышленности, изготовленными из нержавеющей стали.Сделанные на заказ конструкции и другие материалы также доступны.
Преимущества гофрированных теплообменников:
- Увеличение теплообмена
- Минимальное обрастание
- Снижение затрат на обслуживание
- Компактный дизайн
График Рейнольдса показывает увеличение теплопередачи при использовании гофрированной трубки по сравнению с гладкой трубой.
В этом видео показано, как нарушить ламинарный поток и создать турбулентность внутри труб.
HRS предлагает три типа теплообменников с гофрированными трубами:
Царапины на поверхности теплообменников
Для сложных применений теплопередачи, с высокой вязкостью и где загрязнение может стать проблемой, предпочтительным вариантом является скребковый теплообменник. Возвратно-поступательное или вращательное движение скребков смешивает жидкость при очистке поверхности теплообмена. Это поддерживает высокую теплопередачу и уменьшает время простоя. Кроме того, увеличение турбулентности увеличивает уровень теплообмена.
HRS предлагает две технологии для теплоотдачи соскребаемой поверхности: серия Unicus с возвратно-поступательным движением и серия R с вращающимся движением. Оба эти запатентованных решения предназначены для конкретных нужд.
Пластинчатые теплообменники
Пластинчатые теплообменникиHRS идеально подходят для применений, где жидкости имеют относительно низкую вязкость без частиц. Они также являются идеальным выбором, когда температура продукта на выходе близка к температуре обслуживания на входе.
,