Что такое теплообменники, виды и особенности применения

Запросить цену

Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный.

Системы теплообмена, зачем нужен теплообменник

Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают тепло воде, распыляемой из форсунок. В аппаратах, где два агента протекают по отдельным контурам, тепло передается через стенку, поверхность.

Признаком теплообменника является развитая поверхность и подводка двух систем. Это может быть пар-вода, антифриз-вода, вода-вода. Вместо воды в процессе используют химический раствор, вместо пара – нагретые газы.

Применение теплообменников позволяет:

• Использовать остаточное тепло при получении электрической энергии.
• Вести химические процессы в точном режиме, поддерживая температуру теплообменниками.
• Использовать вторичное тепло от энергоносителя для бытовых нужд.
• Поддерживать температуру теплоносителя для бытовых систем отопления в параметрах, соответствующих стандарту.

Разновидности поверхностных теплообменников

Простейший т/о – труба в трубе. Холодная трубка с водой проходит в трубе большего сечения, заполненной горячим агентом. При этом поверхность внутренней трубки нагревается и передает тепло воде. Так работают бойлеры. Если трубок много и собраны они в пучок, то получается кожухотрубный теплообменник. Аппараты с трубным пучком, закрепленном с торцов решетками, распространены в промышленности и применяются для бытовой водоподготовки.

Витые теплообменники представляют змеевики, навитые в корпусе. Межтрубное пространство заполняется другим потоком. Аппаратура применяется при высоком давлении одного из агентов.

Двухтрубные теплообменники применяются для передачи тепла в фазах газ-жидкость. Аппараты могут работать под давлением с высокой теплопередачей.

Спиральный т/о

Спиральные теплообменники представляют бочку, в которой лентой-спиралью расположен плоский лабиринт с внутренней полостью. По спирали движется горячий агент, омываемый холодной водой. Конструкция сложная в изготовлении. Но это единственный вид аппаратов для теплообмена агента, содержащего взвеси, пульпу. Откидывающиеся с обеих сторон крышки позволяют легко чистить зазоры.

Пластинчатый теплообменник представляет особую конструкцию греющих труб, собранных в виде плоского элемента их оребренных труб и многоходовым движением воды. Пластины напоминают гармошки. Их недостаток – забиваются накипью при плохой водоподготовке.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Представьте, что в трубах вода 900. Это приведет к разрыву пластиковых труб, ожогам. В каждом тепловом узле имеется система т/о, позволяющая поддерживать температурные параметры.

От чего зависит эффективность теплообменника

Кожухотрубный т/о

Поверхностный теплообмен происходит всегда через стенку. При этом возникают потери тепла. Чем тоньше перегородка, тем меньше потери. Новый т/о кожухотрубный имеет кпд 75%, но с зарастанием внутренней и верхней поверхности осадком, эффективность аппарата снижается. Он не может удерживать температурный режим. Поэтому аппараты имеют съемный пучок, который прочищают под высоким давлением специальным пистолетом.

Пластинчатые аппараты имеют кпд 90%, но щели между пластинами забиваются, требуется чистка. Для чистки оборудование разбирают. Важно установить на место сетчато-магнитный фильтр, который препятствует образованию осадка. Пластинчатые теплообменники можно подключать к автоматизированному управлению.

Пластинчатый разборный т/о

Эффективность процесса зависит от схемы подключения. Полнее теплоотдача у противоточного аппарата, когда потоки движутся навстречу друг другу.

Чем тоньше перегородка, тем лучше идет процесс. Но для аппаратов, работающих под давлением, толщина стенок зависит от способности выдерживать нагрузки на стенки. Если нельзя утоньшить стенки трубок необходимо увеличить поверхность нагрева, сделать аппарат длиннее.

Каждый т/о изготовлен в соответствии с теплотехническим расчетом, имеет паспорт и рассчитан для работы с определенным теплоносителем.

Как правильно выбрать теплообменник

Зачем нужен теплообменник в системе отопления в быту, понятно. Какой аппарат подходит в конкретном контуре – зависит от условий монтажа. Можно поставить кожухотрубный т/о – он неприхотлив, может простоять без чистки 10 лет, только счета за использование теплоносителя будут все больше – нарушается теплопроводность. Можно поставить пластинчатый, но чистить его придется через 3 года.

Вас может заинтересовать:

Теплообменное оборудование
Кожухотрубные теплообменники
Горизонтальные теплообменники с U-образным трубным пучком

Рекомендуемые статьи

• Применение теплообменников в химической, нефтехимической и пищевой промышленности

  Технологические процессы синтеза и разложения на фракции сложных веществ основаны на использовании эндотермических и экзотермических реакций. Перераспределение тепла в замкнутом контуре – принцип работы установки. Теплообменники в химической промышленности являются основным оборудованием, наравне с реакторами и ректификационными колоннами. В пищевой промышленности стерилизация и обеззараживание продуктов происходит при…
• Падение уровня запасов пхг европы продолжается

  Уровень газовых запасов в ПХГ Европы достиг минимальных значений. Новый «рекорд» наиболее низкого текущего уровня запаса газа в хранилищах Европы за последнее десятилетие. До этого самым низким считался показатель 2011 года. Впервые зафиксирована отметка 49,5 % от максимума. Темпы отбора газа из ПХГ всё время растут, что не может вызывать тревоги. Погодные условия в текущем месяце и начале марта обещают быть более жёсткими, чем в…
• Как правильно заправить газгольдер

  Современные газгольдеры заправляют 1-3 раза в год. Количество заправок определяется номинальной емкостью резервуара, предназначенного для хранения СУГ, и интенсивностью использования газа. Что же касается непосредственно самого процесса заправки, то специалисты рекомендуют разделять его на три основных этапа: 1. Выбор сезона для заправки Лучшим временем года для заправки газгольдера считается период с февраля по июль. Именно в…

• Снижение экспортной пошлины на нефть

  В виду непредсказуемых скачков национальной валюты, цена на нефть стала объектом пристального внимания не только экспертов-экономистов и биржевых маклеров, но и обычного гражданина. Рубль привязан к нефти, нефть — к доллару. Влияние котировок черного золота на экономику России очевидно: растут цены, страдает социальный сектор и т.д. В сложившейся ситуации Правительство РФ вынуждено маневрировать, принимая определенные изменения…

Для чего нужен теплообменник

Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный.

Системы теплообмена, зачем нужен теплообменник

Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают тепло воде, распыляемой из форсунок. В аппаратах, где два агента протекают по отдельным контурам, тепло передается через стенку, поверхность.

Признаком теплообменника является развитая поверхность и подводка двух систем. Это может быть пар-вода, антифриз-вода, вода-вода. Вместо воды в процессе используют химический раствор, вместо пара – нагретые газы.

Применение теплообменников позволяет:

• Использовать остаточное тепло при получении электрической энергии.
• Вести химические процессы в точном режиме, поддерживая температуру теплообменниками.
• Использовать вторичное тепло от энергоносителя для бытовых нужд.
• Поддерживать температуру теплоносителя для бытовых систем отопления в параметрах, соответствующих стандарту.

Разновидности поверхностных теплообменников

Простейший т/о – труба в трубе. Холодная трубка с водой проходит в трубе большего сечения, заполненной горячим агентом. При этом поверхность внутренней трубки нагревается и передает тепло воде. Так работают бойлеры. Если трубок много и собраны они в пучок, то получается кожухотрубный теплообменник. Аппараты с трубным пучком, закрепленном с торцов решетками, распространены в промышленности и применяются для бытовой водоподготовки.

Витые теплообменники представляют змеевики, навитые в корпусе. Межтрубное пространство заполняется другим потоком. Аппаратура применяется при высоком давлении одного из агентов.

Двухтрубные теплообменники применяются для передачи тепла в фазах газ-жидкость. Аппараты могут работать под давлением с высокой теплопередачей.

Спиральный т/о

Спиральные теплообменники представляют бочку, в которой лентой-спиралью расположен плоский лабиринт с внутренней полостью. По спирали движется горячий агент, омываемый холодной водой. Конструкция сложная в изготовлении. Но это единственный вид аппаратов для теплообмена агента, содержащего взвеси, пульпу. Откидывающиеся с обеих сторон крышки позволяют легко чистить зазоры.

Пластинчатый теплообменник представляет особую конструкцию греющих труб, собранных в виде плоского элемента их оребренных труб и многоходовым движением воды. Пластины напоминают гармошки. Их недостаток – забиваются накипью при плохой водоподготовке.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Представьте, что в трубах вода 900. Это приведет к разрыву пластиковых труб, ожогам. В каждом тепловом узле имеется система т/о, позволяющая поддерживать температурные параметры.

От чего зависит эффективность теплообменника

Кожухотрубный т/о

Поверхностный теплообмен происходит всегда через стенку. При этом возникают потери тепла. Чем тоньше перегородка, тем меньше потери. Новый т/о кожухотрубный имеет кпд 75%, но с зарастанием внутренней и верхней поверхности осадком, эффективность аппарата снижается. Он не может удерживать температурный режим. Поэтому аппараты имеют съемный пучок, который прочищают под высоким давлением специальным пистолетом.

Пластинчатые аппараты имеют кпд 90%, но щели между пластинами забиваются, требуется чистка. Для чистки оборудование разбирают. Важно установить на место сетчато-магнитный фильтр, который препятствует образованию осадка. Пластинчатые теплообменники можно подключать к автоматизированному управлению.

Пластинчатый разборный т/о

Эффективность процесса зависит от схемы подключения. Полнее теплоотдача у противоточного аппарата, когда потоки движутся навстречу друг другу.

Чем тоньше перегородка, тем лучше идет процесс. Но для аппаратов, работающих под давлением, толщина стенок зависит от способности выдерживать нагрузки на стенки. Если нельзя утоньшить стенки трубок необходимо увеличить поверхность нагрева, сделать аппарат длиннее.

Каждый т/о изготовлен в соответствии с теплотехническим расчетом, имеет паспорт и рассчитан для работы с определенным теплоносителем.

Как правильно выбрать теплообменник

Зачем нужен теплообменник в системе отопления в быту, понятно. Какой аппарат подходит в конкретном контуре – зависит от условий монтажа. Можно поставить кожухотрубный т/о – он неприхотлив, может простоять без чистки 10 лет, только счета за использование теплоносителя будут все больше – нарушается теплопроводность. Можно поставить пластинчатый, но чистить его придется через 3 года.

Теплообменник устройство, передающее тепло от одного источника теплоты другому, исключая при этом непосредственный контакт теплоносителей. Поэтому теоретически теплообменник можно установить в любой системе отопления, главное чтобы от этого была польза , поскольку стоимость самой системы отопления при этом возрастает прямо пропорционально нагрузке, или попросту стоимости самого устанавливаемого теплообменника с регулирующей измерительной и контрольной аппаратурой.

Главная область применения теплообменников в системе отопления это независимая система теплоснабжения. Чтобы понять, зачем нам это нужно необходимо совершить небольшой экскурс в природу имеющихся у нас в стране тепловых сетей.

Зависимая система теплоснабжения, работающая без теплообменника.

Существуют две схемы отопления или как правильно говорить теплоснабжения. Зависимая система отопления, с которой мы все хорошее знакомы, это когда котел, нагревая воду, подает ее по трубопроводам прямо в отопительные приборы – батареи отопления в квартире, минуя теплообменник. Конечно, в такой схеме есть тепловой пункт, регулирующие и измерительные приборы, иногда устанавливается погодозависимая автоматика. Только без теплообменника влиять на температуру в батареях, а значит, в целом в квартирах мы можем только в сторону уменьшения температуры.

Для котлов в котельной такая схема тоже не удобная, она требует больших насосов, котлы и трубы тепловой сети работают как гармошка, от того рвутся постоянно, а об утечках тепла и потерянных при этом потерях тепла лучше и не вспоминать. Зато на первичном этапе без установки теплообменника в системе отопления получается довольно дешево, но не эффективно, котельная не знает, сколько тепла нужно каждому, а потребитель не в силах влиять на выработку тепла для отопления, отсюда перетоп и низкая энергетическая эффективность такой системы отопления без разделительного теплообменника.

Независимая система теплоснабжения с теплообменником.

Теплообменник в такой системе отопления главный прибор позволяющий экономить. Конечно, экономит не он, он только отделяет среды друг от друга, экономит автоматика. Как экономит? Вот пример независимой системы отопления – современная централизованная отопительная система, в ней имеется один главный тепловой пункт, распределяющий тепло и дополнительные теплообменники для каждого потребителя установленные уже в ИТП жилых домов.

От котельной к центральному тепловому пункту, где установлен главный теплообменник, тепло подается в жестком, фиксированном тепловом режиме – например 95 градусов на подаче и теоретически 70 градусов на обратке. В котельной не нужна автоматика и операторы, мощность насосов и диаметр труб тепловой сети могут быть гораздо меньше, утечек в контуре котлов нет по своей природе. Иногда теплообменник большой мощности устанавливают непосредственно в системе отопления котельной, тогда контур получается двойным и в котлах, из-за малого объема теплоносителя во внутреннем контуре, отсутствует накипь, котлы служат вечно.

Установив теплообменник в системе отопления, потребитель получает возможность влиять на температуру в квартире, сколько нужно каждому столько и возьмет, конечно, если в квартире на батареях тоже установлены регулирующие приборы. Выгода для всех налицо.

Как подключить теплый пол к системе отопления через теплообменник.

Нужен теплообменник и для теплого пола. Если вы, например, захотите сделать теплый пол, врезав его в систему отопления без теплообменника вы оставите весь дом без тепла, тепла на полы пойдет немного, но вот вода – теплоноситель будет циркулировать только через ваш пол и не пойдет к соседям, она «лентяй» и идет по самому короткому пути.

Недостаток установки теплообменника в систему отопления только один, увеличение затрат на первоначальном этапе монтажа, но он с лихвой перекрывается всеми ее достоинствами.

Зависимую систему отопления легко модернизировать в независимую систему, путем установки дополнительного теплообменника с регулирующей аппаратурой. Правда, делать это придется одновременно во всем районе, подключенном к вашей котельной. Зато так вы сможете сэкономить до 40 процентов на оплату тепла, по сравнению с вашими сегодняшними затратами без установки такого нужного теплообменника в системе отопления.

Теплообменник – прибор, главная функция которого заключается в передаче тепловой энергии от одной рабочей среды к другой. В качестве теплоносителя может выступать газообразное вещество, кислоты и щелочи, пар, вода и различные растворы.

Самыми популярными на сегодняшний день теплообменными аппаратами признаны пластинчатые установки. Их успешно применяют в следующих сферах:

• химическая;
• нефтеперерабатывающая;
• газовая;
• атомная;
• нефтехимическая;
• энергетическая;
• коммунальная сфера.

Конструкцию устройства, материал комплектующих и иные параметры нужно выбирать исходя из особенностей технологического процесса и необходимой производительности. Подробнее о видах теплообменных аппаратов и их назначении рассказывают коллеги из компании «ПроТепло» https://proteplo.org .

Использование теплообменников в разных системах

Зачем нужен теплообменник? Область эксплуатации данных устройств можно разделить на несколько категорий: промышленность, коммунальное хозяйство и бытовые нужды. В каждом случае установка будет отличаться материалом исполнения, габаритами и мощностью, а также циркулирующими рабочими средами.

В системе отопления

Теплообменное оборудование в системе отопления позволяет значительно снизить расход ресурсов и добиться высокой степени контроля и регулировки процесса.

Система отопления может быть:

• зависимой – система без теплообменника, когда тепло поступает от центрального теплового пункта регулярно в определенном количестве;
• независимой – система с теплообменником, который позволяет регулировать количество поступающей энергии в соответствии с потребностями конечного потребителя.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Он разделяет единую конструкцию на две части: одна из них относится к поставщику, а другая – к потребителю тепла. Аппарат служит промежуточной станцией, через которую проходит горячая вода с различными примесями: антифриз, масло и иные компоненты.

Теплообменник в ИТП

Использование пластинчатого оборудования для автоматизации индивидуального теплового пункта позволяет снизить потери энергии до 40% за счет высокой эффективности установки.

Независимая система отопления состоит из главного пункта, который распределяет тепло между разными объектами, и дополнительных теплообменников, установленных в индивидуальном тепловом пункте, откуда тепло поступает к конечному потребителю. Наличие теплообменной конструкции в данной схеме – возможность для владельца квартиры регулировать температурный режим в помещении. Он не будет потреблять излишки тепла, что приводит к значительной экономии ресурсов.

В системе горячего водоснабжения

Усиление мощности кожухотрубного теплообменника возможно лишь за счет большей ширины и длины змеевика, что сказывается отрицательно на размерах корпуса. Громоздкая конструкция занимает много места и неудобна в монтаже. Пластинчатый теплообменник, габариты которого в 3 раза меньше, позволяет получить аналогичную производительность.

В котельной

Обыденная практика – использование в котельных двух видов теплообменников. Это средство защиты от гидроударов, химических и механических примесей, перепада высот. Независимые контуры позволяют осуществлять автономный контроль и регулировку каждой конструкции. В таком случае продолжительность эксплуатации котлов значительно увеличивается, накипь на стенках прибора не скапливается.

Использование теплообменных устройств в промышленности

Теплообменники имеют разнообразное технологическое значение. Можно разделить все модели на две большие категории:

• теплообменные устройства, в которых основной процесс – передача тепла;
• теплообменные устройства, в которых охлаждение, конденсация, пастеризация и иные процессы – основные, а передача тепловой энергии выступает в качестве сопутствующего компонента.

По основному применению модели классифицируют на группы:

• конденсаторы;
• подогреватели;
• холодильники;
• испарители.

Их применение широко востребовано в разных отраслях промышленности. Внедрение в технологический процесс прибора позволяет значительно ускорить работу и увеличить эффективность.

Использование разного вида рабочих сред

Грамотно подобранный теплоноситель способен значительно повысить производительность работы.

Водяной пар

Одним из широко распространенных теплоносителей является перегретый (насыщенный) водяной пар. Он обладает рядом достоинств: высокая интенсивность теплоотдачи, легкое транспортирование по трубам, возможность регулировать температуру. Чаще всего данный вид теплоносителя применяют в технологических процессах с многократным испарением, когда выпариваемый продукт направляется в подогреватели или другие выпарные установки.

Горячая жидкость

Не менее распространены в качестве агентов, циркулирующих по теплообменнику – горячие жидкости и вода. Они отличаются менее интенсивным подогревом и стабильно снижающейся температурой носителя.

Для пара и воды характерен один значительный недостаток: с повышением температуры происходит резкий рост давления в системе. На пищевых производствах аппараты не могут работать при температуре выше 160°С.

Масляный раствор

Масляный обогрев целесообразен в консервной промышленности, он позволяет эксплуатировать теплообменник при 200°С.

Горячий воздух и газ

Газ и горячий воздух (максимальная температура 300-1000°С) используются в сушильных устройствах и печах. Газообразные вещества имеют много недостатков: их трудно транспортировать и контролировать по температурному параметру, они обладают низким коэффициентом теплообмена, а топочные газы сильно загрязняют поверхность теплообменника.

Выбор промышленного теплообменного оборудования

Для эффективного выполнения задач в промышленности теплообменник должен соответствовать требованиям технологического процесса:

• возможность регулирования и поддержания температуры рабочей среды;
• соответствие скорости циркуляции продукта необходимой минимальной продолжительности пребывания агента в системе;
• устойчивость материала теплообменника к воздействию рабочей среды;
• соответствие устройства давлению теплоносителя.

Второй важный критерий отбора – экономичность и производительность прибора, сочетание высокой интенсивности теплообмена с сохранением необходимых гидравлических показателей устройства.

Эксплуатация разных видов теплообменных устройств в промышленности

Применение теплообменников может быть построено по следующим направлениям:

• использование остаточного тепла для генерации электрической энергии;
• точная регулировка температуры во время химических процессов;
• вторичное использование энергии для бытовых потребностей;
• поддержание температуры в бытовых системах отопления в стандартизированных параметрах.

Исходя из поставленных задач, можно выбрать оптимальную модель прибора по мощности, конструкции и иным параметрам.

Пластинчатый теплообменный аппарат

Оборудование с пластинами может быть использовано в разных отраслях промышленности, в том числе пищевой. Его использование экономически целесообразно при пастеризации молока и сока, которое происходит в три шага. Подогретый на третьей стадии раствор используется как горячий теплоноситель для подогрева на двух остальных этапах. Это позволяет значительно экономить ресурсы.

Не менее распространены пластинчатые модели при обогреве паром с низким давлением. Данный прибор не пригоден для функционирования в условиях высокого давления из-за большой вероятности разгерметизации уплотнительных прокладок между пластинами.

Принципиальная схема пластинчатого теплообменного аппарата
1,3,5 — нечетные пластины; 2,4 — четные пластины; I — вход и выход первого теплоносителя; II — вход и выход второго теплоносителя

Труба в трубе

Оборудование, которое имеет небольшую площадь теплообмена и применяется только в установках малой мощности для передачи энергии в средах «газ-жидкость».

Схема теплообменного аппарата «труба в трубе»
1 — внутренняя труба; 2 — наружная труба; 3 — изогнутая соединительная труба; 4 — соединительные патрубки

Спиральные конструкции

Приборы применяются для взаимодействия рабочих сред «жидкость-жидкость». В качестве агента нередко выступает пар.

Основное назначение теплообменника: конденсаторы пониженного давления. Если теплоноситель имеет твердые частицы, волокна и иные примеси, прибор устанавливают в горизонтальном положении для предотвращения скапливания веществ в нижней части установки.

Схема спирального теплообменника

Элементные модели

Теплообменник представляет собой нескольких секций, объединенных в одну конструкцию. Его активно эксплуатируют, когда необходимо работать с высоким давлением, или теплоносители циркулируют с одинаковой скоростью без изменения агрегатного состояния.

Кожухотрубный аппарат

Установка, в которой теплоносители движутся по трубам и в межтрубном пространстве. Для увеличения скорости процесса предусмотрены решетки и перегородки. Область применения: промышленность и транспортная сфера для нагрева, охлаждения и конденсации газообразных и жидких сред.

Витые приборы

Установки участвуют в разделении газовых смесей путем глубокого охлаждения в приборах высокого давления. Один из главных недостатков конструкции – трансформация под действием температурного напряжения.

Схема витого теплообменника

Графитовые теплообменные установки

Это незаменимое оборудование на ряде предприятий. Материал устройства устойчив к коррозии и отличается высокой теплопроводностью.

Схема графитового теплообменника

Заключение

Использование теплообменников в быту и промышленности экономически обосновано из-за ряда преимуществ. Установки увеличивают скорость технологического процесса, повышают его эффективность и снижают расход ресурсов.

Подобрать конкретную модель теплообменного аппарата можно по данной ссылке: https://proteplo.org/raschet-teploobmennika.

Добавлено: 29.11.2018 15:47:38

Еще статьи в рубрике Вентиляция, кондиционирование, отопление:

• Arbonia – производитель отопительных приборов

Говоря о тепле родного дома, люди не в последнюю очередь имеют в виду действительно комфортную температуру, характерную для любого жилья, где .

Что нужно знать о крышных котельных специалисту

После появления регулирующих технических документов крышные котельные уверенно зашагали по стране. Их используют, если есть проблемы с размещением отдельно стоящей или .

Промышленные ИК обогреватели и их ключевые положительные особенности

Промышленный обогрев обладает множеством отличительных особенностей в сопоставлении с бытовым. Прежде всего, важно принимать во внимание нестандартные габариты помещений (отопление складских .

Классификация печей для бани. Какую выбрать?

Хорошая печь для бани – это не только создание определенной температуры для парилки, подогрева воды для мытья, но и . .

ООО «Тепло Сибири» предлагает пластинчатые теплообменники Funke для коммунальной и промышленной сферы

«Тепло Сибири» предлагают обратить внимание на особую технологию с несимметричными каналами Off-set, которая позволяет снизить количество пластин в блоке при сохранении .

Куда пристроить котёл?

Даже подключаемые к коммуникациям стиральная и посудомоечная машины оставляют немало возможностей для выбора места – лишь бы можно было организовать подвод .

Зачем нужен теплообменник?

Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный.

 

СИСТЕМЫ ТЕПЛООБМЕНА, ЗАЧЕМ НУЖЕН ТЕПЛООБМЕННИК?

Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают тепло воде, распыляемой из форсунок. В аппаратах, где два агента протекают по отдельным контурам, тепло передается через стенку, поверхность.

---

Признаком теплообменника является развитая поверхность и подводка двух систем. Это может быть пар-вода, антифриз-вода, вода-вода. Вместо воды в процессе используют химический раствор, вместо пара – нагретые газы.

Применение теплообменников позволяет:

Использовать остаточное тепло при получении электрической энергии.

Вести химические процессы в точном режиме, поддерживая температуру теплообменниками.

Использовать вторичное тепло от энергоносителя для бытовых нужд.

Поддерживать температуру теплоносителя для бытовых систем отопления в параметрах, соответствующих стандарту.

РАЗНОВИДНОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Простейший т/о – труба в трубе. Холодная трубка с водой проходит в трубе большего сечения, заполненной горячим агентом. При этом поверхность внутренней трубки нагревается и передает тепло воде. Так работают бойлеры. Если трубок много и собраны они в пучок, то получается кожухотрубный теплообменник. Аппараты с трубным пучком, закрепленном с торцов решетками, распространены в промышленности и применяются для бытовой водоподготовки.

Витые теплообменники представляют змеевики, навитые в корпусе. Межтрубное пространство заполняется другим потоком. Аппаратура применяется при высоком давлении одного из агентов.

Двухтрубные теплообменники применяются для передачи тепла в фазах газ-жидкость. Аппараты могут работать под давлением с высокой теплопередачей. 

Спиральный т/о
Спиральные теплообменники представляют бочку, в которой лентой-спиралью расположен плоский лабиринт с внутренней полостью. По спирали движется горячий агент, омываемый холодной водой. Конструкция сложная в изготовлении. Но это единственный вид аппаратов для теплообмена агента, содержащего взвеси, пульпу. Откидывающиеся с обеих сторон крышки позволяют легко чистить зазоры.

Пластинчатый теплообменник представляет особую конструкцию греющих труб, собранных в виде плоского элемента их оребренных труб и многоходовым движением воды. Пластины напоминают гармошки. Их недостаток – забиваются накипью при плохой водоподготовке.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Представьте, что в трубах вода 900. Это приведет к разрыву пластиковых труб, ожогам. В каждом тепловом узле имеется система т/о, позволяющая поддерживать температурные параметры.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛООБМЕННИКА

Кожухотрубный т/о

Поверхностный теплообмен происходит всегда через стенку. При этом возникают потери тепла. Чем тоньше перегородка, тем меньше потери. Новый т/о кожухотрубный имеет кпд 75%, но с зарастанием внутренней и верхней поверхности осадком, эффективность аппарата снижается. Он не может удерживать температурный режим. Поэтому аппараты имеют съемный пучок, который прочищают под высоким давлением специальным пистолетом.

Пластинчатые аппараты имеют кпд 90%, но щели между пластинами забиваются, требуется чистка. Для чистки оборудование разбирают. Важно установить на место сетчато-магнитный фильтр, который препятствует образованию осадка. Пластинчатые теплообменники можно подключать к автоматизированному управлению.

Пластинчатый разборный т/о

Эффективность процесса зависит от схемы подключения. Полнее теплоотдача у противоточного аппарата, когда потоки движутся навстречу друг другу.

Чем тоньше перегородка, тем лучше идет процесс. Но для аппаратов, работающих под давлением, толщина стенок зависит от способности выдерживать нагрузки на стенки. Если нельзя утоньшить стенки трубок необходимо увеличить поверхность нагрева, сделать аппарат длиннее. 

Каждый т/о изготовлен в соответствии с теплотехническим расчетом, имеет паспорт и рассчитан для работы с определенным теплоносителем.

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ТЕПЛООБМЕННИК

Зачем нужен теплообменник в системе отопления в быту, понятно. Какой аппарат подходит в конкретном контуре – зависит от условий монтажа. Можно поставить кожухотрубный т/о – он неприхотлив, может простоять без чистки 10 лет, только счета за использование теплоносителя будут все больше – нарушается теплопроводность. Можно поставить пластинчатый, но чистить его придется через 3 года.

Что такое теплообменник в системе отопления

Мне очень часто приходиться слышать вопрос от клиентов — что такое теплообменник в системе отопления? Вопрос простой, на первый взгляд нелепый и все же справедливый. Ведь, казалось бы, любая система отопления прекрасно обходиться без теплообменника даже при производстве горячей воды.

Вопрос о непосредственном отборе горячей воды из системы отопления сложен, поэтому давайте разберем его немного позже, в другой статье. А сейчас разберемся с вопросом, зачем в системе отопления стоит теплообменник?

В каждой ли системе отопления есть теплообменник.

Скажу сразу, теплообменник стоит не в каждой системе отопления, и даже более, в нашей стране это редкость. А вот в остальном мире повсеместно. Там все устроено по-другому, котельные работают без персонала, температура на выходе одна, максимально необходимая для обеспечения теплом в самые лютые, по их меркам морозы. Каждый потребитель берет тепла столько, сколько считает нужным, то количество тепла за которое он готов или в состоянии оплатить.

В отопительном контуре в качестве теплоносителя может использоваться не только вода (хотя чаще всего все-таки умягченная с помощью комплексонов и омагниченная вода), это может быть антифриз, масло или другая жидкость, но даже если вода ни кто и не подумает брать воду прямо из системы отопления, эту ему обойдется очень дорого. Вот здесь и приходит на выручку теплообменник, который устанавливается в систему отопления и разделяет ее на две части, систему отопления от поставщика к потребителю и систему отопления самого потребителя.

После теплообменника установленного в системе отопления потребитель ставит множество регуляторов, некоторое подобие нашей системы погодного регулирования, которые следят за температурой в различных комнатах, в системе подачи горячей воды, теплого пола, рекуперации и т.д.

Схема ИТП при независимом присоединении к тепловой сети через теплообменник.

У нас в стране такая система отопления называется независимой, на ней построено большинство блочных тепловых пунктов и основное ее назначение несколько другое, кроме погодного регулирования теплообменник в системе отопления предотвращает выход из строя современных пластиковых труб, которые повсеместно успешно внедряются в современных отопительных системах.

Такие трубы выдерживают максимальную температуру до 90 градусов С, при этом максимальный срок труб из PPRS материалов (а правильно их называют именно так) при такой температуре составляет не более 5 месяцев. Как видите не много, хорошо, что и сильные морозы у нас так долго не держатся.

Надеюсь теперь Вам понятно, что такое теплообменник в системе отопления.

Теперь для любознательных, какой теплообменник чаще всего применяется в независимой системе отопления и как он выглядит.

Чаще всего в блочных тепловых пунктах, построенных по схемам независимого отопления, применяются пластинчатые теплообменники. Устройство теплообменников очень хорошо описано на этом сайте, а вкратце смотрите на рисунке ниже.

Устройство пластинчатого разборного теплообменника.

В основе любого пластинчатого теплообменника лежит набор пластин, перфорированных особым способом штамповкой, для увеличения площади теплообмена и формирования каналов по которым движется вода. Пластины собраны в пакет, на торцевой неподвижной плите имеются патрубки для ввода и вывода теплоносителя греющей и нагреваемой среды, в которые и выведены каналы из пластин.

Где устанавливать такой теплообменник в системе отопления или горячего водоснабжения роли не имеет, отличаются только сами схемы блочных тепловых пунктов и мощность, на которую рассчитаны пластинчатые теплообменники. А подобрать и изготовить пластинчатый теплообменник очень легко, как и потом увеличить или уменьшить его мощность, если конечно ваш теплообменник разборный, а не паяный.

Если кому недостаточно сведений об устройстве пластинчатого теплообменника или блочного теплового пункта, есть необходимость в его подборе или расчете, проектировании рекомендую очень толковый сайт http://ridan-ug.ru/ поставщика теплообменного оборудования Ридан.

А тему сегодняшней статьи — что такое теплообменник в системе отопления можно считать исчерпанной. Есть у Вас есть вопросы по работе теплообменного оборудования задавайте, с удовольствием отвечу, Юрий Олегович Парамонов, ООО Энергостром, 2016 год.

Читать далее — Причины сдерживающее использование блочных тепловых пунктов

Что еще почитать по теме:

Теплообменники, теплообменные аппараты

Теплообменник представляет собой устройство, предназначенное для передачи тепла между средами, имеющими разные температуры нагрева. Вещество, имеющее большую температуру и, соответственно, обладающее большей тепловой энергией, называется теплоносителем. Оно отдает тепло холодному веществу, нагревая его. Идет процесс обмена теплом, краткое название которого «теплообмен» и стало основой названия устройства в целом.

В теплообмене могут участвовать различные жидкости, пары и газы, в том числе и дымовые.

Зачем нужен теплообменник

Теплообменное оборудование предназначено для уменьшения непроизводительных потерь тепла и сокращения расхода топлива во время производственного процесса, предварительного нагрева воздуха, подаваемого в топки при сжигании топлива, нагрева воды для хозяйственных нужд, а также для охлаждения уходящих дымовых газов и пара.

Они нашли широкое применение в металлургической промышленности, энергетике, нефтеперерабатывающей промышленности, газовой отрасли и в коммунальном хозяйстве.

Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Классификация теплообменного оборудования

Теплообменники могут быть поверхностными и смесительными.

В поверхностных  аппаратах контакт между теплоносителем и нагреваемой средой происходит через разделяющую поверхность, чаще всего сделанную из металла. Примером может служить движение холодной воды по трубе, находящейся внутри трубы большего диаметра, по которой течет горячая вода, пар или нагретые дымовые газы. Теплообмен происходит через поверхность разделяющей эти среды трубы, а точнее, через поверхность трубы, по которой движется холодная вода.

В этом случае процесс носит стационарный характер, параметры сред остаются постоянными в течение определенного периода времени, а теплообменное оборудование называется рекуперативным или стационарным.

Нагреваемая среда и теплоноситель могут двигаться в одном направлении (прямоточный теплообменник) и в противоположных направлениях (противоточные теплообменники). Противоточные теплообменники имеют больший КПД и позволяют нагревать холодную среду выше температуры теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата.

Рекуперативное теплообменное оборудование может иметь различную конструкцию:

• Труба в трубе
• Витые
• Двухтрубные
• Погружные
• Ребристые и др.

Регенеративные теплообменники

Регенеративное теплообменное оборудование имеет поверхность передачи тепла, с которой поочередно происходит контакт греющей и нагреваемой сред. Этот процесс напоминает волну, набегающую на нагретый солнцем берег.

Смесительные теплообменные аппараты.

Их также называют контактными по характеристике происходящего процесса, в ходе которого происходит непосредственный контакт греющей и нагреваемой сред. Применение такого оборудования возможно только в том случае, если в соответствии с технологическим процессом  можно смешивать участвующие в процессе теплообмена среды.

Например, можно смешивать холодную воду и нагретый водяной пар, а также  горячую и холодную воду.

Практическое применение теплообменного оборудования

Теплообменное оборудование нашло широкое применение и в быту. Самым простым и широко распространенным примером является бойлер, в котором происходит нагрев воды для бытовых нужд и ванных процедур с помощью, используемой для отопления дома воды.

Самая простая конструкция бойлера представляет собой трубу или пучок труб, расположенных в сосуде, по которому движется горячая вода. Основной проблемой при этом является коррозия труб, через поверхность которых происходит передача тепловой  энергии, а также образование известковых отложений на их внутренней поверхности.

Повысить интенсивность теплообмена и за счет этого уменьшить размер теплообменного аппарата можно при использовании пластинчатых теплообменников. Эта конструкция теплообменных аппаратов с успехом применяется и в промышленности.

Применение теплообменного оборудования позволяет сократить расходы на отопление и повысить КПД теплогенерирующего оборудования.

функция, виды, принцип работы, производители

Содержание статьи:

Прямая передача тепла от сгорающего топлива теплоносителю невозможна. В отопительных котлах она выполняется за счет работы специального устройства. Это теплообменник для газового котла. От его конструкции и материала зависит срок службы аппарата и его КПД.

Основная функция теплообменника для котла

В теплообменнике происходит нагревание воды, которая циркулирует в системе и передает тепло радиаторам

На горелку котла подают газ и воздух для сжигания. Газ горит, выделяя тепло, продукты сгорания выводятся вовне. Источник тепла в этом случае – элемент неподвижный.

Теплоноситель – вода или антифриз – поступает в теплообменник. Это устройство, которое обеспечивает теплообмен между двумя средами с разной температурой. Последний размещается в камере сгорания над горелкой. Вода, двигаясь по теплообменнику, нагревается и подается в трубы отопления. Чаще всего устройство имеет вид набора пластин или трубок. Чем больше его рабочая поверхность, тем лучше и быстрее нагревается вода.

Материал изготовления

Изготавливают теплообменник для котла из материалов прочных, хорошо проводящих тепло, не склонных к коррозии и достаточно устойчивых к давлению. Поскольку приходится учитывать и стоимость материала, выбор невелик.

Сталь

Стальной теплообменник дешевле в цене, но менее долговечный

Это самый доступный материал. Сталь очень прочная, но хорошо поддается обработке. Цена невелика. Плюс такого варианта – стойкость к высокой температуре. Сталь пластична и при нагреве не покрывается трещинами, не деформируется даже на участках, контактирующих с горелкой.

Стальной теплообменник на твердотопливный или газовый котел склонен к коррозии. Вода внутри трубок и продукты сгорания в камере котла разрушительно действуют на материал. Это сказывается на долговечности. Модель из стали много весит, это приводит к дополнительному расходу топлива на прогрев самого элемента.

Теплообменник из нержавеющей стали устойчив к коррозии и служит не менее 50 лет.

Чугун

Материал гораздо устойчивее к коррозии чем сталь, не боится ржавчины и действия кислотных ангидридов. Срок эксплуатации достигает 50 лет. Однако чугун – сплав хрупкий, под действием температуры может растрескиваться. Чтобы избежать повреждений, чугунный трубчатый теплообменник необходимо промывать: если используется обычная вода, то 1 раз в год; если антифриз – то 1 раз в 2 года; если дистиллированная жидкость – 1 раз в 4 года.

Вес элемента из чугуна еще больше, поэтому на нагрев приходится тратить больше топлива и времени.

Медь

Медь – благородный металл, не подверженный никаким видам коррозии. Она химически инертна, отлично переносит давление. Медь лучше проводит тепло, поэтому для нагрева самого элемента и протекающей жидкости требуется меньше топлива. Вес медной модели невелик, размеры компактны при очень развитой рабочей поверхности.

Недостаток – высокая цена. Также медный теплообменник слишком чувствителен к нагреву до высоких температур. Чаще встречается у котлов от зарубежных изготовителей.

Медный

Чугунный

Классификация теплообменников

Первичный теплообменник для контура отопления в виде змеевика с пластинами

Газовые котлы могут выполнять несколько функций. Главная – обогрев жилища. Однако двухконтурные модели также нагревают воду для разных бытовых нужд: от мытья посуды до ванной. По этому признаку и различают теплообменники.

Первичные

Обслуживает систему отопления. Представляет собой трубу с довольно большим диаметром, изогнутую в виде змеевика в одной плоскости. Чтобы увеличить рабочую поверхность устройства, здесь же размещают пластины разного размера.

Первичный теплообменник подвергается самым высоким нагрузкам. Извне на него действуют продукты сгорания – копоть, грязь, кислотные ангидриды, изнутри – соли, растворенные в теплоносителе. Чтобы снизить износ, деталь покрывают краской и обрабатывают антикоррозийными составами.

Лучший вариант – теплообменник из нержавейки или меди, так как он не подвержен ржавлению и не боится отложения солей.

Вторичные

Вторичный теплообменник для ГВС

Такой теплообменник нагревает жидкость для горячего водоснабжения. Температура его нагрева меньше, но и нагревать воду для бытовых нужд выше +60 С не стоит. Чаще всего это пластинчатая конструкция: собирается из множества пластин с выдавленными ходами, по которым циркулирует водопроводная вода. Многоходовые модели более эффектны, так как в пределах одной пластины жидкость несколько раз меняет направление, то есть находится в ней дольше и прогревается лучше. Изготавливают его из стали, меди, алюминия.

Битермические

Битермические теплообменники при засорении необходимо менять на новые

Представляет собой вставленные друг в друга 2 трубы. По внутренней перемещается теплоноситель, по внешней – вода для ГВС. Жидкость для отопления нагревается в камере сгорания и частично отдает тепло воде для бытовых нужд.

Конструкция гораздо дешевле. Но хотя вода здесь нагревается быстрее, ее объем ограничен. Кроме того, битермический теплообменник очень чувствителен к качеству воды и намного быстрее загрязняется. Чистить прибор недостаточно. Чтобы предотвратить быстрое засорение и вывод из строя, необходимо установить на входе фильтры для воды.

Очистить совмещенный теплообменник как обычный отдельный не удается. При больших отложениях соли или засорении элемент придется поменять.

Критерии выбора

Главный параметр теплообменника – его мощность

При выборе устройства учитывают назначение – в данном случае это нагрев теплоносителя, и тип среды – пар, воду, антифриз. Газовый котел обычно работает с водой, но бывают исключения.

Остальные критерии выбора:

• Температура теплоносителя на входе и выходе – необходимо рассчитать, какое количество тепла должен получать потребитель. Исходя из этих данных вычисляют мощность теплообменника.
• Допустимые потери по давлению – давление воды во время прохождения по теплообменнику снижается. Если оно падает слишком низко, не удается создать столб горячей воды достаточной высоты.
• Максимальная рабочая температура – на горелке достигает 600–700 С. Такую температуру выдерживает чугунный и стальной теплообменник, медный с некоторым трудом. Алюминиевую модель использовать запрещается.
• Максимальное рабочее давление – не ограничивает выбор конструкции или материала.

Значимым параметром оказываются габариты. При одинаковой эффективности кожухотрубный теплообменник занимает площадь в 3–4 раза больше, чем пластинчатый.

Правильная эксплуатация

Промывку теплообменника проводят в зависимости от жесткости воды

Транспортировка, монтаж и эксплуатация теплообменного устройства подробно описаны в инструкции:

• Теплообменник в аппарате размещают так, чтобы к нему был свободный доступ для осмотра и ремонта.
• Запуск выполняют при стабильных показателях давления и температуры. Нельзя повышать температуру быстрее, чем на 10 градусов в минуту или увеличивать давление больше, чем на 10 бар в час.
• При заполнении водой воздушные клапаны и вентили за теплообменником остаются открытыми. После запуска насоса их закрывают. Таким образом добиваются стабильного давления.
  
• Изменять параметры нагрева нужно плавно. Чем медленнее это происходит, тем дольше прослужат уплотнители и сам теплообменник.
• Периодически устройство нужно чистить. Пластинчатый очищают прямо в раме, затем вынимают пластины и промывают. Возможен другой метод: сначала изъятие, а затем очистка пластин. Кожухотрубные чистить не рекомендуют. При сложных засорениях мастер ставит заглушку.
• Перед повторным пуском проверяют состояние всех прокладок. Давление и температуру устанавливают как при 1 запуске.

Чтобы избежать отложения солей, на водопроводную трубу перед входом котел ставят фильтр.

Возможные неисправности

Стальные изделия подвергаются коррозии и подлежат замене

Большинство неполадок требует вмешательства специалистов. Некоторые может устранить и пользователь:

• Снижение давления – если вызвано загрязнением, достаточно почистить теплообменник. При неправильном подключении к сети нужно сверить подсоединение с чертежом в инструкции.
• Снижение КПД – при механическом загрязнении устройство промывают. Если причина в накоплении масла, некондиционных газов, устанавливают дополнительные устройства для их вывода.
• Протечка – чаще всего вызвана разложением уплотнителей. Их заменяют.
• Смешение рабочих сред – возникает при коррозии пластин или трубок. Пластины можно заменить частично, кожухотрубный теплообменник придется ставить новый.

Пока действует гарантия, запрещается самостоятельно вскрывать теплообменник и выполнять какой-либо ремонт.

Популярные производители

Теплообменник чугунный для напольного котла Белето

Теплообменники выпускают многие производители. Наиболее популярными в 2019 году были следующие компании.

Navien

Крупнейший корейский производитель. Выпускает изделия, предназначенные для бытовых котлов. Преимущество – стойкость к низкому качеству воды и гидроударам. Устройство прекрасно адаптировано к плохим условиям эксплуатации.

Baxi

Итальянский изготовитель. Представляет на рынке настенные и конденсационные котлы напольные с чугунным теплообменником, а также электрические обогреватели.

Первичные теплообменники компания выполняет из меди и латуни. Для вторичных пластинчатых используется нержавеющая сталь. Это повышает стоимость изделий, но обеспечивает максимальную долговечность.

И другие

На рынке есть и другие достойные производители:

• Fondital Victoria Compact – итальянская фирма. Предлагает битермические медные теплообменники высокой производительности.
• Белето – известный российский завод, выпускает разнообразное газовое оборудование. Изготавливает стальные, чугунные и медные теплообменники разного типа.
• Аристон – предлагает алюминиевые и медные теплообменники. Материалы нечувствительны к коррозии, а технология изготовления гарантирует их прочность.

Если есть необходимость увеличить КПД котла при замене устройства, консультируются со специалистом, чтобы рассчитать требуемые параметры.

Теплообменник: что это и зачем он нужен?

Чтобы перенести тепло от одной жидкости или газа к другой, нужно специализированное оборудование или теплообменник. Жидкие среды могут находиться в непосредственном контакте или быть отделены стенкой.

Владельцы частных домов, как и жители городских квартир, знакомы с процессом теплообмена. И если последние редко задумываются о том, что как устроено в квартире, то хозяева коттеджей не понаслышке знакомы с системой отопления. И теплообменник, и насосная станция – оборудование, без которого не обходятся ни в одном жилом доме или коттедже. Эти агрегаты обеспечивают комфортное проживание всем членам семьи.

Эффективность теплообменника

Чтобы использование устройства было эффективным, стенку между жидкостями или другими агентами делают максимальной по площади. Но этого недостаточно. В текучей среде нужно свести минимуму силу сопротивления. Кроме перегородки производители используют рифления и дополнительные волокна. Площадь увеличивается, возникает турбулентность – оптимальные условия для эффективного теплообмена.

Сфера применения теплообменного оборудования

Теплообменники присутствуют в бытовой электронике: в холодильнике, в кондиционере, в обогревателе воздуха. Агрегаты используют для производства электрической энергии и переработки химических веществ. Теплообменник есть в каждом авто – это радиатор. Из него выходит горячая жидкость, которая остужается благодаря прохладному воздуху над поверхностью механизма.

Первичное течение в изделии

• Противоточное. Жидкие среды транспортируются в теплообменник с противоположных сторон. Это оптимальный вариант, который обеспечивает максимальную передачу тепла;
• Параллельное. Рабочие среды поступают в устройство с одной и той же стороны, параллельно двигаются в одном направлении;
• Поперечное. Агенты перемещаются перпендикулярно друг другу.

Типы устройства

• Оболочка и трубка. Самая типичная конструкция. Представляет собой несколько труб с ребрами. Два агента. Один движется по трубкам, другой находится над ними. При движении первого агента второй нагревается либо охлаждается;
• Пластина. Самый эффективный тип устройства. Жидкость протекает через множество перегородок. Агенты встречаются с плитами, которые имеют большую поверхность. В результат чего и достигается высокий коэффициент теплообмена;
• Твердая оболочка. Её второе название – это промежуточный флюид. Тепло удерживают твердые частицы либо жидкий агент. Они же выполняют функцию транспортировки. После перемещения на противоположную сторону тепло высвобождается. Подобный способ устройства оборудования актуален для удаления примесей и охлаждения газовой среды;
• Регенеративная жидкость. Может протекать по трубчатой или пластинчатой конструкции. Принцип работы теплообменного оборудования заключается в следующем: тепло одного процесса используется для нагревания жидкой среды, которая принимает участие в этом же самом процессе.

Автор публикации

0 Комментарии: 2Публикации: 1052Регистрация: 28-09-2018