Теплообменник для системы отопления: Теплообменник для системы отопления. 5 советов для правильного подбора.

Устройство и принцип работы теплообменника для систем отопления

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.

что это такое, как сделать своими руками для частного дома, принцип работы системы

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.

В продаже существует огромное количество подобных агрегатов, которые различаются по своим конструктивным особенностям. Исходя из этого, нагрев жидкости будет осуществляться по-разному. К одному из вариантов, который в последнее время получил широкое распространение, стоит отнести теплообменник для горячего водоснабжения.

Устройство имеет такое название благодаря своей главной функции – в теплообменниках происходят процессы обмена температурами.

А поскольку дело касается ГВС, становится понятно, что тепловая энергия от горячей воды из отопления передается холодной, чтобы та достигла нужной температуры. На некоторых предприятиях используются воздушные теплообменники с вентиляторами, кроме того, существуют теплообменники для дымохода, которые позволяют экономить тепловую энергию.

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

Теплообменное оборудование на современном рынке представлено в большом многообразии.

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.

Разборные устройства отличаются перед продукцией паяного типа сборки тем, что при первой же необходимости приспособление можно модернизировать и подстроить под личные нужды, например, добавить либо же удалить определенное количество пластин. Разборные теплообменники востребованы в областях, где для бытовых нужд используется жесткая вода, за счет особенностей которой на элементах агрегата скапливается напить и различные загрязнения. Эти новообразования отрицательно сказываются на эффективности работы устройства, поэтому нуждаются в регулярной очистке, а благодаря своей конфигурации такая возможность есть всегда.

Кроме того, теплообменники разборного типа отличаются компактными размерами, за счет отсутствия зажимной конструкции в системе.

Неразборные устройства выделяются следующими особенностями:

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.

Из расчета вида и варианта установки агрегата следует выделить два типы теплообменников для горячей воды от отопления.

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.

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.

Что это такое

Что такое теплообменник для горячего водоснабжения – это устройство, в котором производится обмен тепловой энергией между двумя раздельными средами. Говоря проще, горячая вода, находящаяся в одной емкости, нагревает холодную воду, находящуюся в другой, причем, между собой эти емкости не сообщаются. Простым примером прибора можно назвать трубу с холодной водой, которая помещена в трубу большего диаметра с горячей водой.

Вода в меньшей трубе начнет нагреваться, стремясь уравнять температуру с внешней средой. Теплообменник для ГВС принцип работы его не меняется при любом типе устройства.

Для поддержания процесса в стабильном режиме обе жидкости движутся (циркулируют) с определенной скоростью, что позволяет получить устойчивый постоянный процесс.

При правильной конструкции и точной настройке скорости циркуляции обеих жидкостей потери тепла сводятся к минимуму.

Применение аппарата позволяет использовать один источник нагрева для систем отопления и ГВС одновременно, снижая тем самым количество оборудования и расходы на теплоноситель. Прибор для горячего водоснабжения частного дома выгоден тем, что позволяет добиться большей автономности жилища и уменьшить зависимость от сетевых ресурсов.

Обратите внимание! Этот аппарат не является самостоятельным нагревателем, для работы ему требуется теплоноситель, уже имеющий нужную температуру среды.

Для чего нужен

Теплообменник в системе отопления и ГВС может выполнять несколько функций:

Нагрев воды для бытовых нужд (системы отопления и ГВС).
Стабилизация работы (подогрев теплоносителя от горячей воды в собственном котле).

Отопление дома непосредственно через теплообменник требует наличия теплоносителя со стабильной и регулируемой температурой. Если использовать прямой подогрев теплоносителя в котле, температура будет постоянно меняться, добиться нужной степени нагрева будет очень сложно.

Решает эти проблемы аппарат, в котором регулировка параметров теплоносителя осуществляется плавно и эффективно.

Наличие горячего теплоносителя дает возможность нагрева воды для бытовых нужд.

Учитывая, что вода движется независимо друг от друга, можно использовать тепло одной системы для нагрева другой без всяких ограничений. Эта функция выполняется аппаратом, который осуществляет передачу тепловой энергии от теплоносителя к воде из системы отопления и ГВС, делая ее независимой от окружающих сетей и снимая зависимость от компаний-поставщиков.

Важно! Теплообменник для отопления частного дома – многоплановый механизм, позволяющее значительно экономить на горячем водоснабжении.

От каких факторов зависит эффективность

На работоспособность влияют несколько факторов:

Конструкция устройства.
Режим работы, температура отдающего теплоносителя.
Величина потерь тепла или, проще, состояние внутренней поверхности трубок (отсутствие накипи или наслоений, работающих как теплоизолятор и снижающих способность к принятию или отдаче тепловой энергии).

Поскольку устройство выбирается на стадии проектирования и монтажа, а режим работы устанавливается при настройке системы отопления в целом, то наиболее важным фактором становится борьба с потерями. Для этого теплообменник бытовой периодически промывают и очищают с помощью различных средств, которых достаточно в продаже.

Для удаления накипи применяют кислотные составы, а жировые отложения очищаются с помощью каустической соды. После очистки устройство тщательно промывают и вновь подключают к оборудованию. Другим средством, осуществляющим профилактику и снижающим степень загрязнения, являются фильтры. С их помощью отсеиваются посторонние частицы, взвесь, жировые соединения. При этом, фильтры также подлежат периодической промывке или замене.

Обратите внимание! На отложение солей или появление накипи на стенках или поверхностях устройства в большой степени влияет скорость движения воды. Чем она выше, тем меньше возможность образования наслоений, но при этом снижается работоспособность. Теплообменник для каждого дома нуждается в правильном выборе режима работы.

Классификация

Вне зависимости от модели, они делятся на стальные и чугунные. Такое деление возникло в процессе развития и формирования систем отопления и водоснабжения.

Традиционно использовались чугунные устройства, поскольку их было легче производить – отливка производилась быстрее и обходилась дешевле, чем изготовление стальных деталей, их сборка, герметизация и т.д.

Кроме того, отсутствие или дороговизна нержавеющих сталей не оставляла никаких вариантов.

Со временем возможности материалов уравнялись, а производственный процесс позволил изготавливать изделия любой сложности из нержавейки. При этом, от чугуна как материала не отказались, так как простота и скорость литьевого производства сохранили свою привлекательность. И по сей день приборы из обоих материалов производятся, активно используются.

Чугунный

Теплообменники из чугуна отличаются большим весом и массивностью. Отливка корпусов с тонкими стенками сложна и ненадежна, поэтому чугунный аппарат всегда значительно тяжелее, чем стальной. Кроме того, отрицательным свойством материала является его хрупкость.

При резких механических или термических воздействиях – ударах, резком заполнении холодного корпуса горячей водой – механизм может треснуть, что не поддается ремонту.

При этом, обычно чугунные корпуса имеют секционное строение, что позволяет изменять размеры и мощность устройства и удалять вышедшие из строя секции. Чугун подвержен коррозии, появлению на внутренней поверхности накипи. Эффективность теплоотдачи у таких механизмов довольно высока, хотя снижена возможность оперативного изменения режима работы.

Стальной

Стальные (нержавеющие) приборы полностью лишены недостатков своих чугунных собратьев. Они прочны, не разрушаются от ударов и резких перепадов температуры, в гораздо меньшей степени подвержены коррозии

(на нержавейку воздействует только электрохимическая коррозия). Сборка их производится прямо на заводе, что осложняет их ремонтопригодность.

Теплоотдача стали высока, она быстро набирает или отдает тепло, что при активных режимах использования может привести к усталостным напряжениям металла, появлению трещин или выходу прибора из строя.

Наиболее распространен пластинчатый теплообменник для отопления, представляющий собой набор плоских пластин с каналами для прохода греющей и нагреваемой среды. Большая площадь пластин способствует эффективной передаче тепла.

Типы моделей

Установлены приборы могут быть в разных точках, что влияет на их эффективность, а также требует различного конструктивного решения. В зависимости от вида и модели источника нагрева могут быть использованы разные типы:

Внутренние

Теплообменники, находящиеся непосредственно в нагревательных устройствах – котлах, печах и т.д. Установка в такой точке дает максимальную эффективность, так как практически отсутствуют потери на нагрев корпуса, на охлаждение теплоносителя во время транспортировки от нагревателя до аппарата.

Чаще всего такие устройства встроены в котел уже на стадии производства, что упрощает задачи по монтажным или наладочным работам – требуется лишь настройка оптимального режима функционирования.

Внешние

Внешние теплообменники устанавливаются отдельно от источника тепла. Такой способ применяется при невозможности или значительной удаленности источника от системы отопления. Например, если в доме используется отопление от сети ЦО, теплообменник бытовой для нагрева холодной воды будет являться внешним устройством. Эффективность такого устройства несколько ниже, чем у внутренних типов, что обусловлено меньшей температурой теплоносителя.

Какой вид лучше выбрать

Подбор теплообменника для гвс осуществляется в случае, если отопление подается не от котла, или в системе его не предусмотрено. Для местных систем отопления или при наличии подключения дома к системе ЦО выбор внешнего устройства очевиден, поскольку иных вариантов не имеется.

Подбор теплообменника производится по имеющимся параметрам системы и обусловлен строением котла, способом получения теплоносителя, величиной необходимого потребления воды и т.д.

Как произвести расчет

Расчет для теплообменника гвс производится путем довольно сложных вычислений, требующих специальной подготовки. Детальный расчет требует составления теплового баланса, учета устройств теплопередачи, расчета средней разности температур и т.д. Все эти операции требуют познаний в области теплотехники, которыми обладает далеко не каждый, а вероятность ошибки очень высока даже у специалиста.

Выход из положения можно найти в сети интернет – онлайн-калькуляторы, в достаточном количестве имеющиеся на сайтах производителей теплового оборудования, позволяют получить нужные данные просто и достаточно надежно. Для проверки расчет следует продублировать несколько раз, сопоставить полученные результаты для выбора наиболее верного.

Монтаж

Работы по монтажу представляют собой установку и подключение устройства к соответствующим магистралям. Теплообменник водяной необходимо подключить к системе ГВС. Порядок действий определяется типом конструкции устройства и точкой установки в помещении.

Как установить внутренний

Внутренний теплообменник обычно уже установлен и нуждается только в подключении к системе ГВС. Все необходимые действия – присоединение соответствующих патрубков в разрыв отвода от трубопровода ХВС и к вновь образованной линии ГВС.

Как установить внешний

Монтаж внешних устройств производится в непосредственной близости от сети питания. Производится подключение теплоносителя в разрыв питающей магистрали. Система ГВС подключается на выходной патрубок, на входной подключается отвод от ХВС. Выполняется настройка или запуск устройства.

Важно! Все входящие или выходящие линии должны быть оборудованы вентилями с обводными трубопроводами для отключения теплообменника при необходимости ремонта или обслуживания.

Готовим механизм самостоятельно

Для самостоятельного изготовления следует, прежде всего, определиться с моделью устройства. Изготовить теплообменник для системы отопления своими руками проще всего бойлерного типа, поскольку такой вариант наиболее доступен и эффективен.

Упрощая, такое устройство представляет собой бочку с нагретым теплоносителем, внутри которой находится змеевик или трубная доска с множеством трубок для нагрева ГВС.

Вариантов может быть очень много, каждый мастер привносит в конструкцию какие-то свои идеи.

Водяная рубашка

Самодельный теплообменник водоводяной «водяная рубашка» – это тот самый вариант, о котором уже упоминалось. Труба (емкость), расположенная внутри другой трубы (емкости) с теплоносителем. Изготовление такой модели несложно, но потребует обеспечения герметичности большей емкости, что в домашних условиях непросто сделать. Температурные расширения, неминуемые при эксплуатации, оказывают отрицательное влияние на прочность сварного шва.

Эффективность системы прямо пропорциональна длине внутреннего трубопровода, для чего обычно используют змеевики или подобные устройства, увеличивающие длину и площадь соприкосновения поверхности трубы.

Распространенным вариантом является медная трубка, свернутая кольцами или зигзагами, омываемая горячим теплоносителем из большей емкости.

Трубная доска

Такой прибор представляет собой пучок трубок, присоединенных к двум плоским пластинам с отверстиями (отсюда и название). Пластины отсекают емкости, одна из которых имеет входной и выходной патрубки для поступления холодной воды и вывода нагретой. Вторая емкость служит для обеспечения циркуляции воды, увеличивает длину трубок и, соответственно, площади соприкосновения.

Вся конструкция помещается в корпус с горячим теплоносителем, который нагревает воду в трубках. Такая система требует участия умелого сварщика, так как количество трубок велико, требует качественного присоединения. Нарушение герметичности любого шва приведет к перемешиванию воды с теплоносителем, что недопустимо.

Полезное видео по теме

Теплообменник – несложное, эффективное устройство, необходимое в частном доме позволяет значительно сэкономить на поставках ресурсов. Самостоятельное изготовление прибора вполне возможно, но потребует определенных познаний и качественной сборки.

Теплообменники для отопления дома своими руками: подключение, водяные, воздушные

Содержание статьи:

Теплообменник из медной трубы с припаянными пластинами — важнейший элемент современных отопительных котлов

Главным элементом любой из систем отопления служит особое устройство — теплообменник для отопления дома, в котором происходит передача тепла от генератора тепла к теплоносителю. На современном рынке представлено большое количество различных отопительных котлов, но все их разнообразие не ограничивает фантазию домашних умельцев по части самостоятельного изготовления подобных устройств. В нашей статье читателям будет предложено узнать, для чего нужен теплообменник в системе отопления, как его сделать своими руками и каким способом подключить.

Функция теплообменника в системе отопления

В домашних отопительных системах воздух наиболее часто используются поверхностные теплообменники системы отопления, где тепловая энергия передается через поверхности металлических стенок данного устройства.

Принцип отопления через теплообменник наиболее полно реализован в конструкции газовых, твердотопливных или электрических котлов. Вода циркулирует по изогнутым в виде змеевика трубам, установленным внутри отопительного агрегата, и нагревается от температуры горящего топлива. Нагревшийся теплоноситель уходит в трубопровод отопительной системы, а ему на смену в теплообменник поступает остывшая вода из радиаторов.

До сих пор во многих индивидуальных домах традиционным источником тепла остается печь. Она хороша для обогрева небольшой избы, однако в условиях многокомнатного коттеджа ее тепловая мощность недостаточна. Поэтому в частном доме теплообменник в системе отопления нужен для того, чтобы превратить печку в полноценный водонагревательный котел. Размер и форма самодельного теплообменника для отопления должна вписываться в габариты топливной камеры печи. К этому устройству можно подключить трубопроводы и радиаторы, и тогда отопление дома станет более эффективным.

Виды теплообменников

Если вмонтировать в печь водяной теплообменник для отопления, во всем доме станет гораздо теплее

Более практичны водяные теплообменники для отопления. Это обусловлено тем, что вода намного лучше передает тепловую энергию, чем воздух. Вместе с тем, воздушный теплообменник для отопления также находит применение. Кроме водяного и воздушного, применяется также и теплообменник на дымоход для отопления, который устанавливают не внутрь, а снаружи.

Все выпускаемые промышленностью отопительные устройства оснащены теплообменниками, конструкция которых максимально приспособлена для эффективного нагрева воды.

В заводских условиях теплообменные устройства изготавливают из меди. Труба представляет собой змеевик, поперек изгибов которого расположено множество пластин, обеспечивающих большую площадь теплообмена.

Соорудить у себя дома самодельный теплообменник для отопления, чтобы он был точно как заводской, практически нереально. Поэтому придется выбрать вариант попроще.

Устройство системы

Несложный по конструкции самодельный теплообменник послужит для отопления дома

Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.

Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:

построить печь «с нуля» под конкретный размер теплообменника;
установить в существующую печь самодельный теплообменник, изготовленный по размерам топки.

Схема кирпичной печи с теплообменником

Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.

Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.

Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.

Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.

Преимущества отопления с теплообменником

Принцип подключения теплообменника к системе отопления

Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:

Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
Красивый внешний вид. Сохранить традиционный вид русской печи бывает полезно при создании интерьера в национальном стиле.

Среди недостатков отопления через теплообменник можно назвать: менее высокий КПД по сравнению с заводскими котлами и отсутствие автоматического контроля за интенсивностью нагрева теплоносителя.

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

Порядок действий:

На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления. Обратим внимание и на другие сферы их применения.

Воздушное отопление

Если охарактеризовать воздушную систему отопления, можно сказать, что у нее больше минусов, чем плюсов. Воздушные теплообменники для отопления мало распространены в частном жилом секторе, они пока еще не стали привычными.

Преимуществом этой системы называют возможность совмещать обогрев с принудительной вентиляцией. Однако возможные ошибки при ее проектировании и монтаже могут свести преимущества к минимуму. В воздуховодах бывает слышен шум вентилятора, а в помещениях ощущается температурный дисбаланс.

Теплообменники для воздушного отопления существуют прямого нагрева, а также косвенного. В первых из них газовое или дизельное топливо сгорает непосредственно в самом теплообменнике. В других моделях используется промежуточный теплоноситель.

Теплообменник на дымоход

Смонтированный на дымоход теплообменник использует вылетающую в трубу тепловую энергию

На дачах и в банях у «народных умельцев» можно увидеть самодельный водяной или воздушный теплообменник, установленный на дымоход небольшой печи. Получается очень выгодно: тепло не уходит вместе с дымом, а часть его служит для нагрева воды.

Установив теплообменник на дымоход для отопления, можно получать довольно большое количество горячей воды. Конечно, этого не хватит, чтобы обогреть весь дом, но достаточно, чтобы поставить в предбаннике один-два радиатора. Использовать теплообменник на дымоход можно как для отопления, так и для быстрого нагрева воды в бане.

Подобное устройство может быть очень простым в изготовлении. За основу можно взять отрезок большой трубы диаметром 500–700 мм, или сварить бак из нержавейки. В центре конструкции будет проходить вертикальная труба, соответствующая диаметру дымохода, а сверху и снизу должны быть приварены два патрубка.

Отдавая свою температуру теплообменнику, выходящие из печи продукты сгорания быстро остывают. Из-за этого уменьшается тяга в дымоходе и несколько замедляется горение топлива.

Изготовление теплообменника для отопления своими руками может стать способом устроить в доме полноценное водяное отопление без приобретения дорогостоящего оборудования.

Теплообменник для систем отопления отличного качества по доступной цене в Краснодаре

Практически везде используется теплообменник для систем отопления. Они бывают как разборные пластинчатые, так и паяные. В данных нагревательных установках их применяют при передаче тепла от источника (например — центральная тепловая сеть, индивидуальный котел и т.д.) к контуру обогрева (пример – радиаторы).

При проектировании обогрева с использованием теплообменника для систем отопления необходимо рассчитать нужные тепловые нагрузки. Далее необходимо выбрать температуру. Стандартный график нагревания – это 95/70 по котловому контуру и 60/80 по внутреннему контуру. То есть в оборудование от котла подается температура 95 С, а на выходе получаем теплоноситель 80 С. Обычно, в качестве него берут воду или гликолевые смеси.

Если необходимо установить теплообменник для систем отопления в уже существующую конструкцию, то нужно собрать следующие данные:

Отапливаемая площадь;
Мощность источника тепла;
Применяется ли котел для потребностей ГВС или чего-то то другого;
Температурный режим источника тепла и обогрева;

После сбора этих данных идет расчет. Приведем пример.

Техническое задание:
Необходимо установить в существующую конструкцию пластинчатый теплообменник.

Исходные данные:
Совместно с заказчиком определили, что:

Отапливаемая площадь – 150 м², высота потолков до 3м.
Мощность индивидуального котла 25 кВт, из них 5 кВт используется на нужды ГВС.
Температурный режим 80/50 °С.
Температурный режим 65/45 °С

На основании этих данных происходит расчет теплообменника для систем отопления, в итоге мы получаем следующий результат:

Теплообменник пластинчатый разборный – SN 08-8;
Стоимость – 26 300р.
Срок изготовления – 1 день.

Расчет, чертеж и фото ТО

Нужно учесть, то что каждый теплообменник для систем отопления рассчитывается в соответствии с проектными мощностями, исходя из индивидуальных условий и пожеланий заказчика. Например, в котельной не хватает места под установку пластинчатого разборного теплообменного оборудования. Решением этой ситуации будет паяное оборудование. Преимуществом служат компактные размеры, а минусом то, что нельзя увеличить мощность путем добавления теплообменных пластин, как в разборном теплообменнике.

Заключение:

Если Вам требуется теплообменник для систем отопления, то в нашей компании Вы получите следующее:

За Вами будет закреплен персональный менеджер, который будет вести сделку от начала до конца;

В короткие сроки получите теплотехническую характеристику товара;

Вы получите цену от изготовителя, без посредников и наценок;

Изготовление займет 1 рабочий день;

Отправляем товар всеми транспортными компаниями;

Доступны все виды платежей.

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:
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, являются одинаковыми.
Чтобы обсудить теплообменники, необходимо предусмотреть некоторую форму категоризации.Есть два подхода, которые обычно принимаются. Первый рассматривает конфигурацию потока в теплообменнике, а второй основан на классификации типа оборудования, в основном 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 позволяет максимально изменять температуру обеих жидкостей и поэтому является наиболее эффективным (где КПД — 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 противоточное течение, 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.
Рисунок 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 единственный 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 передается холодной жидкости, когда она протекает 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, возрастет, 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:
Фронтальный конец — это место, где жидкость попадает в трубку теплообменника.
Задний конец — это место, где жидкость в трубке покидает теплообменник или 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). Как правило, 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 за пределами 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 обеспечения 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 отделена прокладкой, которая герметизирует пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами, см. Рисунок 9. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его 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.
Рис. 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 снизу 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 через стенку 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, которое равно 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 определенной 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 Базовое 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 .
Конструкция теплообменника
и типы теплообменников Конструкция теплообменника и типы теплообменников Статья Обучающие программы по альтернативной энергии 10/03/2014 25/05/2020 Учебные пособия по
Пожалуйста, поделитесь / добавьте в закладки:
Теплообменник
Дизайн
Мы ежедневно используем теплообменник в наших домах, на рабочих местах и транспортных средствах, даже не подозревая об этом. Теплообменник — это теплообменное устройство, которое обменивается (отсюда и их название) тепловой энергией от одного источника и передает ее другому при разных температурах.В большинстве конструкций теплообменников жидкости или газы, используемые для передачи тепла, разделяются и не смешиваются.
Теплообменники существуют уже много лет и широко используются в обычных системах теплового отопления, а также в системах кондиционирования воздуха, холодильном оборудовании, транспортных средствах и в настоящее время в системах рекуперации тепла с использованием возобновляемых источников энергии, таких как солнечные тепловые панели, геотермальные и другие типы. применения солнечной тепловой энергии.

Типичная конструкция теплообменника
Но наиболее распространенные типы теплообменников, которые мы видим и используем ежедневно, включают в себя радиаторы центрального отопления дома, автомобильные радиаторы, конденсаторы и испарители ОВК, задние коробки для пожарных печей, масляные радиаторы и т. Д.Использование теплообменников в нашей повседневной жизни, большой или малой, бесконечно. Если вы когда-либо использовали бутылку с горячей водой в постели для обогрева ног, то вы слишком хорошо знаете преимущества, которые могут принести теплообменники.
Итак, , как работает теплообменник . Теплообменник представляет собой пассивную гофрированную металлическую массу, которая передает тепло от одной рабочей жидкости к другой. Первичная тепловая жидкость поглощает тепло от источника тепла — горелки, бойлера или другого типа нагревательного устройства, а затем циркулирует через теплообменник, где тепло отводится из жидкости (воды или газа), и передается на вторичную. жидкость, опять-таки либо вода, либо газ, который циркулирует и рассеивает тепло (теплоотвод) в дом или атмосферу.
Солнечные водонагревательные системы используют технологию теплообменника для передачи тепла от солнца в циркулирующую воду со многими косвенными системами, использующими теплообменник, который отделен от солнечных коллекторов. Эти типы теплообменников обычно известны как теплообменники вода-вода, так как как первичная, так и вторичная жидкости представляют собой воду, возможно, смешанную с антикоррозионной добавкой.
Теплообменники с воздушным охлаждением — это еще один тип конструкции теплообменника, используемый в автомобильной промышленности для охлаждения двигателя.Первичной жидкостью является вода, но вторичной жидкостью является воздух, продуваемый через ребра теплообменника вентиляторами. Обычно в теплообменнике нет движущихся частей, только внешние вентиляторы для циркуляции воздуха.
Существует множество конструкций теплообменников на выбор: трубчатые, двухтрубные, плоские, спиральные и змеевиковые. Выбор одного типа конструкции теплообменника зависит от многих факторов. Большинство теплообменников классифицируются в соответствии с их конструкцией, процессом теплообмена и компактностью их поверхности.Это площадь поверхности, на которую тепло рассеивается или передается слишком сильно по сравнению с физическим размером.
Некоторые из наиболее распространенных конструкций теплообменников и их типы включают в себя:
Типы теплообменников
1. Конструкция трубчатых теплообменников и теплообменников
2. Конструкция с двойными трубопроводами или шпильками
3. Плоская пластина и ребристые теплообменники
4. Радиаторы и солнечные теплообменники
5. Спиральные теплообменники
6.Воздухоохладители, холодильные машины и конденсаторы
7. Мокрые градирни
Конструкция трубчатого теплообменника
Трубчатый теплообменник — безусловно, самая простая конструкция. Первичная жидкость циркулирует через прямые или концентрические трубы в форме U-образной конструкции трубы. Эти первичные трубки заключены в наружную герметичную трубку, которая циркулирует вторичную жидкость. Их обычное применение для небольших передач тепла вода-вода. Преимущество этого типа конструкции заключается в гибкости, поскольку трубчатые теплообменники могут быть добавлены или удалены по мере необходимости.Также любое количество теплообменников может быть соединено последовательно или параллельно.
Конструкция трубчатого теплообменника — двойной поток

Несмотря на простоту и простоту, эффективность этого типа конструкции однопроходного теплообменника может быть увеличена путем направления потока вторичной жидкости в направлении, противоположном направлению первичный поток для улучшения поглощения тепла и эффективности. Если и первичная, и вторичная жидкости текут в одном и том же направлении, это называется «параллельным потоком».Если первичная и вторичная жидкости текут в противоположном направлении, то это называется «противотоком». Кроме того, внутренняя тепловая труба может быть либо единственной неизолированной трубой, снабженной ребрами для увеличения площади поверхности, либо в виде многотрубной конструкции, как показано на рисунке.
Плоские пластинчатые теплообменники
Плоские пластинчатые теплообменники — еще один распространенный тип конструкции, который предлагает улучшенную эффективность для своих размеров по сравнению с трубчатыми конструкциями. Плоские теплообменники обеспечивают относительно большую поверхность теплопередачи в небольшом пространстве и могут также работать при более высоких давлениях жидкости.
Плоские пластинчатые теплообменники изготовлены из множества тонких металлических пластин, соединенных или «сложенных» вместе, с небольшим пространством между каждой пластиной, чтобы позволить теплопередающей жидкости циркулировать, отводя тепло от пластин по мере их протекания. Эти отдельные пластины обычно соединяются друг с другом с помощью резиновых прокладок и уплотнений, чтобы предотвратить утечку и направить тепловые жидкости через каналы с альтернативным потоком. Другие типы плоских теплообменников включают паяные или сварные конструкции теплообменников.
Поскольку площадь поверхности пластинчатых теплообменников велика, это обеспечивает максимальный контакт между двумя теплоносителями, что обеспечивает эффективный и эффективный теплообмен. Точно так же, как трубчатая конструкция, поток жидкости двух теплоносителей может быть либо параллельным потоком, либо направлением противотока, при этом каждая пластина имеет четыре отверстия, служащие в качестве входного и выходного отверстий.
Пластинчато-ребристые и трубчато-ребристые теплообменники являются еще одним распространенным типом теплообменников, относящихся к категории «компактные теплообменники».Они состоят из металлических, ребристых или жалюзийных металлических ребер, которые приклеены, спаяны или приварены к серии плоских, круглых или прямоугольных трубок. Этот тип конструкции теплообменника использовался в течение многих лет либо с отдельными ребрами, либо с пластинчатыми ребрами в самых разных областях применения.
Компактные теплообменники получили свое название благодаря тому факту, что их конструкция приводит к очень большой тепловой поверхности при небольших физических размерах. Компактность теплообменника обычно дается в очень большом количестве м ² / м ³ физического размера, с плотностями поверхности более 1000 м ² / м ³ в настоящее время.
Компактные теплообменники обычно используются в качестве автомобильных радиаторов водяного и масляного охлаждения, систем кондиционирования воздуха, регенерации технологического и отработанного тепла, преобразования тепловой энергии океана, геотермальных и солнечных тепловых систем. Фактически везде, где есть необходимость в небольшом компактном, легком, экономичном и экономичном теплообменнике.
Мы видели, что теплообменник представляет собой механическое устройство, которое используется для передачи тепловой энергии между двумя или более циркулирующими жидкостями при разных температурах.Эти жидкости обычно разделяются какой-либо формой поверхности теплопередачи, будь то трубчатая, плоская пластина или оребренная конструкция. Теплообменники обычно классифицируются в зависимости от их конструкции, компактности и способа передачи тепла от первичной к вторичной жидкости.
Теплообменники обычно используются в транспортном, вентиляционном, технологическом, энергетическом, рекуперативном, возобновляемом и других областях. Типы теплообменников, обычно используемые в нашей повседневной жизни, включают автомобильные радиаторы и охладители, кондиционеры и геотермальные испарители и конденсаторы.
Технология и дизайн теплообменников прошли долгий путь за последние годы, и наблюдается постоянный прогресс в уменьшении размеров и компактности радиаторов, чиллеров, испарителей и конденсаторов для повышения эффективности преобразования.
Компактные теплообменники становятся все более стандартными и имеют большую удельную площадь поверхности теплообмена на единицу объема, превышающую 800 м ² / м ³. В компактных конструкциях теплообменника две жидкости обычно движутся перпендикулярно друг другу, при этом первичная жидкость представляет собой жидкость, а вторичная жидкость представляет собой нагнетаемый воздух.Конечно, тепловые характеристики любого теплообменника со временем будут ухудшаться в результате накопления грязи и отложений на поверхностях теплопередачи, поскольку слой отложений представляет дополнительное сопротивление передаче тепла.
теплообменник
Теплообменник — это устройство, созданное для эффективной передачи тепла от одной жидкости к другой, независимо от того, разделены ли жидкости сплошной стенкой, чтобы они никогда не смешивались, или жидкости непосредственно контактируют. ^[1] Они широко используются на нефтеперерабатывающих, химических, нефтехимических, перерабатывающих, холодильных, электростанциях, в системах кондиционирования воздуха и обогрева помещений. Одним из распространенных примеров теплообменника является радиатор в автомобиле, в котором горячая охлаждающая жидкость для двигателя, такая как антифриз , передает тепло воздуху, проходящему через радиатор.
Дополнительные рекомендуемые знания
Расположение потока
Теплообменники могут быть классифицированы в соответствии с их расположением потока. В теплообменниках с параллельным потоком две жидкости входят в теплообменник на одном конце и движутся параллельно друг другу на другую сторону. В противоточных теплообменниках текучие среды поступают в теплообменник с противоположных концов.Противоточная конструкция наиболее эффективна в том смысле, что она может передавать наибольшее количество тепла. Смотрите обмен противотока. В теплообменнике с поперечным потоком жидкости проходят приблизительно перпендикулярно друг другу через теплообменник.
Для эффективности теплообменники предназначены для максимизации площади поверхности стенки между двумя жидкостями, одновременно минимизируя сопротивление потоку жидкости через теплообменник. На производительность теплообменника также может влиять добавление ребер или гофр в одном или обоих направлениях, которые увеличивают площадь поверхности и могут направлять поток жидкости или вызывать турбулентность.
Температура движения по поверхности теплопередачи зависит от положения, но можно определить подходящую среднюю температуру. В большинстве простых систем это логарифмическая разница средних температур (LMTD). Иногда непосредственное знание LMTD недоступно, и используется метод NTU.
Типы теплообменников
Кожухотрубный теплообменник
Основная статья: Кожухотрубный теплообменник
Типичным теплообменником, обычно для приложений с высоким давлением, является кожухотрубный теплообменник, состоящий из серии трубок, через которые проходит одна из жидкостей.Вторая жидкость проходит по трубам, которые должны быть нагреты или охлаждены. Набор трубок называется трубным пучком и может состоять из нескольких типов трубок: простые, с оребрением с продольными ребрами и т. Д.
Пластинчатый теплообменник
Основная статья: Пластинчатый теплообменник
Другой тип теплообменника — пластинчатый теплообменник. Одна состоит из нескольких тонких, слегка разделенных пластин, которые имеют очень большие площади поверхности и каналы для потока жидкости для передачи тепла.Такое расположение пластинчатых пластин может быть более эффективным в данном пространстве, чем кожухотрубный теплообменник. Достижения в технологии прокладок и пайки сделали пластинчатый теплообменник все более практичным. В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха большие теплообменники этого типа называются пластинчатыми и рамными , ; при использовании в разомкнутых контурах эти теплообменники обычно бывают с прокладкой, что позволяет проводить периодическую разборку, очистку и проверку. Существует много типов пластинчатых теплообменников с постоянной связью, таких как пластины с погружной и вакуумной пайкой, и они часто указываются для применений с замкнутым контуром, таких как охлаждение.Пластинчатые теплообменники также различаются по типам используемых пластин и конфигурации этих пластин. Некоторые пластины могут быть отштампованы с помощью «шеврона» или других рисунков, где другие могут иметь обработанные ребра и / или канавки.
Регенеративный теплообменник
Третий тип теплообменника — это рекуперативный теплообменник. При этом тепло от процесса используется для нагревания жидкостей, которые будут использоваться в процессе, и один и тот же тип жидкости используется с обеих сторон теплообменника.(Эти теплообменники могут быть пластинчатого и каркасного типа или конструкции кожуха и трубы.) Эти теплообменники используются только для газов, а не для жидкостей. Основным фактором для этого является теплоемкость матрицы теплопередачи. Также см .: Противоточная биржа, Регенератор, Экономайзер
Адиабатический колесный теплообменник
В теплообменнике четвертого типа используется промежуточное хранилище жидкости или твердого вещества для удержания тепла, которое затем перемещается на другую сторону теплообменника для выпуска.Два примера этого — адиабатические колеса, которые состоят из большого колеса с тонкой резьбой, вращающейся в горячей и холодной жидкости, и жидкостных теплообменников. Этот тип используется, когда допустимо небольшое смешивание между двумя потоками. Смотрите также: Подогреватель воздуха.
Жидкостные теплообменники
Это теплообменник с газом, проходящим вверх через поток жидкости (часто воды), и жидкость затем забирается в другое место перед охлаждением. Это обычно используется для охлаждения газов, а также для удаления определенных примесей, что позволяет решить две проблемы одновременно.Он широко используется в эспрессо-машинах в качестве энергосберегающего метода охлаждения перегретой воды, используемой для экстракции эспрессо.
Динамический скребковый теплообменник
Другой тип теплообменника называется динамическим теплообменником или теплообменником со скребковой поверхностью. Это в основном используется для нагревания или охлаждения продуктов с высокой вязкостью, процессов кристаллизации, испарения и сильного загрязнения. Длительное время работы достигается благодаря постоянному царапанию поверхности, что позволяет избежать загрязнения и достичь устойчивой скорости теплопередачи во время процесса.
Фазообменные теплообменники
В дополнение к нагреву или охлаждению жидкостей только в одной фазе теплообменники могут использоваться либо для нагрева жидкости, чтобы испарить (или кипятить) ее, либо в качестве конденсаторов для охлаждения пара и конденсации его в жидкость. На химических заводах и нефтеперерабатывающих заводах ребойлеры, используемые для нагрева поступающего сырья для ректификационных колонн, часто являются теплообменниками. ^[2] ^[3]
Установки дистилляции обычно используют конденсаторы для конденсации паров дистиллята обратно в жидкость.
Электростанции с паровыми турбинами обычно используют теплообменники для кипячения воды в пар. Теплообменники или аналогичные устройства для производства пара из воды часто называют котлами.
На атомных электростанциях, называемых реакторами с водой под давлением, специальные большие теплообменники, которые передают тепло от первичной (реакторная установка) системы к вторичной (паровая установка) системе, производя пар из воды в процессе, называются парогенераторами. Все работающие на ископаемом топливе и атомные электростанции, использующие паровые турбины, имеют поверхностные конденсаторы для преобразования отработанного пара из турбин в конденсат (воду) для повторного использования.^[4] ^[5]
Для сохранения энергии и охлаждающей способности на химических и других установках могут использоваться регенеративные теплообменники для передачи тепла от одного потока, который необходимо охлаждать, к другому потоку, который необходимо нагреть, например, охлаждение дистиллята и предварительная подача в ребойлер. -обогрев.
Этот термин также может относиться к теплообменникам, которые содержат материал в своей структуре, который имеет изменение фазы. Обычно это фаза из твердого вещества в жидкое из-за небольшой разницы объемов между этими состояниями.Это изменение фазы эффективно действует как буфер, потому что происходит при постоянной температуре, но все же позволяет теплообменнику принимать дополнительное тепло. Одним из примеров, где это было исследовано, является использование в авиационной электронике большой мощности.
HVAC воздушные змеевики
Одно из самых широких применений теплообменников — для кондиционирования зданий и транспортных средств. Этот класс теплообменников обычно называют воздушных катушек или просто теплообменников из-за их часто змеевидных внутренних трубок.Катушки HVAC типа «воздух-воздух» или «воздух-жидкость» обычно имеют модифицированную систему поперечного потока. В транспортных средствах теплообменники часто называют нагревательными сердечниками.
На жидкостной стороне этих теплообменников общими жидкостями являются вода, водно-гликолевый раствор, пар или хладагент. Для нагревательных змеевиков горячая вода и пар являются наиболее распространенными, и эта нагретая жидкость подается, например, из котлов. Для охлаждающих змеевиков чаще всего используются охлажденная вода и хладагент.Охлажденная вода подается из чиллера, который потенциально расположен очень далеко, но хладагент должен поступать из ближайшего конденсационного блока. Когда используется хладагент, охлаждающий змеевик является испарителем в холодильном цикле с компрессией пара. Катушки HVAC, которые используют это прямое расширение хладагентов, обычно называются катушками DX .
На воздушной стороне змеевиков HVAC существует значительная разница между теми, которые используются для отопления, и теми, которые используются для охлаждения. Из-за психрометрии в охлаждаемом воздухе часто конденсируется влага, за исключением крайне сухих воздушных потоков.Нагрев воздуха увеличивает способность воздушного потока удерживать воду. Таким образом, нагревательные катушки не должны учитывать конденсацию влаги на их воздушной стороне, но охлаждающие катушки должны быть надлежащим образом спроектированы и настроены на , чтобы выдерживать их конкретные скрытые (влажность), а также чувствительные (охлаждающие) нагрузки. Вода, которая удаляется, называется , конденсат .
Для многих климатических условий водяные или паровые змеевики HVAC могут подвергаться воздействию условий замерзания. Поскольку при замерзании вода расширяется, эти несколько дорогие и трудно заменяемые тонкостенные теплообменники могут быть легко повреждены или разрушены всего лишь одним замерзанием.Таким образом, защита катушек от замерзания является основной заботой разработчиков, установщиков и операторов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Введение углублений (1/08/1934), размещенных внутри ребер теплообмена, контролирует конденсацию, позволяя молекулам воды оставаться в охлажденном воздухе. Это изобретение допускало охлаждение без обледенения охлаждающего механизма. Изобретатель Джон К. Рэйсли Патент № 2 046 968, выданный 7 июля 1936 г. ^[6]
Теплообменники в печах прямого сгорания, типичные для многих домов, не являются «змеевиками».Вместо этого они представляют собой газо-воздушные теплообменники, которые обычно изготавливаются из штампованного стального листового металла. Продукты сгорания проходят с одной стороны этих теплообменников, а воздух — с другой. Поэтому потрескавшийся теплообменник представляет собой опасную ситуацию, требующую немедленного внимания, поскольку продукты сгорания могут попасть в здание.
Выбор
Из-за множества переменных, выбор оптимальных теплообменников является сложной задачей.Возможны ручные вычисления, но обычно требуется много итераций. Таким образом, теплообменники чаще всего выбираются с помощью компьютерных программ либо системными проектировщиками, которые обычно являются инженерами, либо поставщиками оборудования.
Мониторинг и обслуживание
Мониторинг состояния труб теплообменника может проводиться с помощью неразрушающих методов, таких как вихретоковые испытания.
Механика потока воды и отложений часто моделируется вычислительной гидродинамикой или CFD.Загрязнение является серьезной проблемой в некоторых теплообменниках. Речная вода часто используется в качестве охлаждающей воды, что приводит к попаданию биологического мусора в теплообменник и слои здания, что снижает коэффициент теплопередачи. Другой распространенной проблемой является окалина, которая состоит из осажденных слоев химических веществ, таких как карбонат кальция или карбонат магния.
Пластинчатые теплообменники необходимо периодически разбирать и чистить. Трубчатые теплообменники можно очищать такими методами, как кислотная очистка, пескоструйная обработка, струи воды под высоким давлением, очистка от пуль или буровые штанги.
В крупных системах охлаждения воды для теплообменников обработка воды, такая как очистка, добавление химикатов и испытания, используется для минимизации загрязнения теплообменного оборудования. Другая водоподготовка также используется в паровых системах для электростанций и т. Д., Чтобы минимизировать загрязнение и коррозию теплообменника и другого оборудования.
Различные компании начали использовать технологию колебаний на водной основе, чтобы предотвратить биообрастание. Без использования химикатов этот тип технологии помог обеспечить снижение падения давления в теплообменниках.
Теплообменники в природе
Теплообменники встречаются естественным образом в системе циркуляции китов. Артерии к коже, несущей теплую кровь, переплетаются с венами от кожи, несущей холодную кровь, заставляя теплую артериальную кровь обмениваться теплом с холодной венозной кровью. Это уменьшает общую потерю тепла китом при погружении в холодной воде. Теплообменники также присутствуют в языке усатых китов, так как большие объемы воды текут через их рты [1] [2].Болотные птицы используют аналогичную систему для ограничения потерь тепла от тела через ноги в воду.
У видов, имеющих внешние яички (таких как люди), артерия яичка окружена сеткой вен, называемых пампинообразным сплетением. Это охлаждает кровь, направляющуюся к яичку, в то же время нагревая возвращающуюся кровь.
См. Также
Reboiler
Парогенератор (атомная энергетика)
Тепловой насос
Архитектурное проектирование
Машиностроение
Вентиляция с рекуперацией тепла
Журнал средней разницы температур (LMTD)
Рекомендации
^ Садик Какач и Хонгтан Лю (2002). Патент 2 046 968 John C Raisley
,
Коэффициенты теплопередачи теплообменника
Общие коэффициенты теплопередачи в некоторых распространенных конструкциях и применениях теплообменника:
Тип Применение Общий коэффициент теплопередачи
— U —
Вт / ( м ² K) БТЕ / (футы ^{2 o} F ч)
Трубчатые, с подогревом или охлаждением Газы при атмосферном давлении внутри и снаружи труб 5 — 35 1 — 6
Газы под высоким давлением внутри и снаружи труб 150 — 500 25 — 90
Жидкость снаружи (внутри) и газ при атмосферном давлении внутри (снаружи) трубки 15 — 70 3 — 15
Газ под высоким давлением внутри и снаружи труб жидкости 200 — 400 35 — 70
Жидкости внутри и снаружи труб 150 — 1200 25 — 200
Пар снаружи и внутри жидкости внутри труб 300 — 1200 50 — 200
Трубчатые конденсаты Пар наружная и охлаждающая вода внутри труб 1500 — 4000 250 — 700
Органические пары или аммиак наружная и охлаждающая вода внутри труб 300 — 1200 50 — 200
Трубчатая, испарения пар наружная и высоковязкая жидкость внутри труб, естественная циркуляция 300 — 900 50 — 150
пар наружная и низковязкая жидкость внутри труб, естественная циркуляция 600 — 1700 100 — 300
пар снаружи и жидкость внутри труб, принудительная циркуляция 900 — 3000 150 — 500
Теплообменники с воздушным охлаждением Охлаждение воды 600 — 750 100 — 130
Охлаждение жидких легких углеводородов 400 — 550 70 — 95
Охлаждение смола 30 — 60 5 — 10
Охлаждение воздуха или дымовых газов 60 — 180 10 — 30
Охлаждение углеводородного газа 200 — 450 35 — 80
Конденсация пара низкого давления 700 — 850 125 — 150
Конденсация органических паров 350 — 500 65 — 90
Пластинчатый теплообменник жидкость-жидкость 1000 — 4000 150 — 700
Спиральный теплообменник жидкость-жидкость 700 — 2500 125 — 500
конденсация пара в жидкость 900 — 3500 150 — 700
.
Навигация по записям
Previous post: Габионы в ландшафтном дизайне своими руками: Габионы своими руками: пошаговые мастер-классы
Next post: Плитка на деревянный пол в деревянном доме: Укладка плитки на деревянный пол
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт
Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.