Теплообмінники види, пристрій і принцип роботи

Теплообмінник - обладнання, в робочому блоці якого налагоджений теплообмін між елементами з різними температурами.

Як виглядають теплообмінники

Переваги систем опалення на основі теплообмінників:

легкість в експлуатації і простота технічного обслуговування;
довговічність;
рівномірність опалення великих площ;
зручна система терморегулювання;
відсутність громіздких радіаторів;
тепловий комфорт в приміщенні.

матеріали изготовлени

Технологія отримання теплообменівающіхся пристроїв передбачає їх виготовлення з матеріалів: латунь, мідь, силумін (кремниево-алюмінієвий сплав), нержавіюча сталь. Вибір матеріалу залежить від кінцевої мети використання обладнання. Мідні пристрої застосовні при виготовленні пива, а латунь частіше вибирають для комплектації обладнання, що використовує підвищений тиск.

Сфера застосування

Виділяють наступні сфери використання теплообменівающіхся обладнання:

системи охолодження;
опалювальні системи;
системи кондиціонування;
хімічна промисловість;
обігрів басейнів;
сонячні колектори;
машинобудування;
вентиляційні системи;
металургія;
фармація;
автовиробництво;
харчова промисловість.

Крім цього, можливе застосування теплообменівающіхся обладнання для опалення приватних домоволодінь. Встановити пристрій можна як самостійно, так і за допомогою майстра. Використання такої техніки допомагає рівномірно розподілити тепло в приміщенні.

Класифікація

Класифікація теплообмінників передбачає їх поділ на такі види:

Пластинчасті пристрої включають набір пластин з хвилястими каналами зі штампуванням і поверхнями, призначеними для циркуляції рідин. Пластини з'єднані за допомогою прогумованих прокладок і стяжок. Переваги подібних пристроїв - легкість в застосуванні і компактність.

Пластинчасті теплообмінники знаходять все більш широке застосування. Сфера їх використання не обмежується тільки промисловим обладнанням, можливий також монтаж цих пристроїв в житлових будинках для монтажу опалювальних систем.

Пластинчасті теплообмінники класифікуються на групи:

нерозбірні (вони ж зварні і паяні);
полусварние;
розбірні.

Розбірні пристрої найбільш популярні. У них пластини розділені за допомогою гумових ущільнювачів. Установка не займає багато часу, а експлуатація не викликає труднощів.

Класичний варіант пластинчатих теплообмінників має вхідні і вихідні патрубки на поверхні передньої плити. Деякі пристрої мають патрубки і на передній, і на задній панелях. Робочі середовища приєднуються до патрубків за допомогою фланцевих, різьбових, сталевих з'єднань. Деякі моделі мають меншу кількість патрубків, тоді теплоносії приєднуються безпосередньо до плити.

Трубчасті теплообмінники включають труби малого діаметра, уварені в інші труби. Перевагами пристрою вважається застосування в умовах підвищення тиску.

За критерієм способу теплообміну техніка підрозділяється на змішувальну і поверхневу. Пристрої змішувального типу передають тепло при плотномконтактірованіі носіїв. Поверхневі теплообмінники містять два контури, в яких відбувається переміщення середовищ з відмінними температурами. Обмін теплом між ними можливий через поверхневі елементи пластин, стінок, листів або труб, які виконані з теплопровідних матеріалів (нержавіючої або високовуглецевої сталі, сплавів кольорових металів). Цей тип обладнання застосовується в житлово-комунальному господарстві, промислових підприємствах і в організації малого бізнесу.

Поверхневі теплообмінники діляться види: рекуперативні і регенеративні. Рекуперативні теплообмінники характеризуються сталою обміном тепла за допомогою стінок контурів при однобічному русі носіїв. В регенеративних пристроях відбувається послідовний контакт носіїв з теплообменівающіхся поверхнею.

Рекуперативні теплообмінники теж класифікуються:

Занурювальні. Принцип роботи передбачає рух одного теплоносія по змійовику, який занурений в бак, що містить другий рідкий теплоносій. Модель відрізняється зручністю в застосуванні, характеризується оптимальною вартістю.
Зрошувальні. Сфера застосування - як конденсатори в системах охолодження. Теплобменнікі виглядають як змійовики з горизонтальних труб, які розміщені у вертикальній площині. У кожного ряду труб є жолоб, по якому на них стікає вода зниженої температури. Вода, яка не випарувалася, повертається в систему завдяки насосу.
Кручені. Являють собою систему труб, намотаних на сердечник. Компактні і мають високу ефективність.
Спіральні. Для обладнання характерний вид двох спіральних каналів, якими оповита центральна перегородка. Призначені для охолодження і нагрівання в'язких рідин.
Кожухотрубні. Трубні решітки приєднані до кожуха за допомогою зварювання. У них закріплюються труби. Кріплення їх відбувається щільно за допомогою розвальцьовування. Грати закриті кришками на шпильках, болтах і прокладках. Кожух включає штуцера (патрубки). Принцип роботи полягає в циркуляції теплоносія в міжтрубному просторі і по трубах. Збільшення тепловіддачі відбувається за допомогою оребрення.
Секційні - послідовність секцій, які представляють собою кожухотрубні пристрою.
Пластинчасті. Включають набір пластин з хвилястими поверхнями зі штампуванням і каналами для руху рідин. Можлива робота тільки при зниженому тиску.

кожухотрубний теплообмінник

Будова і принцип роботи

Механізм дії легко розглянути на прикладі пластинчастого теплообмінника заводської збірки. Структура передбачає два контури і чотири виходи. Пластинчатое пристрій розділяє потоки по тиску і температурі. Теплоносіями виступають кислоти та інші рідини.

Теплообмінники для опалення припускають підключення до одного контуру теплої підлоги, а до іншого - теплоцентралі.

Пряме підключення центрального теплоносія неможливо, оскільки це призводить до виходу з ладу теплого підлогового покриття.

Це відбувається через підвищення тиску в теплоцентралі, температурних перепадів і присутності хімічно агресивних речовин в теплоносії.

Будова теплообмінника представлено на малюнку нижче.

Схематичне пристрій пластинчастого теплообмінника

Структуру теплообмінника становлять:

станина, яка з одного боку пристрою прикріплюється до нерухомою притискною плиті і служить елементом опори;
пакет пластин, який утворює між складовими елементами канали для теплоносія;
рама, яка складається з рухомої притискної плити. нерухомою притискною плити і задньої стійки;
кожух, службовець для захисту пристрою від зовнішніх впливів;
шпильки, які розміщені по краю отворів, через які пристрій отримує теплоносій;
прокладка, необхідна для герметичності каналів;
опорні і кріпильні елементи (напрямні балки, що несе база, лапи станини і рами, підшипники, болти, гайки, шайби).

Сині та червоні стрілки на малюнку позначають напрямки руху холодного та гарячого теплоносія всередині теплообмінника відповідно.

У побуті застосовують теплообмінник, чий принцип функціонування заснований на поділі потоків і підтримці автономного функціонування теплих підлог при зниженому рівні робочого тиску в 1,5 бару і підключенні чистої води.

Структуру теплообмінного обладнання складають три групи пластин:

Набрані, що належать автономної системи опалення зі зниженим рівнем тиску.
Набрані, що належать центральної системи опалення з підвищеним рівнем температури і тиску.
Розділові, що характеризуються малою товщиною і передають тепло від централізованої системи до автономної.

Число і параметри пластин зумовлюють потужність теплообмінного обладнання. Кожен пристрій передбачає установку очисний фільтр. Він здатний утримати грубі частинки: окалини, стружку та інші. Фільтр потребує періодичного промивання очисними розчинами.

Принцип роботи теплообмінника

Принцип роботи теплообмінника полягає в передачі теплової енергії від одного теплоносія до іншого. У пристрій надходить пряма гріє середовище та холодна середу. При проходженні їх між пластинами по каналах відбувається нагрівання холодної середовища. На виході з теплообмінника отримують нагріту середу і зворотний греющую середу. Усередині обладнання теплообменівающіхся рідини рухаються назустріч один одному, тобто в противотоке, і не можуть змішуватися, оскільки розділені пластинами.

характеристики обладнання

Теплообмінне обладнання маркується такими даними:

рівень тестового тиску;
рівень максимального робочого тиску;
рівень максимальної робочої температури;
виробник.

Крім цього, в комплектацію входять схема і техпаспорт на мові країни-виробника, в потрібних випадках перекладений на мову продає країни.

Можливо діагональне і вертикальне розташування контурів. При діагональному розташуванні контурів потрібно проводити встановлення тільки в вертикальне положення. Тоді можливо отримувати гарячу воду на в теплообменівающіхся апарат в напрямку зверху вниз. При цьому відбувається передача тепла в автономну систему за допомогою розділових пластин.

Вода на вході - підвищеної температури, а на виході вона знижена. При цьому в контурі, що належить автономній системі, рух теплоносія відбувається знизу вгору. На нижніх рівнях відбувається слабкий нагрів води, при наближенні до верхніх - нагрівання посилюється. Це полегшує функціонування системи. Подача води в обладнання можлива завдяки примусовій циркуляції.

Монтаж пластинчастого теплообмінника, як найбільш поширеного, здійснюється за трьома варіантами:

паралельного;
змішаного двоступінчастим;
послідовному двоступінчастим.

При паралельному монтажі потрібно встановити терморегулятор. Цей спосіб заощаджує простір, час, а також не вимагає більших витрат. Двоступенева змішана схема забезпечує значну економію теплоносія. Це досягається завдяки використанню зворотного потоку теплої води для обігріву потоку з більш низькою температурою.

Використання послідовної схеми застосовує поділ вхідного потоку на дві гілки. Одна з них проходить крізь регулятор, інша - крізь підігрівач. Далі обидва потоки змішуються, після чого потрапляють в опалювальний блок. Це економить теплоносій. Повна автоматизація обладнання неможлива.

Теплообмінники закріплюються на стіні за допомогою кріпильної стрічки, консолі і куточка, прикріпленого до нижньої частини пристрою. Після цього потрібно провести установку фільтрів. Мінімальна умова - присутність фільтрує системи в системі теплоцентралі. Перед установкою коштує підготувати крани і американки - різьбові роз'ємні сполучні компоненти. Кожен з них включає до складу накидну гайку, прокладку і два фітинга. Важливо правильно підбирати запчастини, щоб вони підходили до діаметру системи підключення. Тоді монтаж не викличе труднощів.

Зовнішній вигляд пластинчастого теплообмінника

Незважаючи на широту сфер застосування теплообмінників, найбільш популярним є їх використання в якості додаткової системи опалення. Оптимальні технічні характеристики забезпечують якісний прогрів приміщень будь-якої площі. Установка підлог з теплообмінниками не займає багато часу, вони прості в експлуатації і довговічні. Необхідно своєчасно проводити профілактичні огляди системи, щоб своєчасно усувати можливі проблеми.

Теплообмінник опалювача виконує функцію, протилежну радіатора системи охолодження. Теплообмінник нагріває, що проходить через нього, повітря. Для ефективної роботи теплообмінник опалювача встановлюється безпосередньо біля виходу нагрітої охолоджуючої рідини з двигуна.