Теплообменник в печи что это: назначение, виды, изготовление своими руками

Банные печи с теплообменником, принцип работы теплообменника

Решать вопрос нагрева воды для помывки в бане можно различными способами, в том числе и путем установки электрического бойлера. Зато когда в бане планируется поставить хорошую дровяную печку, то никакое дополнительное оборудование для этой цели и не требуется. Достаточно подобрать и приобрести готовый отопитель с теплообменником либо изготовить последний самостоятельно. Разобраться в вопросах, зачем нужен теплообменник для бани и каким образом его правильно смонтировать, призвана помочь данная статья.

Для чего нужен теплообменник?

Подавляющее большинство конструкций банных печей не способствует экономии древесного топлива. Это объясняется специфическими требованиями к ним, а именно:

парная должна протапливаться за возможно короткое время до высокой температуры;
печка не может занимать много места;
наличие каменки – обязательно;
режим работы отопителя – периодический.

Исходя из перечисленных требований, печи для бани конструируются таким образом, чтобы быстро достигать высокой температуры в топке и поддерживать ее в течение определенного промежутка времени. При этом много неиспользованного тепла попросту уходит в атмосферу через дымоходную трубу. Грех не пустить эту тепловую энергию на подогрев воды для помывки или даже отопления смежных с парилкой помещений.

Примечание. Исключением являются кирпичные колпаковые печи Кузнецова, предназначенные для бань. Продуманная конструкция позволяет существенно экономить дрова, печь долго держит тепло и к тому же обогревает соседние помещения. Существуют и модификации с применением водяного теплообменника.

Одно из самых простых решений – это использовать тепло, выделяемое при сжигании древесины. В настоящий момент на рынке предлагается множество моделей печей со встроенным змеевиком. Если же отопитель без водяного контура уже установлен и функционирует, ничто не мешает оборудовать его самодельным или заводским теплообменником. Тогда не придется тратиться на бойлер и потом платить за электроэнергию.

Принцип работы

По принципу действия устройства для подогрева воды делятся на 3 типа:

змеевик, встраиваемый внутрь отопителя;
наружный теплообменник в бане в виде прямоугольного бака, нагреваемого прямо от стенки печи;
наружный водяной контур, отбирающий теплоту дымовых газов.

Примечание.
Существуют модели, где в тело печи встроен не змеевик, а бак для воды из нержавейки. Их принципы действия аналогичны.

В первом случае теплообменник представляет собой змеевик из стальной трубы, встроенный прямо в топливник. Его располагают таким образом, чтобы труба не подвергалась прямому воздействию пламени, то есть, находилась вне зоны самой высокой температуры. Желательно, чтобы элемент стоял на пути отходящих продуктов сжигания топлива, тогда он не прогорит и прослужит достаточно долго. Встроенный змеевик для нагрева воды на выходе имеет патрубки для присоединения труб, ведущих к выносной накопительной емкости.

В подобных теплообменниках вода прогревается довольно быстро, но при этом назвать процесс эффективным никак нельзя. Ведь нагреватель отбирает тепло напрямую из топки, тем самым уменьшая мощность отопителя. Парная прогревается дольше, соответственно, дров уходит больше. Раскаленные дымовые газы как вылетали в трубу, так и продолжают беспрепятственно вылетать, КПД агрегата остается очень низким (не более 50%).

Примечание. Исключением из этого правила считаются кирпичные банные печи с теплообменником и несколькими ходами движения дымовых газов, обогревающие предбанник и моечную.

Наружный навесной бак из нержавеющей стали – это еще один вариант передачи печного тепла воде. Обычно он подвешивается к одной из боковых стенок топливника и нагревается за счет инфракрасного излучения от нее. Способ привлекает своей доступностью в реализации, но не очень удобен в эксплуатации. Помимо недостатка с прямолинейным отбором теплоты, описанным выше, подвесной бак вдобавок требует постоянного добавления холодной воды.

Устройства отбора теплоты у дымовых газов

Следует отметить, что даже самый простой водяной теплообменник на трубу резко повышает эффективность сжигания топлива до 60%. Фокус в том, что данное устройство никак не влияет на функционирование самой печки, не увеличивает время протапливания парной и расход дров. Главное достоинство таких теплообменников заключается в том, что они отбирают тепловую энергию продуктов сгорания, понижая их температуру.

Данный принцип работы теплообменника используют многие производители металлических банных печей, устанавливая бак для воды открытого типа прямо на дымоходную трубу. Этот вариант популярен ввиду своей доступности, но не очень удобен. Причина – все тот же долив воды по мере ее использования или испарения вследствие закипания.

Наконец, самый лучший со всех точек зрения вариант – банная печь с теплообменником на дымоходе в виде проточного нагревателя небольшой вместительности (от 5 до 10 л). К нему, как и ко встроенному в печь змеевику, через патрубки присоединяется система с выносным резервуаром – накопителем. Объем выносного бака составляет 60—120 л в зависимости от мощности отопительного агрегата. За время протапливания вода в емкости достигает необходимой температуры для помывки.

Кроме перечисленных, существуют и комбинированные модели, где печь для бани с теплообменником, встроенным в топку, имеет еще и бак на дымоходе. Причем эти элементы соединены между собой трубопроводами, то есть, в контуре нагрева задействован не один нагреватель, а целых два. Соответственно, такой вариант вобрал в себя все преимущества и недостатки разных модификаций. Опять же, данной печке все равно потребуется отдельная накопительная емкость поскольку вода в баке закипит достаточно быстро.

Установка теплообменника

Проще всего производится установка теплообменника в бане, когда он идет в комплекте с приобретаемой металлической печью. Надо лишь внимательно изучить инструкцию по эксплуатации и выполнить сборку в соответствии со схемой. Останется только осуществить подключение к системе, об этом будет сказано ниже. Иное дело – монтаж водяного контура в газоход или топку кирпичной печи. Тогда регистр надо изготовить заблаговременно из черной толстостенной трубы либо нержавейки, а затем встроить его в соответствии с проектом печи.

На просторах интернета часто можно прочесть рекомендацию о том, что площадь теплообменника, то бишь его поверхности, должна составлять 1 м2. Утверждение не совсем корректное, ведь печи бывают разные, а рассчитать данный показатель довольно сложно. В этом случае лучше изготовить змеевик по принципу аналогии. То есть, надо отыскать технические характеристики на изделие любого производителя такой же мощности, как у вас, и принять указанную площадь поверхности теплообмена.

Важно. Если изготовить контур с небольшой поверхностью обмена, то вода в нем будет постоянно закипать, что недопустимо. «Перебор» с размером, наоборот, чреват долгим разогревом, в результате к моменту помывки вода в баке останется прохладной.

Что же касается дымоходных теплообменников, действующих по принципу водяного экономайзера, то такой элемент можно как приобрести в готовом виде, так и сварить из двух труб разного диаметра. Помните, чем больше длина контура, тем эффективнее он будет обмениваться теплом с дымоходной трубой.

Немного о подключении

Устанавливая теплообменник в печь, надо усвоить, что она в первую очередь предназначена для протапливания парной, а подогрев воды – функция второстепенная. Управлять двумя процессами одновременно невозможно, парилка в приоритете, поэтому воде в баке или змеевике ничего не стоит закипеть. Значит, надо обеспечить хороший отбор тепла или достаточную накопительную емкость. По этой же причине не рекомендуется применять в подобных системах циркуляционные насосы, течение горячей среды должно быть естественным.

Имея теплообменник типа змеевика или экономайзера, надо поставить в баню выносной бак, подвесив его выше уровня печи и соединив трубами, как показано на схемах:

Для монтажа системы можно применять как металлические, так и полимерные трубы, исключая полиэтиленовые. Диаметры трубопроводов для самотечных сетей следует принять не менее размеров патрубков нагревателя, а лучше – на один типоразмер больше. При этом расстояние от бака до печи не должно превышать 3 м.

Заключение

Печи для бань с водяным контуром весьма популярны, потому часто на рынке можно подобрать не только готовые изделия в комплекте, но и специальные теплообменники, что легко встраиваются в отопитель. Также при желании есть возможность усовершенствовать схему подключения, присоединив к ней трубопровод подпитки холодной воды.

«Зачем печи встроенный теплообменник?» — Сделано у нас

Каждый, кто выбирает банную печь, стоит перед огромным выбором: и дровяные печи есть, и газовые, и электрические, и для маленьких парных, и для больших, и с теплообменником и без. Для своей родной баньки хочется выбрать что-то максимально практичное, удобное, качественное и просто приятное глазу.

Это раньше люди ставили в баню самую обычную печь и чан с водой, которая нагревалась во время прогрева парной, тут же и парились, и мылись, и отдыхали. А сейчас в цене комфорт и Ваше время, поэтому мы предлагаем более практичные и универсальные решения.

Если вы планируется использовать баню не только для того, чтобы попариться и хорошо провести время, но и соблюсти гигиену, то вам, конечно же, нужна горячая вода. Но для этого не нужно ставить водонагреватель. Мы предлагаем вам простой вариант — печь со встроенным теплообменником, который исполняет роль водонагревателя.

Такие печи идеально подойдут для тех, у кого в бане есть комната отдыха, моечное отделение, парное и т. д. Решать вопрос нагрева воды для помывки в бане можно различными способами. Но если вы планируете поставить в бане хорошую печку, дровяную или газовую, то никакое дополнительное оборудование для этой цели и не требуется.

Существует несколько видов теплообменников. Например, часто распространенный вид — змеевик. Или соединение двух металлических емкостей: цилиндра и параллелепипеда. Теплообменники бывают навесные и встроенные. Навесные теплообменники называют — теплообменниками самоварного типа.

Навесные теплообменники нагреваются посредством выбрасываемых в дымоход газов. Вода быстро нагревается в баке и остается горячей на протяжении всего времени топки бани. При обустройстве дымохода вначале устанавливают теплообменник самоварного типа, а затем уже дымоотводную трубу. Обязательно нужно следить за наличием в теплообменнике воды, поскольку в сухом состоянии он может перегреться и потерять свои герметические свойства. Недостаток такой конструкции заключается в том, что она довольно громоздкая + требует дополнительных финансовых вложений.

Печи со встроенными теплообменниками это более практичный вариант для нагрева воды в баке расположенном в соседнем с парилкой помещении — помывочной. Встроенный в конструкцию печи теплообменник имеет вид герметичного плоского бака разной емкости (зависит от модели печи). В этот резервуар вварены два патрубка с нарезанной на их концах резьбой. К ним присоединяются водопроводные трубы, ведущие к выносному баку большого объема (до 100 л). В печи теплообменнику отведено место непосредственно внутри топки. Необходимо именно перед началом топки печки заполнять систему водой, поскольку разогретый сухой теплообменник под воздействием высокой температуры от горящего пламени деформируется и потеряет свою герметичность и начинает просто протекать. Встроенный теплообменник позволяет экономить на топливе, т.к. нагревается за счет тепловой энергии, идущей на обогрев парилки и камней.

Основные достоинства печи со встроенным теплообменником:

Эффективность и скорость нагревания встроенного теплообменника значительно выше по причине установки его непосредственно в топке.
Значительно экономится пространство парилки за счет идеального сочетания отопительного прибора и нагревателя воды.
Бак, в котором нагревается вода, может быть удален на существенное расстояние от печки.
Устройство используется в бане, как для нагрева воды, так и для создания высокой температуры, а также образования пара в парилке.

Компания TMF предлагает разные варианты печей со встроенными теплообменниками: дровяные печи «Ангара 2012», «Гейзер», «Тунгуска», «Аврора», линейку газовых печей «Таймыр» и другие.

Оборудуем теплообменник для печи своими руками

Печь в доме – прекрасная альтернатива использованию газа и электричества для отопления комнат, приготовления еды, нагревания воды или пара для бани. Помимо существенной экономии на энергоносителях, хорошая печь выделяет гораздо больше тепловой энергии, чем, например, газовые или электрические котлы. Для рационального использования такой энергии наиболее эффективно применение теплообменника для печи, который вполне можно создать своими руками.

Определение и назначение теплообменников

Уже по названию понятно, что теплообменник – это оборудование для обмена энергией между теплоносителями разной температуры.

Домашние радиаторы или змеевики для сушки полотенец — это простейшие виды бытовых теплообменников. Собственно, любые обычные трубы, по которым проходит какое-либо вещество с температурой, которая отличается от температуры окружающей эти трубы среды, являются теплообменниками. В зависимости от назначения они могут быть как нагревательными, так и охлаждающими.

С помощью такого оборудования можно своими руками создать отопительную систему помещений дома, нагревать воду как для мытья посуды, так и для мытья в душе или бане, оборудовать комнату для просушивания одежды и обуви.

Типы конструкций теплообменников

Безусловно, существует достаточно много типов и видов оборудования для теплообмена. Особенно тех, которые используются в промышленном производстве. Самыми же распространенными бытовыми теплообменниками, которые можно создать своими руками, являются конструкции трех типов:

Тип змеевика – это простейшее устройство теплообменника, представляющего собой свернутую кольцами трубу, помещенную в бочку или другую подобную емкость большего диаметра, и выведенными наружу концами.
Тип трубной доски. Это более эффективная система, состоящая из двух герметично закрытых емкостей, которые соединены трубами, развальцованными в торцах данных емкостей. Благодаря движению жидкости по трубам, в пространстве посредине между емкостями происходит процесс теплообмена.
Тип водяной рубашки. В такой конструкции процесс теплообмена проходит между герметичными емкостями, одна из которых помещается внутрь другой. Такая система создается с помощью сварки и, соответственно, требует использования сварочного аппарата и необходимых навыков работы.

Виды теплообменников печи по расположению

По расположению устройства теплообмена печей могут быть внешними (открытыми) и внутренними.

Внешний вид – представляет собой отдельный трубный модуль дымохода, опоясанный герметичной емкостью.
Внутренний – змеевик, размещенный на дне или в боковом отделении камеры печи.

Повышение эффективности теплообменника

Применяя законы физики на практике, можно добиться наилучших показателей эффективности работы теплообменника. Для этого при конструировании теплообменника своими руками следует учесть следующее:

эффективность теплообменника возрастает при использовании в его изготовлении материалов повышенной теплопроводности;
количество передаваемой энергии прямо пропорционально разнице температуры между различными средами;
передаваемая энергия прямо пропорциональна площади взаимодействия теплообменника и разных сред.

Выбор материала теплообменника

Как уже ранее упоминалось, эффективность обмена энергией прямо зависит от коэффициентов теплопроводности материалов, из которых изготовлены элементы теплообменника. Коэффициент теплопроводности металлопластикового материала составляет 0,3 единицы, стали – 50, меди – 380. Исходя из этих данных, легко подсчитать, например, длину трубы змеевика, необходимой для передачи количества тепла, в эквиваленте вырабатываемого электронагревателем мощностью 1,5 кВт. Длина металлопластиковой трубы составит при этом 4300(!) метров, стальная труба буде длиной в 25 метров, ну а медная – всего 3,5 метра.

Естественно, медный теплообменник будет наиболее эффективен при использовании и экономичен при изготовлении. К тому же медной трубе легче придать необходимую змеевидную форму и с такой длиной она поместится, к примеру, в стандартную столитровую бочку.

Кстати, в качестве теплообменников для печи можно с успехом использовать старые автомобильные радиаторы, водонагревательные колонки, батареи или сушилки для полотенец, лишь бы они не протекали.

Пример монтажа теплообменника для печи своими руками

Печь оборудуется специальной емкостью для нагрева воды. С помощью труб она соединяется с радиаторами отопления в соседних комнатах или, например, с подвесным баком в бане. Все соединительные швы необходимо прихватить сваркой.

Циркуляция воды в такой системе происходит с помощью электронасоса или естественным образом, за счет разницы высоты расположения емкостей. В последнем случае по одной трубе за счет нагрева вода должна подниматься к навесному баку, а по другой трубе стекать к печи. Труба для подачи воды в бак от печи должна располагаться под углом в 20 градусов, а отвод для слива воды из бака к печи под углом примерно 2 градуса.

Расчеты необходимого диаметра и длины труб надо производить с учетом площади помещений и размера самой печи. Наиболее эффективно использование в такой системе труб из меди дюймовой толщины. При меньшей толщине металла в трубе повышается сопротивление движению жидкости и без насоса обойтись будет уже невозможно. Наибольшая эффективность теплообменника достигается при длине труб не более 3-х метров.

Несколько советов по безопасности

наливайте воду в емкость до разогрева печи;
в месте соединения труб используйте уплотнители с повышенной термостойкостью;
при изготовлении устройств теплообмена используйте антикоррозийные материалы;
зимой в систему отопления допустимо добавление антифриза;
трубы теплообменника крепите к стенам только подвижными соединениями, так как при нагреве трубы расширяются и, соответственно, могут измениться места их крепления;
размеры оборудования для теплообмена должны быть пропорциональны мощности печи и не забирать более 10% вырабатываемого ею тепла;
не забывайте периодически сливать воду из системы.

Теплообменник, виды теплообменных аппаратов

1. Пластинчатые разборные теплообменники (состоят из отдельных пластин, разграниченных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и крепежных болтов)

2. Пластинчатые паяные теплообменники (состоит из набора металлических гофрированных пластин, изготовленных из нержавеющей стали, которые соединены между собой посредством пайки в вакууме с использованием медного или никелевого припоя)

3. Пластинчатые сварные теплообменники предназначены для использования в условиях экстремально высоких температурах и давлениях на установках, параметры которых не позволяют использовать уплотнения. Эти теплообменники отличаются высокой эффективностью, малыми габаритами и требуют минимального обслуживания. Материал пластин – нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы.

Рабочие среды – высокотемпературный пар, газы и жидкости, в том числе агрессивные, а также их смеси. Сварные ТО отличаются от РПТО опять же методом герметизации пластин, в сварных аппаратах пластины свариваются сталью, образованные сварные кассеты компонуются внутри стальных плит. Применяются в тех. процессах с агрессивными средами, газовыми средами, на больших давлениях.

4. Пластинчатые полусварные теплообменники. Аналогично, как и в сварных аппаратах, пластины свариваются в кассеты, но метод соединения кассет между друг другом посредством паронитовых соединений. Область применения – тех. процессы с агрессивными средами. Пластинчатый полусварной теплообменник сделан в виде конструкции из небольшого количества сварных модулей. А они в свою очередь соединены при помощи лазерной сварки в виде пары пластин. Вся эта конструкция собрана между торцевыми плитами при помощи болтов. Между каждым сварным модулем проложен резиновый уплотнитель.

Такие теплообменники применяются в особых случаях, когда в качестве теплоносителя будет использовано вещество с очень высокой температурой, давлением, любым другим опасным параметром или просто опасное вещество. В этом случае оно будет перемещаться в заваренных каналах по теплообменным пластинам.

5. Кожухотрубные теплообменники (их основными элементами являются пучки труб, собранные в трубные решетки и помещенные в корпус, патрубки и концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой, пайкой)

6. Спиральные теплообменники (поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделителю (керну) и свернутыми в виде спирали) В спиральном теплообменнике, в отличии от РПТО используются всего две пластины, свернутые вокруг керна в спираль и «упакованные» в сваренные кожух.

Используются спиральные аппараты в тех. процессах, с агрессивными средами и высокими давлениями (P.S. на данный момент из брендов на нашем рынке остался один производитель – Alfa Laval. GEA и Sondex отказались от дальнейшего выпуска данных аппаратов. Исключительная компактность и эффект самоочистки делают спиральные теплообменники Альфа Лаваль в высшей степени универсальным оборудованием – они применимы, как в работе с жидкими неоднородными средами, склонными к образованию отложений на теплопередающих поверхностях, так и при наличии конденсации пара или газа в условиях высокого вакуума.

что это такое для дачи, чугунная своими руками, длительное горение и чертежи

Главная страница » Публикации » Печь-камин с теплообменником: что это такое для дачи, чугунная своими руками, длительное горение и чертежи

Печь-камин с теплообменником можно приобрести в любом специализированном магазине, предварительно прочитав отзывы о понравившейся модели Печь-камин с теплообменником редко применяют для отопления дома и очень часто ограничены в своем использовании. Этому есть объяснение. В этой конструкции нет регулярной подачи топлива. Это особо ощущается ночью и может принести дополнительные неудобства. Но на данный момент на рынке такие конструкции являются самыми популярными моделями и представлены в широком ассортименте. Чаще всего это печи-камины, изготовленные из чугуна, и включают в себя теплообменник. Конечно, если вы можете похвастаться определенными умениями, можно самостоятельно сконструировать это агрегат. Но как именно?

Содержание:

Камин с теплообменником: причины популярности

В основных случаях печи-камины используются для установки в загородном доме. Они комфортабельны, относятся к безопасным, и самое главное великолепно вписываются в любое пространство. Кроме того такая конструкция станет отличным решением для поселков или деревень, где часто случаются перебои с электроэнергией или нет газа. Камин с теплообменником рассчитан даже на самостоятельное подключение к системам отопления. Так же это отличный вариант для нагрева воды и применения в бытовых нуждах.

Среди преимуществ камина с теплообменником стоит отметить длительный срок службы и надежность

Печи-камины с теплообменником обладают 7 достоинствами в применении:

Их можно совместить с любой системой отопления в доме;
Доступная ценовая политика;
Возможность автономной работы;
Уютный и красивый вид;
Возможность использовать дрова в качестве основного топлива;
Можно разместит в углу;
Способны быстро прогреть помещении не зависимо от сезона.

Если говорить о функциональности при использовании таких печей в доме или даче, то они так же включают ряд положительных свойств, а именно отопление, возможность приготовит пищу, экономичность, надежность, и конечно же красота. Одна такая конструкция способна заменить плиту для готовки и стать главным элементом дизайна.

Что такое теплообменник в печи-камине

Прежде чем приобретать данную конструкцию нужно ознакомиться с основными принципами ее работы. Печь-камин в основном изготовляется из стали или чугуна. Сама конструкция включает в себя стальную камеру закрытого типа, толщина которой составляет 6 мм. Если камера относится к открытым разновидностям, то толщина достигает 4 мм. В трубах теплообменника может циркулировать до 40 литров теплоносителя, после этого вода начинает поступать в ту систему, которая установлена в помещении.

Для удобной эксплуатации каждый камин оснащается регуляторами тепла. Если говорить о внешнем виде, то среди большого ассортимента можно выбрать именно тот, который лучше всего подойдет к вашему дизайну.

Печь-камин следует устанавливать на негорючую поверхность

Печи данного типа способны регулировать подачу тепла такими способами:

Заслонками. Этот вариант является самым экономным и идеально подходит для того чтобы приготовить еду. Печь-камин с длительным горением при условии использования специальной схемы подключения, способен не только обогреть весь дом, но и регулярно нагревать воду для нужд.
Терморегуляторами. Они могут быть подключены как дополнительные источники тепла. В случае длительной работы печи, они поддерживают необходимую температуру помещения и обеспечивают нагрев воды.

Какой именно вариант печи-камина с теплообменником подойдет для вашего помещения решать вам. Лучше всего обратиться за консультацией к специалисту, чтобы выбор был сделан правильно.

Разновидности печей-каминов с теплообменником для дачи

Камины с теплообменниками обладают несколькими вариантами исполнения. Но главный критерий, по которым их разделяют, это расположение.

Существует два типа систем:

Закрытая;
Открытая.

Работа с открытой системой включает в себя движение воды по змеевику, который находится в открытых топках. Такая конструкция нуждается в использовании специальных расширительных баках, которые чаще всего располагаются на чердаках домов.

Что касается закрытых систем, то их нагрев осуществляется благодаря подогреву жидкости в топочных отсеках. Когда температура жидкости достигает 90 градусов или более, она под давлением начинает передвигаться в систему с отопительным насосом. Когда вода остывает, она под давлением возвращается назад. Такая система чаще всего включает в себя баки мембранного вида.

Печи-камины хорошо подходят для обогрева небольших помещений

Кроме этого, печи данного типа разделяют по конструктивным особенностям на:

Устройства внутреннего вида;
Устройства внешнего вида.

Устройства внутреннего вида включают в свой состав емкость с водой, которая располагается в топочных отделах или змеевиках.

Что касается внешнего вида, то здесь емкости с водой располагаются около дымохода.

Исходя из сказанного выше, можно сделать вывод, что печи данного типа нужно выбирать исходя из того какой будет режим отопления вашего помещения. Если оно небольшое, а отопление непостоянное, то лучше отдать предпочтение внешнему типу. Для дач или домов с большой площадью, где вы находитесь часто или постоянно, и при условии длительного горения, лучше всего подойдет внутренний тип, который будет включать в себя принудительную циркуляцию воды.

Чугунная печь-камин с теплообменником: этапы подключения

Состав печей-каминов довольно прост. Их конструкции позволяют произвести установку практически в любой комнате и в любом месте. Единственное условие, которое нужно соблюдать, это возможность организовать дымоотвод. Но если есть современный дымоход и подходящий чертеж, это не должно принести особых трудностей при подключении.

Перед тем как приступить к подключению печи-камина, стоит ознакомиться с советами профессионалов и посмотреть обучающее видео

Для того чтобы подключить печь-камин с теплообменником потребуется соблюдать следующие шаги:

Произвести установку системы отопления. Подключит такую печь к общей системе можно по окончанию всех работ. Также возможно начать установку с отопительного оборудования. Здесь нет строгого правила, все зависит от того есть печь уже в наличии или ее только планируют приобрести, а так же планируете ли вы еще какие либо отделочные работы.
Вводы и выводы теплообменников в основном находятся с тыльной стороны печи. Чаще всего они обозначены на корпусе. Если условных знаков нет, тогда слева тыльной стороны будет находиться отверстие для вывода, а справа для ввода.
Когда вы будете подключать сгоны, нужно учесть, что в будущем вы захотите переставить вашу печь-камин с теплообменником на другое место. Поэтому лучше всего отдать предпочтение патрубкам «американкам», которые включают в себя отсекающие вентиля.

Очень важно помнить, что работа по установке своими руками, возможна только тогда, когда вы обладаете определенными навыками в сфере сантехнических работ. Если таковых нет, то для правильной организации работы по подводу к дымоходу, лучше пригласить специалиста.

Обзор модели: печь-камин с теплообменником (видео)

Какой вывод можно сделать исходя из данной статьи? Печь-камин с теплообменником, стала универсальным средством в организации теплого помещения. Как уже было сказано, такая конструкция может позволить себе практически все, готовку, подачу теплой воды и, конечно же, обогрев. Сложностей нет, ведь вы уже приобретаете готовую модель, осталось только внести несколько деталей и можно наслаждаться конечным результатом.

Теплообменник для печи и камина

В бытовые отопительные печи по желанию заказчика, может быть вмонтирован теплообменник, который в зависимости от конструкции печи, может иметь различные размеры и нести различную функциональную нагрузку.

Виды теплообменников

Водогрейка
Отопительный
Воздушный калориферный

Печи с встроенным теплообменником

Печь с теплообменником и плитой

Теплообменник для нагрева воды обычно устанавливается в отопительно-варочных печах, после топки и нагревается отходящими газами. Размер теплообменника рассчитывается в зависимости от мощности печи так, чтобы вода в нём не закипала и не была холодной. Необходимо учитывать, что для нагрева воды, требуется много энергии, по этому температура газов, после прохождения теплообменника резко снижается и в печи с большой протяжённостью каналов, может образовываться конденсат.

Печь с теплообменником, духовкой и плитой, может иметь не более трёх каналов и невысокую трубу, иначе образования конденсата не избежать. Конденсат в печах образуется в следствии чрезмерного охлаждения газов в каналах, граница предельно низкой температуры на выходе из трубы должна составлять 100ᴼС.

Печь камин с теплообменником

Теплообменник в печах каминах, может быть водогрейным (для бытовых нужд) и отопительным, который правильнее называть котлом, так как с его помощью функционирует радиаторное отопление. Такой котёл, в весенне-осенний период способен отопить две — три небольшие комнаты общей площадью до 40 М2, таким образом, печи камина с котлом будет достаточно для обогрева небольшого деревянного двухэтажного дома.

Печи камины с теплообменником, могут использоваться как в качестве основного вида отопления, так и в дополнение к другому источнику тепла. Расхожее мнение, что котёл устанавливается в топке — не верно, так как теплообменник постоянно снижает температуру в топке, что приводит к неполному сгоранию топлива и как следствие — быстрому зарастанию сажей газовых каналов. Сажа наросшая на стенки каналов, является мощным теплоизолятором, в итоге КПД у такой печи, крайне низкий. Котёл устанавливается после перевалочной стенки и находится в среде, уже по большей части сгоревших газов, которые несут достаточную температуру для нагрева теплоносителя и каналов. Котёл установленный за перевалочной стенкой, практически не соприкасается с открытым огнём и служит очень долго, в нём не образуется накипь (в случае использования в качестве теплоносителя воды) и нагар (в случае использования антифризов).

Теплообменник воздушный (калорифер)

Калориферные теплообменники устанавливаются в отопительных печах в помещениях с высокими потолками, для быстрого воздухообмена между полом и потолком. Воздушные калориферы представляют из себя трубы круглого или прямоугольного сечения, встроенные в газовые каналы без уменьшения их сечения. При нагревании, создаётся естественная тяга, и начинается принудительная циркуляция воздуха. В помещениях с калориферами, необходимо чаще чем в других помещениях проводить влажную уборку, сами калориферы нужно тщательно пылесосить.

Теплообменник в банной печи

В последнее время, Русские бани всё чаще устраивают с разделёнными парной и помывочной, это значительно увеличивает срок службы самого строения. При таком устройстве, водогрейный бак выносится в помывочную и горячая вода из теплообменника поступает в него по трубам. Теплообменник как и котёл в печах, не стоит размещать в топке, так как вода будет постоянно кипеть.

Теплообменник для печи

В процессе горения, происходит ускоренное окисление, металл быстро даёт окалину, корродирует и прогорает, если теплообменник предназначен для отопительных целей, его можно изготавливать из чёрного металла, но если это водогрейка, чёрный металл всегда будет выдавать ржавую воду чтобы устранить эту проблему, нужен теплообменник из нержавеющей стали.

Что такое теплообменник? (с иллюстрациями)

Теплообменник — это специализированное устройство, которое помогает передавать тепло от одной жидкости к другой. В некоторых случаях твердая стенка может разделять жидкости и препятствовать их смешиванию. В других конструкциях жидкости могут непосредственно контактировать друг с другом. В наиболее эффективных теплообменниках площадь поверхности стенки между жидкостями максимальна, одновременно минимизируя сопротивление потоку жидкости. Иногда на стене используются ребра или гофры, чтобы увеличить площадь поверхности и вызвать турбулентность.

В некоторых теплообменниках используются трубчатые перегородки для излучения тепла.

К обычным приборам, содержащим теплообменник, относятся кондиционеры, холодильники и обогреватели. Эти устройства также используются в химической обработке и производстве энергии.Пожалуй, наиболее известным теплообменником является автомобильный радиатор, который охлаждает горячую жидкость радиатора за счет воздушного потока, проходящего через поверхность радиатора.

Традиционные радиаторы для горячей воды — это разновидность теплообменника.

Имеется три первичных схемы потока с теплообменниками: противоточный, параллельный и перекрестный. В противоточном теплообменнике жидкости попадают в теплообменник с противоположных сторон. Это наиболее эффективная конструкция, поскольку она передает наибольшее количество тепла. В версии с параллельным потоком жидкости поступают с одного конца и движутся параллельно друг другу по мере того, как они текут на другую сторону.Теплообменник с перекрестным потоком перемещает жидкости перпендикулярно.

Классификация теплообменников, управляющие уравнения и средства расчета.

Перегородки — равномерно расположенные перегородки кожухотрубного теплообменника, которые поддерживают трубы, предотвращают вибрацию, регулируют скорость и направление жидкости, увеличивают турбулентный поток и уменьшают горячие точки.
Противоток — относится к движению двух потоков в противоположных направлениях; также называется противотоком.
Crossflow — относится к движению двух потоков перпендикулярно друг другу.
Дифференциальное давление — разница между давлением на входе и выходе; представлен как ΔP или дельта p.
Дифференциальная температура — разница между температурой на входе и выходе; представлен как ΔT или дельта t.
Загрязнение — наросты на внутренних поверхностях таких устройств, как градирни и теплообменники, что приводит к снижению теплопередачи и засорению.
Многопроходный теплообменник — тип кожухотрубного теплообменника, который направляет боковой поток через пучок труб (источник нагрева) более одного раза.
Явное тепло — тепло, которое можно измерить или ощутить по изменению температуры.
Кожухотрубный теплообменник — теплообменник, имеющий цилиндрическую оболочку, окружающую пучок труб.
Кожух — означает обтекание трубок кожухотрубного теплообменника снаружи.
Ребойлер Thermosyphon — тип теплообменника, который создает естественную циркуляцию, когда статическая жидкость нагревается до точки кипения.
Трубный лист — плоская пластина, к которой концы трубок в теплообменнике крепятся прокаткой, сваркой или обоими способами.
Сторона трубки — относится к потоку через трубки кожухотрубного теплообменника.

Теплопередача — важная функция многих промышленных процессов. Теплообменники широко используются для передачи тепла от одного процесса к другому.Теплообменник позволяет горячей жидкости передавать тепловую энергию более холодной жидкости посредством теплопроводности и конвекции. Теплообменник обеспечивает нагрев или охлаждение процесса. Для использования в химической обрабатывающей промышленности был разработан и изготовлен широкий спектр теплообменников.

В теплообменниках с трубчатыми змеевиками змеевики погружаются в воду или обрызгиваются водой для передачи тепла. Этот тип работы имеет низкий коэффициент теплопередачи и требует много места.Лучше всего подходит для конденсации паров с небольшими тепловыми нагрузками.

Двухтрубный теплообменник имеет простую конструкцию для передачи тепла. Двухтрубный теплообменник имеет трубу внутри трубы. Внешняя труба обеспечивает оболочку, а внутренняя труба обеспечивает трубу. Теплая и холодная жидкости могут течь в одном направлении (параллельный поток) или в противоположных направлениях (противоток или противоток).
Направление потока обычно противоточное, потому что оно более эффективно. Эта эффективность достигается за счет турбулентного, противодействующего, разрывающего эффекта встречных токов.Несмотря на то, что два потока жидкости никогда не вступают в физический контакт друг с другом, два потока тепловой энергии (холодный и горячий) сталкиваются друг с другом. Энергетические конвективные потоки смешиваются в каждой трубе, распределяя тепло.

В теплообменнике с параллельным потоком температура на выходе одной жидкости может приближаться только к температуре на выходе другой жидкости. В противоточном теплообменнике температура на выходе одной жидкости может приближаться к температуре на входе другой жидкости. Из-за уменьшения разницы температур в теплообменнике с параллельным потоком будет передаваться меньше тепла.Статические пленки, образующиеся на трубопроводе, ограничивают теплопередачу, действуя как изолирующие барьеры. Жидкость вблизи трубы горячая, а жидкость, находящаяся дальше от трубы, холоднее. Турбулентный эффект любого типа может разрушить статическую пленку и передать тепловую энергию, закручивая ее вокруг камеры. Параллельный поток не способствует созданию турбулентных водоворотов.

В химической промышленности обычно используются шпильки-теплообменники. Шпильчатые теплообменники используют два основных режима: двухтрубный и многотрубный.Обменник получил свое название от необычной формы шпильки. Двухтрубная конструкция представляет собой трубу в трубе. К внешней стенке внутренней трубы можно добавить ребра для увеличения теплопередачи. Многотрубная шпилька напоминает типичный кожухотрубный теплообменник, растянутый и изогнутый в шпильку.
Конструкция шпильки имеет ряд преимуществ и недостатков. Среди его преимуществ — отличная способность к тепловому расширению благодаря форме U-образной трубки; его оребренная конструкция, которая хорошо работает с жидкостями с низким коэффициентом теплопередачи; и его высокое давление со стороны трубки.Кроме того, его легко установить и почистить; его модульная конструкция позволяет легко добавлять новые разделы; и запасные части недорогие и всегда в наличии. К его недостаткам можно отнести то, что он не так рентабелен, как большинство кожухотрубных теплообменников, и требует специальных прокладок.

Кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным в промышленности. Кожухотрубный теплообменник имеет цилиндрическую оболочку, окружающую пучок труб. Поток жидкости через теплообменник называется потоком со стороны трубы или со стороны корпуса.Ряд перегородок поддерживает трубы, направляет поток жидкости, увеличивает скорость, уменьшает вибрацию трубы, защищает трубы и создает перепады давления. Кожухотрубные теплообменники можно классифицировать как однопроходные с фиксированной головкой; фиксированная головка, многопроходная; плавающая головка, многопроходная; или U-образная трубка. В теплообменнике с фиксированной головкой трубные решетки прикреплены к кожуху. Теплообменники с фиксированной головкой предназначены для работы с перепадами температур до 200 ° F (93,33 ° C). Тепловое расширение не позволяет теплообменнику с фиксированной головкой превысить эту разницу температур.Он лучше всего подходит для работы конденсатора или нагревателя. Теплообменники с плавающей головкой рассчитаны на высокие перепады температур выше 200 ° F (93,33 ° C). Во время работы одна трубная решетка зафиксирована, а другая «плавает» внутри оболочки. Плавающий конец не прикреплен к оболочке и может свободно расширяться.

Кожухотрубные теплообменники предназначены для работы с высокими расходами в непрерывном режиме. Расположение трубок может варьироваться в зависимости от процесса и требуемого количества теплопередачи.Когда поток со стороны трубы входит в теплообменник — или «головку», поток направляется в трубы, идущие параллельно друг другу. Эти трубки проходят через оболочку, через которую проходит жидкость. Тепловая энергия передается через стенку трубы в более холодную жидкость. Передача тепла происходит в основном за счет теплопроводности (первое) и конвекции (второе). Жидкости перемещаются снизу устройства вверх, чтобы удалить или уменьшить количество пара, попавшего в систему. Газы движутся сверху вниз, чтобы удалить захваченные или скопившиеся жидкости.Этот стандарт применяется как к потоку со стороны трубы, так и со стороны кожуха.

Ассоциация производителей трубчатых теплообменников (TEMA) классифицирует теплообменники по множеству проектных спецификаций, включая конструктивные нормы Американского общества инженеров-механиков (ASME), допуски и механическую конструкцию
:
• Класс B, разработан для общего назначения эксплуатация (экономичный и компактный дизайн)
• Класс C. Предназначен для умеренного обслуживания и универсальной эксплуатации (экономичный и компактный дизайн)
• Класс R.Разработан для тяжелых условий эксплуатации (безопасность и долговечность)

Ребойлеры используются для добавления тепла к жидкости, которая когда-то кипела, пока она снова не закипит. Ребойлеры тесно связаны с работой ректификационной колонны. Типичные устройства ребойлера включают пять основных моделей: ребойлер котла с затопленными трубами, естественная циркуляция, принудительная циркуляция, вертикальный термосифон и горизонтальный термосифон. Эти типы устройств классифицируются по способу создания потока жидкости.Если используется механическое устройство
, такое как насос, ребойлер упоминается как ребойлер с принудительной циркуляцией. Циркуляция, не требующая насоса, классифицируется как естественная циркуляция.

Ребойлер котла
Ребойлер котла представляют собой кожухотрубные теплообменники, предназначенные для производства двухфазной парожидкостной смеси, которую можно вернуть в дистилляционную колонну. Ребойлеры котла имеют съемный пучок труб, который использует пар или высокотемпературную технологическую среду для кипячения жидкости.Большая паровая полость над нагретой технологической средой позволяет парам концентрироваться. Неиспаряющаяся жидкость перетекает через водослив в выпускное отверстие для жидкости.
Горячие пары направляются обратно в дистилляционную колонну через отверстия для выпуска пара ребойлера. Этот процесс контролирует уровень в нижней части дистилляционной колонны, поддерживает чистоту продукта, отделяет более мелкие углеводороды от более крупных и помогает поддерживать критический энергетический баланс в колонне. Важным понятием дистилляционной колонны является энергетический или тепловой баланс.Ребойлеры используются для восстановления этого баланса путем добавления дополнительного тепла для процессов разделения. Нижние продукты обычно содержат более тяжелые компоненты из башни. Ребойлеры всасывают нижние продукты и прокачивают их через свою систему. Температуру колонки контролируют на установленном уровне. Поток продукта поступает в нижнюю часть корпуса ребойлера. Когда поток поступает в ребойлер, он входит в контакт с пучком труб. По трубкам течет пар или горячая жидкость.Когда нижний продукт входит в контакт с трубками, часть жидкости вырывается (испаряется) и захватывается в куполообразной паровой полости в верхней части кожуха ребойлера. Этот пар отправляется обратно в башню для дальнейшего разделения. Водослив содержит непромокшую часть жидкости в ребойлере. Избыточный поток проходит через водослив и рециркулирует через систему. Ребойлером котла легко управлять, поскольку скорость циркуляции и двухфазного потока не учитывается.
Вертикальный и горизонтальный термосифонный ребойлер
Термосифонный ребойлер представляет собой однопроходный теплообменник с фиксированной головкой, подключенный к боковой стороне дистилляционной колонны.Теплообменники Thermosyphon можно устанавливать вертикально или горизонтально. Критическим расчетным фактором является обеспечение достаточного напора жидкости в колонне для поддержки обратного потока пара или жидкости в колонну. Естественная циркуляция возникает из-за разницы в плотности между более горячей жидкостью в ребойлере и жидкостью в дистилляционной башне. Одна сторона теплообменника используется для отопления, обычно паром или горячим маслом; другая сторона снимает всасывание с колонки. Когда пар используется в качестве нагретой среды в вертикальном теплообменнике, он входит через входное отверстие верхнего кожуха и стекает вниз к выпускному отверстию кожуха, чтобы обеспечить удаление конденсата.Входной канал нижней трубы теплообменника обычно принимает всасывающую систему в точке, достаточно низкой на колонне, чтобы обеспечить уровень жидкости в теплообменнике. Насос не подключается к колонке и теплообменнику, если не требуется система принудительной циркуляции. Эта система использует силы плавучести, чтобы вспыхивать и втягивать жидкость. Третий закон движения Ньютона, который гласит, что для каждого действия существует равная и противоположная реакция, является основным принципом работы термосифонных ребойлеров. По мере того, как жидкости и пар циркулируют обратно в колонну, входная линия обеспечивает свежую жидкость для поддержки циркуляции.
Вставной ребойлер
Вставной ребойлер монтируется непосредственно в основании дистилляционной колонны. В качестве теплоносителя используется пар или горячее масло. Тепловая энергия передается непосредственно в технологическую среду. Нижняя секция дистилляционной колонны специально разработана для обеспечения кипения нижнего продукта. Эта нижняя секция поддерживает жидкостное уплотнение, поскольку горячие пары поднимаются вверх по колонне, а тяжелые жидкости собираются внизу.

Пластинчатые теплообменники — это устройства с высокой теплопередачей и большим перепадом давления.Они состоят из ряда уплотненных пластин, зажатых между собой двумя концевыми пластинами и стяжными болтами. Каналы между пластинами предназначены для создания перепада давления и турбулентного потока, поэтому могут быть достигнуты высокие коэффициенты теплопередачи.

Отверстия пластинчатого теплообменника обычно расположены на одной из крышек с неподвижным концом. Когда горячая жидкость входит в горячее впускное отверстие на крышке с фиксированным концом, она направляется в чередующиеся секции пластины через общий выпускной коллектор. Жатка проходит по всей длине верхних пластин.По мере того как холодная жидкость попадает в противоточный впускной канал для холодной воды на крышке с неподвижным концом, она направляется в чередующиеся секции пластины. Холодная жидкость движется вверх по пластинам, а горячая жидкость опускается по пластинам. Тонкие пластины разделяют горячую и холодную жидкости, предотвращая утечку.

Поток жидкости проходит через пластины один раз перед тем, как попасть в сборный коллектор. Пластины спроектированы с чередующимся рядом камер. Тепловая энергия передается через стенки пластин за счет теплопроводности и в жидкость за счет конвекции.Линии подачи горячей и холодной воды проходят по всей длине пластинчатого нагревателя и функционируют как распределительный коллектор. Коллекторы для сбора горячего и холодного воздуха проходят параллельно и на противоположных сторонах пластин. Коллектор горячей жидкости, который проходит через пластинчатый теплообменник с разборками, расположен в верхней части. Эта конструкция учитывает падение давления и турбулентный поток, когда жидкость падает над пластинами
и попадает в коллектор. Холодная жидкость входит в нижнюю часть пластинчатого теплообменника с разборками и движется противотоком горячей жидкости.Коллектор для сбора холодной жидкости расположен в верхней части теплообменника.
Пластинчато-рамочные теплообменники имеют ряд преимуществ и недостатков. Их легко разбирать и чистить, они равномерно распределяют тепло, поэтому нет горячих точек. Пластины можно легко добавить или удалить. Другими преимуществами пластинчатых теплообменников являются их низкое время гидравлического сопротивления, низкий уровень загрязнения и высокий коэффициент теплопередачи. Кроме того, если прокладки протекают, они протекают наружу, и прокладки легко заменить.Пластины предотвращают перекрестное загрязнение продуктов. Пластинчато-рамные теплообменники обеспечивают высокую турбулентность и большой перепад давления и малы по сравнению с кожухотрубными теплообменниками.
Недостатки пластинчатых теплообменников в том, что они имеют ограничения по высокому давлению и высокой температуре. Прокладки легко повредить и могут быть несовместимы с технологическими жидкостями.

Другой подход к передаче тепла имеет место в ребристом вентиляторе или теплообменнике с воздушным охлаждением.Теплообменники с воздушным охлаждением представляют собой структурированную матрицу из гладких или оребренных труб, соединенных с впускным и обратным коллекторами. Воздух используется как внешняя среда для отвода тепла от трубок. Вентиляторы используются в различных устройствах для применения принудительной конвекции для коэффициентов теплопередачи. Вентиляторы могут быть установлены над или под трубами с принудительной или принудительной тягой. Трубки можно устанавливать вертикально или горизонтально.

Коллекторы теплообменника с воздушным охлаждением можно разделить на литые, сварные, крышки и коллекторы.Литые коробки и сварные коробки имеют заглушки на торцевой пластине для каждой трубы. Эта конструкция обеспечивает доступ для очистки отдельных трубок, их закупоривания в случае обнаружения утечки и повторного скручивания для затягивания соединений трубок. Конструкция крышки обеспечивает легкий доступ ко всем трубкам. Между крышкой и головкой используется прокладка. Тип коллектора разработан для приложений высокого давления.
Для механических вентиляторов используются различные драйверы. Общие приводы, используемые с теплообменниками с воздушным охлаждением, включают электродвигатель и редукторы, паровую турбину или газовый двигатель, ременные передачи и гидравлические двигатели.Лопасти вентилятора изготовлены из алюминия или пластика. Алюминиевые лезвия предназначены для работы при температурах до 300 ° F (148,88 ° C), тогда как пластиковые лезвия ограничены температурой воздуха от 160 ° F до 180 ° F (71,11 ° C, 82,22 ° C).
Теплообменники с воздушным охлаждением используются в воздушных компрессорах, в системах рециркуляции и конденсации. Этот тип теплопередающего устройства обеспечивает разницу температур 40 ° F (4,44 ° C) между окружающим воздухом и выходящей технологической жидкостью.Теплообменники с воздушным охлаждением не имеют проблем, связанных с водой, таких как загрязнение или коррозия. Они просты в конструкции и дешевле в обслуживании, чем теплообменники с водяным охлаждением. У них низкие эксплуатационные расходы и превосходное удаление при высоких температурах (выше 200 ° F или 93,33 ° C).
Их недостатки заключаются в том, что они ограничены работой с жидкостью или конденсатом, имеют высокую температуру жидкости на выходе и высокую начальную стоимость оборудования. Кроме того, они подвержены возгоранию или взрыву в случае нарушения герметичности.

Спиральные теплообменники характеризуются компактной концентрической конструкцией, которая создает сильную турбулентность технологической среды. Этот тип теплообменников бывает двух основных типов: (1) спиральный поток с обеих сторон и (2) спиральный поток-поперечный поток. Спиральные теплообменники типа 1 используются в жидкостно-жидкостных системах, конденсаторах и газоохладителях. Поток жидкости в теплообменник рассчитан на работу в полном противотоке. Горизонтальная осевая установка обеспечивает отличную самоочистку от взвешенных частиц.Спиральные теплообменники 2-го типа предназначены для использования в качестве конденсаторов, газоохладителей, нагревателей и ребойлеров. Вертикальная установка делает его отличным выбором для сочетания высокой скорости жидкости и низкого перепада давления на стороне паровой смеси. Спирали типа 2 могут использоваться в жидкостно-жидкостных системах, где высокие скорости потока с одной стороны компенсируются низким расходом с другой.

КНИГА ТЕХНИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ Ассоциации поставщиков газоперерабатывающих предприятий
Двухпроцессная технология — оборудование и системы Чарльза Э.Томас

Передача тепла теплообменниками

Теплопередача

Теплообмен — один из важнейших производственных процессов. На любом промышленном предприятии тепло необходимо добавлять, отводить или перемещать из одного технологического потока в другой. Существует три основных типа теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Две наиболее распространенные формы, встречающиеся в химической обрабатывающей промышленности, — это кондукция и конвекция. Для передачи тепла от одного процесса к другому используются теплообменники.

Что такое теплообменники?

Теплообменник — это устройство, предназначенное для эффективной передачи тепла от одной среды к другой. Среды могут быть разделены сплошной стенкой, чтобы они никогда не смешивались, или они могут находиться в прямом контакте. Они широко используются в системах отопления, охлаждения, кондиционирования воздуха, электростанциях, химических заводах, нефтехимических заводах, нефтеперерабатывающих заводах и переработке природного газа. Одним из распространенных примеров теплообменников является радиатор в автомобиле, в котором источник тепла, представляющий собой горячую охлаждающую жидкость двигателя, воду, передает тепло воздуху, протекающему через радиатор (т.е.е. теплоноситель).

Теплообменники

бывают разных форм, размеров, марок и моделей, что их общие характеристики классифицируются. Одной общей характеристикой, которую можно использовать для их классификации, является направление потока двух жидкостей относительно друг друга.

COMSOL, Inc.

Три категории: параллельный поток, противоток и перекрестный поток.

Параллельный поток существует, когда текучая среда со стороны трубы и текучая среда со стороны оболочки текут в одном направлении.
Противоток существует, когда две жидкости текут в противоположных направлениях. Каждая из жидкостей поступает в теплообменник с противоположных концов.
Поперечный поток существует, когда одна жидкость течет перпендикулярно второй жидкости; то есть одна жидкость протекает через трубки, а вторая жидкость проходит вокруг труб под углом 90 °.

Наиболее распространенными типами теплообменников являются пластинчатые и кожухотрубные. К другим относятся регенеративные теплообменники, адиабатические колесные теплообменники, пластинчато-ребристые теплообменники, жидкостные теплообменники, блоки утилизации отходящего тепла и теплообменники с динамической скребковой поверхностью.
На этом сайте будет обсуждаться кожухотрубный теплообменник «ТЕМА».

TEMA

следующий текст получен из ТЕМА 25 января 2010 г.

Ассоциация производителей трубчатых теплообменников, Inc. (TEMA) — это торговая ассоциация ведущих производителей кожухотрубных теплообменников, которые более шестидесяти лет возглавляют исследования и разработку теплообменников.
Стандарты и программное обеспечение TEMA получили всемирное признание в качестве авторитета в области механического проектирования кожухотрубных теплообменников.

TEMA — прогрессивная организация, устремленная в будущее. Члены хорошо осведомлены о рынке и активно участвуют в работе, собираясь несколько раз в год для обсуждения текущих тенденций в дизайне и производстве.

Внутренняя организация включает в себя различные подразделения, занимающиеся решением технических проблем и улучшением работы оборудования. Эти совместные технические усилия создают обширную сеть для решения проблем, повышая ценность от проектирования до изготовления.

Независимо от того, спроектирован, изготовлен или отремонтирован теплообменник, вы можете рассчитывать на членов TEMA, которые предоставят самые современные и эффективные конструкторские и производственные решения.

TEMA — это образ мышления: участники не только исследуют новейшие технологии, но и создают их.
Использование членов ТЕМА в качестве ресурса сегодня гарантирует надежных партнеров на долгие годы.

Другие страницы о теплообменниках

Часть 1: Теплообмен и типы теплообменников.

Часть 2: Кожухотрубные теплообменники.

Часть 3: Трубы и трубные листы теплообменников.

Часть 4: Сборка кожуха теплообменников.

Часть 5: Обозначения ТЕМА теплообменников.

FAQ | Xchanger

Как можно предотвратить проблемы с влажностью пневматически транспортируемого продукта?
Что такое «Температура приближения»?
Что такое точка росы?
Как рассчитывается мощность теплопередачи?
Как рассчитывается производительность теплообменника?
Как рассчитывается средняя разница температур?
Как рассчитывается значение U?

В. Как можно предотвратить проблемы с влажностью пневматически транспортируемого продукта?

Распространенной проблемой с пневматической транспортировкой продуктов является конденсация на складе после системы транспортировки под давлением, которая может привести к слеживанию, комкованию, образованию плесени и плесени.Чтобы предотвратить проблему, мы должны сначала понять, как вода вообще попала туда.

Как и все остальное на этой планете, большинство продуктов, транспортируемых пневматическим способом, имеют определенное содержание влаги. У одних больше, у других меньше; например, мука на 14% состоит из воды, а коричневый сахар — на 1,8% из воды. Влагосодержание — это вода в жидкой фазе, поэтому тепло вызывает ее испарение.

Системы транспортировки под давлением нагревают транспортируемый продукт. Хотя выпускной патрубок подающего муку нагнетателя слишком горячий, чтобы его можно было коснуться, линия комфортно охлаждается всего в нескольких футах после воздушного затвора, через который подается мука.Это говорит нам о том, что когда воздух и мука соединяются, воздух охлаждается, а мука нагревается. См. Наш калькулятор равновесной температуры для получения более подробной информации.

Нагревание влажного продукта вызывает испарение. Испарение неизбежно, поскольку более высокая температура соответствует более высокому давлению водяного пара. По той же причине нельзя нагреть чашку воды до 101 ° C без мгновенного превращения в пар, влажный продукт нельзя нагреть и при этом сохранить тот же уровень влажности. В 100 ° C нет ничего волшебного; любое повышение температуры соответствует более высокому давлению пара.

Давление водяного пара

Влага будет испаряться, пока транспортируемый продукт не остынет. Испарение происходит не сразу, на это нужно время. Как и в сушилке для одежды, добавляется тепло, и испарение (сушка) занимает больше времени.

Когда продукт нагревается в системе пневмотранспорта, количество испаренной воды пропорционально притоку тепла, а не содержанию влаги в продукте. Вот почему тот же тип конденсации, который влияет на муку, также влияет на сахар, хотя в сахаре гораздо меньше влаги.

Водяной пар при охлаждении конденсируется в жидкость. Если нагретый продукт пневматически подается в контейнер, охлаждение обычно происходит из окружающего воздуха вне контейнера. Когда вода испаряется из нагретого продукта, пар перемещается в стороны и вверх, где он охлаждается и конденсируется, вызывая слеживание, комкование, плесень и грибок.

Решение этой проблемы простое. Не допускайте нагрева транспортируемого продукта на конвейерной линии. Теплообменника с воздушным охлаждением обычно достаточно, так как он охлаждает транспортируемый воздух до температуры, близкой к температуре окружающей среды, предотвращая последующий цикл испарения и конденсации.

В. Что такое «Температура приближения»?

Этот термин относится к разнице температур между выходящей технологической жидкостью и входящей рабочей жидкостью. Если воздух охлаждается от 300 F до 100 F с использованием охлаждающей воды 90 F, температура воздуха приближается к температуре воды на 10 F (100 — 90 = 10). Считается, что такой теплообменник имеет «приближающуюся температуру 10 F». Термин «температура приближения» используется потому, что он будет оставаться довольно постоянным при изменениях как входной температуры технологического процесса, так и температуры рабочей жидкости.

По мере снижения температуры приближения размер (и стоимость) теплообменника в конечном итоге будет увеличиваться экспоненциально. Следует проявлять осторожность, чтобы не указывать теплообменники с излишне малыми температурами приближения, так как это может привести к дорогостоящему чрезмерному проектированию. Разумные температуры приближения обычно:

15 F для теплообменников с водяным охлаждением
20 F для паровых теплообменников
25 F для теплообменников с воздушным охлаждением

Если вам абсолютно не нужна конкретная температура на выходе из теплообменника, сообщите об этом своему разработчику; они могут использовать эту информацию, чтобы предложить вам менее дорогостоящие альтернативы!

Q.Что такое точка росы?

Точка росы — это температура, до которой определенная порция воздуха должна быть охлаждена при постоянном давлении, чтобы водяной пар начал конденсироваться в жидкость. Конденсированная вода называется росой. Точка росы — это точка насыщения. Точка росы связана с относительной влажностью; высокая относительная влажность указывает на то, что точка росы близка к температуре. Относительная влажность 100% указывает на то, что точка росы равна температуре, а водяной пар (влажность) насыщен.Когда точка росы остается постоянной, а температура повышается, относительная влажность снижается. При заданном давлении, независимо от температуры, точка росы указывает мольную долю водяного пара в воздухе и, следовательно, определяет удельную влажность воздуха.

На приведенном ниже графике типичного 24-часового периода с примерно одинаковой абсолютной влажностью (точкой росы) показана обратная зависимость между температурой и относительной влажностью.

Найдите данные для вашего района на всемирной карте климатических карт.Нажмите на ближайшую станцию, чтобы просмотреть дневную карту высоких и низких температур. Ночной минимум часто бывает на несколько градусов ниже дневной точки росы.

Экстремальные значения
Точка росы 33 ° C (91 ° F) наблюдалась в 14:00. 12 июля 1987 года в Мельбурне, Флорида. Точка росы 32 ° C (90 ° F) наблюдалась в США как минимум два раза: в Аплтоне, штат Висконсин, в 17:00. 13 июля 1995 г. и военно-морская база Нового Орлеана в 17:00 по московскому времени. 30 июля 1987 г.Точка росы 35 ° C (95 ° F) наблюдалась в Дахране, Саудовская Аравия, в 15:00. 8 июля 2003 г. Такие точки росы встречаются крайне редко. Точки росы выше 80 ° F встречаются редко, даже в тропиках. Самым влажным расчетным условием в США, опубликованным ASHRAE (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха), является Галвестон, штат Техас: точка росы 75,2 ° F, которая превышается только на 1% от среднего летнего времени, или примерно на 30 часов.

Приведенный ниже индекс тепла дает некоторое представление о точках росы.Остерегайтесь спецификации «100 F, 100% RH»… поскольку вы можете видеть, что это за пределами таблицы; этого просто не бывает.

Индекс тепла национальной метеорологической службы NOAA

Влажность, указанная в терминах точки росы, намного проще и менее подвержена ошибкам, чем часто неправильно используемый термин относительная влажность. Относительная влажность часто указывается без точной эталонной температуры (относительной влажности). Например, обычно можно встретить что-то вроде: «Средняя температура от 55 до 94 ° F и относительная влажность от 35% до 100%» для местоположения… но без упоминания того факта, что 94 ° F происходит в 15:00 и 100%. относительная влажность% наблюдается в 3 часа ночи при температуре воздуха 65 ° F.Учитывая экспоненциальную форму кривой точки росы, было бы сильно завышено количество влаги в воздухе, чтобы получить такие данные, и предположить, что средняя высокая температура / влажность составляет 94 ° F и относительная влажность 100%.

Капитальные и эксплуатационные затраты (например, охлаждение) теплообменников, охлаждающих ниже точки росы, экспоненциально связаны с указанной точкой росы. Обратите внимание, как приведенная выше кривая стремится к вертикальной линии при повышении температуры.Чрезмерно консервативные спецификации влажности делают проекты финансово неоправданными, и многие полезные системы остаются на чертежной доске. Укажите реалистичную точку росы или обратитесь к нам, и мы найдем расчетные климатические данные ASHRAE для места установки.

В. Как рассчитывается коэффициент теплопередачи?

Теплообмен можно классифицировать двумя способами:

Явная теплопередача, также известная как изменение температуры. Например, требуется одна британская тепловая единица, чтобы поднять один фунт воды на 1 ° F.Ключевые отношения здесь:

Q = Cp • M • TD

Где:
Q — БТЕ / час
Cp — теплоемкость в БТЕ / фунт-фут (Cp воды — 1)
M — массовый расход в фунтах / час
TD — Разница температур в ° F

Скрытая теплопередача, также известная как фазовый переход. Например, для превращения одного фунта жидкой воды в пар требуется 1000 БТЕ — при той же температуре. Ключевые отношения здесь:

Q = Hfg • M

Где:
Q — БТЕ / час
Hfg — скрытая теплота парообразования в БТЕ / фунт (Hfg воды — 1000)
M — массовый расход в фунтах / час

Q.Как рассчитывается производительность теплообменника?

Конструкция теплообменника начинает выглядеть так же просто, но становится намного интереснее! Теплообменники — это машины, которые получают жидкости для передачи тепла. Большинство теплообменников работают с двумя жидкостями, протекающими через отдельные каналы, например, холодная вода течет внутри трубы, а теплый воздух течет за ее пределами. Когда это происходит, холодная жидкость нагревается, а горячая охлаждается. Ключевые отношения здесь:

Где:
A — требуемая площадь поверхности в кв. Футах
Q — нагрузка в БТЕ / час
U — производительность теплообменника в БТЕ / ч-фут2- ° F
LMTD — средняя разница температур в тепле обменник в градусе F

Q.Как рассчитывается средняя разница температур?
LMTD — это вычисление, которое берет температуры на входе и выходе обеих жидкостей и сводит их к одному числу, которое представляет собой среднюю разницу температур:

T1 = Температура на входе горячего потока.
T2 = Температура на выходе горячего потока.
t1 = Температура на входе холодного потока.
t2 = Температура на выходе холодного потока.

В. Как рассчитывается значение U?

Значение U — это коэффициент полезного действия теплообменника, он основан на конструкции блока, материалах и текучих средах.Теплообменник из алюминия будет иметь более высокое значение U, чем теплообменник из пластика, потому что алюминий лучше проводит тепло. Теплообменник, использующий воду в качестве хладагента, будет иметь более высокое значение U, чем теплообменник с воздухом в качестве хладагента, потому что вода является лучшим хладагентом. Ключевые отношения здесь:

Где:
U — коэффициент полезного действия теплообменника в БТЕ / ч-фут2- ° F
ч2, ч3, ч4 и т. Д. Для ребристой трубы, теплообменника воздух-вода — обычно коэффициенты теплопередачи. :
воздух, плавник, трубка, вода.
R1, R2, R3 и т. Д. — тепловое сопротивление различных характеристик теплообменника в часах-фут2- ° F / BTU, обычно:
Фактор внутреннего загрязнения, сопротивление металлического контакта, фактор внешнего загрязнения
Число и тип коэффициентов теплопередачи и теплового сопротивления будут варьироваться от одной конструкции теплообменника к другой. В простом устройстве, где две жидкости текут по противоположным сторонам металлической пластины, может быть холодная жидкость, металлическая пластина и горячая жидкость. Сопротивление металла тривиально, потому что теплопроводность металлов хорошо известна.Коэффициенты теплопередачи жидкости зависят не только от жидкости, но и от уровня ее турбулентности при ее прохождении через теплообменник. Определение коэффициентов теплопередачи жидкости часто является ключевым моментом при проектировании теплообменников.