Для чего нужен теплообменник

DurstigGeschwin › Блог › Что такое ТЕПЛООБМЕННИК в авто ?

Добрый день!
Долго меня интеррисовала эта тема и вот решил разобраться))))
Радиа́тор (новолат. radiātor — «излучатель») — устройство для рассеивания тепла в воздухе (излучением и конвекцией), воздушный теплообменник
Теплообменникустройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. По принципу действия теплообменник рекуператор.
Рекуперáтортеплообменник поверхностного типа для теплообмена между теплоносителями осуществляется непрерывно через разделяющую их стенку

Масло мощных двигателей подвержено значительному нагреву, поэтому такие моторы оснащаются системами охлаждения масла. В ряде двигателей для этой цели используются жидкостно-масляные теплообменники — о теплообменниках, их назначении, устройстве, работе и техническом обслуживании читайте в данной статье.
При нагреве двигателя нагреву подвергается и масло, циркулирующее в системе смазки, и чем мощнее двигатель, тем в более сложных тепловых условиях работает масло. Перегрев моторного масла чреват серьезными проблемами — изменяется вязкость масла, повышается интенсивность его выгорания и разложения, и в целом ухудшаются его рабочие характеристики. Перегретое масло обеспечивает недостаточно качественную смазку трущихся деталей, а также усложняет охлаждение двигателя, а это уже может вылиться в разнообразные поломки силового агрегата вплоть до заклинивания.
Поэтому на многих двигателях внутреннего сгорания в систему смазки вводится дополнительный элемент, обеспечивающий охлаждение масла. На бензиновых моторах чаще применяется традиционный масляный радиатор, а на дизелях, которые в целом нагреваются меньше своих бензиновых собратьев, используются жидкостно-масляные теплообменники (ЖМТ или водомасляные теплообменники).
В чем отличие между радиатором и ЖМТ? Главное — используемый способ охлаждения масла. Отвод тепла от радиатора осуществляется просто набегающим потоком воздуха, а в теплообменнике тепло от масла отводится потоком охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения силового агрегата. ЖМТ имеет как преимущества перед традиционным радиатором, так и недостатки.
Из преимуществ стоит отметить два. Во-первых, температура масла в ЖМТ не опускается ниже температуры охлаждающей жидкости, а это значит, что в деталях двигателя, соприкасающихся одновременно с маслом и ОЖ, возникает меньше напряжений, и в целом мотор работает в лучшем температурном режиме. Во-вторых, теплообменник можно устанавливать в любом удобном месте на двигателе, при этом можно отказаться от длинных трубопроводов и множества соединений. Для работы радиатора, как известно, необходим поток воздуха, что вызывает сложности с его установкой и требует применения дополнительных деталей.
Из недостатков водомасляного теплообменника можно отметить его более сложную конструкцию, необходимость технического обслуживания и ремонта. Кроме того, ЖМТ — это довольно сложный агрегат, в котором необходимо обеспечить герметичность, что иногда становится причиной проблем (в частности, из-за старения прокладок и разбалтывания креплений). Радиатор в этом плане более надежен и прост. Однако в большинстве случаев на дизельных двигателях эффективнее работают именно теплообменники.
В настоящее время водомасляные теплообменники широко применяются на отечественных двигателях КАМАЗ и ЯМЗ, также ЖМТ нашли применение во многих современных грузовиках зарубежного производства и даже в компактных моторах легковых автомобилей.
На современных двигателях находят применение два типа масляных теплообменников:
• Кожухотрубные (или просто трубчатые);
• Пластинчатые.
Кожухотрубные ЖМТ устанавливаются преимущественно на двигателях КАМАЗ, пластинчатые используются на агрегатах ЯМЗ и других. Эти теплообменники имеют серьезные отличия в конструкции и некоторые особенности работы.
Кожухотрубный ЖМТ. Его основу составляет литой алюминиевый цилиндрический корпус, внутри которого устанавливается сердцевина. Сердцевина состоит из ряда параллельных тонкостенных трубок, заключенных в кожух. Кожух разделен на несколько секций (в КАМАЗ таких секций четыре) поперечными пластинами. Корпус теплообменника с одной стороны закрыт подводящим коллектором, с другой стороны — отводящим коллектором (они устанавливаются через прокладки). Непосредственно в корпусе выполнены фланцы для монтажа сборки из масляных фильтров и термосилового клапана (который помещен в корпус с каналами).
Водомасляный теплообменник монтируется непосредственно на блок двигателя, его коллекторы соединяются с системой охлаждения двигателя. Таким образом, теплообменник становится частью системы охлаждения двигателя, и через него пропускается определенное количество охлаждающей жидкости. Жидкость проходит через сердцевину теплообменника, причем из-за наличия поперечных пластин в кожухе путь охлаждающей жидкости увеличивается (она четыре раза пересекает систему трубок) и эффективность отвода тепла повышается.
Работает такой теплообменник просто. Масло из картера двигателя с помощью насоса нагнетается в фильтры, а из них — в каналы двигателя. При повышении температуры масла до 95-97°C срабатывает термоклапан, и часть потока масла направляется в теплообменник — здесь масло проходит по системе труб, омываемых потоком охлаждающей жидкости, охлаждается до необходимой температуры и поступает в двигатель. При повышении температуры до 110-112°C через ЖМТ проходит уже весь поток масла, поступающий на фильтры. При температуре 115°C наступает перегрев масла, с которым ЖМТ уже не справляется, в этом случае загорается индикаторная лампа, сообщающая о необходимости остановить автомобиль и охладить мотор.
Пластинчатый теплообменник. Его основу тоже составляет корпус, внутри которого находится пакет гофрированных металлических пластин (или теплопередающих элементов). Пластины установлены таким образом, что их гофры образуют два встречных и много раз пересекающихся потока: один — поток охлаждающей жидкости, второй — поток горячего масла. Тепло от масла через пластины передается охлаждающей жидкости, за счет чего и обеспечивается поддержание температуры масла на необходимом уровне.
Пластинчатый ЖМТ монтируется на блок двигателя, при этом теплообменник отделен от масляных фильтров и оснащается только перепускным клапаном. Такое решение упрощает конструкцию, обслуживание и ремонт теплообменника (так как для ремонта или демонтажа данного узла не нужно снимать другие детали).

Разновидности теплообменников для отопления: как разобраться в них и выбрать нужный?

Теплообменник — неотъемлемый элемент системы отопления, в котором происходит процесс обмена теплом между несколькими средами.

Существует несколько разновидностей теплообменников.

Для чего нужен теплообменник ГВС в системе отопления

Устройство представляет собой 2 плиты: одна из них статическая, а другая — подвижная. Обе они с отверстиями, между которыми зафиксированы загерметизированные прокладками пластины.

Суть принципа работы такого прибора в том, что пластины гофрированного типа образуют каналы, по которым циркулирует жидкость. Повышение коэффициента переданного тепла от её прогретой части к холодной возникает за счёт увеличения площади контакта.

В пристенном слое гофрированного типа со временем образуется процесс турбулентности. По разным сторонам одной пластины происходит перемещение отдельной среды. Такой способ движения предотвращает их перемешивание.

Прогрев обеих сред возникает вследствие присоединения устройства к трубопроводу. После того как среда закончит своё прохождение по всем каналам, она покинет теплообменник.

Такое оборудование делает возможным:

  • эксплуатировать при необходимости полученного от носителя энергии вторичного тепла для бытовых нужд;
  • применять остаточное тепло при поступлении электроэнергии;
  • формировать необходимый температурный режим для проведения химических процессов;
  • удерживать температурный режим теплоносителя на установленном уровне в бытовых отопительных системах.

Существуют следующие виды теплообменников.

Смесительные водяные

Представляют собой приборы, в которых тепло передаётся через непосредственный контакт двух сред: горячей и холодной.

Суть действия такого теплообменника в том, что в специальной камере соединяются жидкость и пар, скорость которого при этом превышает сверхзвуковое значение.

Разгоняет его до такого показателя расчётное сопло. За счёт такого смешивания и происходит прогрев жидкости и паровая конденсация, а теплоноситель требуемой температуры циркулирует по системе отопления.

Камера прибора предусматривает наличие конденсационного вакуума. Работа теплообменника этой разновидности возможна даже при условии малого парового давления.

Поверхностные

Конструкция таких приборов представлена в виде биметаллических труб с алюминиевым оребрением накатного типа.

В этих устройствах происходит процесс обтекания твёрдого покрытия воздухом. Температуры поверхности и воздушного потока отличаются.

Тепловой обмен между средами осуществляется через стенку с нанесённым на неё специальным теплопроводящим материалом. Контура полностью изолированы друг от друга.

Поверхностные теплообменники делятся на 2 типа:

  • регенеративные (направление потока среды имеет свойство меняться);
  • рекуперативные (обмен теплом от одного теплоносителя к другому осуществляется через неплотные стенки контура, при этом направление потока среды остаётся постоянным).

Рекуперативный и его разновидности

Они подразделяются в соответствие с особенностями конструкции и областью применения.

Кожухотрубчатые

Это самые простые устройства. Они состоят из большого числа маленьких трубопроводов, которые спаяны в единый пучок и помещены в кожух. Такие теплообменники довольно громоздкие и занимают много места.

Применяются в испарителях, холодильниках, нагревателях, конденсаторах.

Погруженные

Представляют собой змеевики плоской либо цилиндрической форм, погруженные в ёмкость с жидкостью.

Эти теплообменники считаются неэффективными вследствие того, что с внешней стороны змеевика наблюдается низкий уровень теплоотдачи, а процесс омывания жидкостью проходит в крайне малом количестве.

Справка! Использование погруженного теплообменника будет продуктивным, если жидкость в ёмкости будет закипать или содержать механические дополнения.

Погруженные аппараты применяются в качестве холодильников и конденсаторов, а также для прогрева воды и растворов технологического типа.

Трубчатые

Приборы этой разновидности представляют собой 2 трубы, расположенные внутри друг друга и имеющие отличные диаметры. Так жидкость, нагрев или охлаждение которой требуется произвести, напрямую контактирует с теплоносителем.

Трубы для теплового обмена зафиксированы вдоль друг друга. За счёт разницы между их диаметрами у теплоносителя не возникает препятствий при его циркуляции.

Применяются такие теплообменники преимущественно в пищевой промышленности, в частности, в виноделии и при производстве молочной продукции.

А также использование таких приборов широко распространено в нефтяной, газовой, химической промышленностях.

Оросительные

Теплообменники этого типа представляют собой прямые трубы, расположенные друг над другом и орошаемые водой с наружной стороны. Они фиксируются с помощью сварки или применения «калачей» на фланцах. Орошающая жидкость идёт через верхний жёлоб, края которого имеют форму в виде зубчиков. Часть жидкости, подаваемой для орошения трубопроводов, испаряется.

Широко распространено использование таких агрегатов в качестве конденсаторов в холодильниках.

Графитовые: что это такое

Теплообменники блочного строения. Все прямоугольные или цилиндрические составляющие прочно зафиксированы специальными резиновыми или тефлоновыми прокладками и крышками.

Внутри этой конструкции происходит движение жидкости по перекрёстной схеме.

Изначально для устранения пористости графита его обрабатывают специальными смолами из формальдегида. Одна или обе среды при этом являются коррозионно-активными.

Важно! Если обе жидкости агрессивные, то обязательно по бокам на прижимные плиты наносятся специальные пластины из графита.

Читайте также:  Как настроить газовую колонку

За счёт устойчивого воздействия таких приборов их применение пользуется большой популярностью в химической промышленности.

Пластинчатые воздушные с вентилятором

По своей конструкции делятся на разборные и паяные. Первые имеют большое распространение в силу того, что их можно разбирать и собирать, а при необходимости прочистки и увеличивать их эффективность путём наращивания дополнительных пластин.

Прибор состоит из пластин, между которыми расположены прокладки из резины, 2 концевые камеры, болты для стягивания и рама.

Стальные пластины имеют толщину 0,7 мм, их проточная сторона гофрирована или ребристая.

С целью герметизации процесса теплообмена к пластинами фиксируются прокладки из резины.

Теплоноситель в таких теплообменниках может перемещаться в прямом, обратном направлениях или смешанно.

Применяются такие устройства в отоплении, вентиляции, кондиционировании и холодильных установках. Кроме того, он используется в текстильной, нефтяной, целлюлозно-бумажной и других промышленностях.

Пластинчато-ребристые: принцип работы

Суть конструкции такого теплообменника в том, что есть единая система из раздельных пластин, между которыми расположены ребристые насадки.

Их разновидности представлены в широком диапазоне.

Для грамотной подборки формы каналов для прохождения жидкости, требуется использование различных насадок.

Важно! Применение таких устройств для теплового обмена возможно при температуре неагрессивных жидких и газообразных сред от +200 °C до —270 °C.

Используются эти теплообменники в различных транспортных установках.

Оребрённо-пластинчатые

Их отличие от вышеуказанных видов в том, что в основании конструкции используются оребренные панели с тонкими стенами, сформированные путём высокочастотной сварки.

Все они зафиксированы поочерёдно с возможностью поворота на 90 °C.

Применение таких теплообменников часто встречается как в промышленности (в тепловых технологических процессах), так и в быту (система вентиляции с возвращением тепла).

Спиральные

Бывают горизонтальные и вертикальные. Их конструкция состоит из 2 тонких листов из металла, зафиксированных к керну и загнутых в форме спиралей. Для придания листам дополнительной жёсткости к ним по обеим сторонам с помощью сварки присоединены бобышки дистанции.

У спиральных каналов есть ограничения в виде торцевых крышек. Уплотнения таких проходов производят путём заваривания с одной стороны и уплотнения прокладкой — с другой. По мере её износа происходит заваривание и с другой стороны.

Таким образом, исключается вероятность спешивания теплоносителей.

Используется этот прибор в пищевой, металлургической, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей, нефтяной, газовой и других областях промышленности.

Как подобрать теплообменник ЦТП

При выборе важно обращать внимание на основные технические характеристики оборудования:

Толщина и материал пластин

Чем ниже масса прибора, тем выше коэффициент теплоотдачи. При этом важно ориентироваться на рекомендуемую толщину пластин. В основном она варьируется от 0,4 мм до 0,7 мм, подходящий материал — нержавеющая сталь.

Давление

Чем меньше этот показатель, тем ниже стоимость агрегата. Чтобы не наблюдалось сбоев в системе отопления, требуется обязательно знать это значение и указать его продавцу при приобретении.

Коэффициент передачи тепла

Это один из главных критериев выбора. Он показывает, какую единицу тепла способно передать устройство за определённое время от нагретой среды к холодной через площадь 1 кв. м. и разницу температур 1 К.

Для увеличения теплопередачи требуется меньшее количество пластин. Стоимость у такого теплообменника будет ниже. У оборудования с высокой ценой

Справка! При усилении потока возрастает и потребность в большом количестве чисток за счёт образования отложений.

Рекомендуемый и оптимальный коэффициент тепловой передачи — 7000 Вт/кв. м*К.

Масса

Вес теплообменника напрямую зависит от того, из какого материала он изготовлен. Прежде чем приобретать прибор, требуется определить, сколько места под него есть. При малых площадях лучше воздержаться от крупногабаритного оборудования.

Запас поверхности для теплообмена

У качественного агрегата этот показатель составляет 10—15%, в противном случае его работа не будет эффективной, так как малейший недогрев до установленной температуры или загрязнение приведут к прекращению рабочего процесса.

Помимо вышеуказанных параметров, также стоит учитывать количество тепловых потерь, основные свойства теплоносителя, характеристики труб для обмена теплом.

Типы и материалы

Разновидность теплообменника подбирается исходя из его целевого назначения и применяемого теплоносителя.

Самыми надёжными и долговечными считаются приборы из чугуна. Они не боятся коррозии и обладают высокой теплоёмкостью.

Минусы: крупногабаритность и медленная перестройка под заданное колебание температур. Они занимают достаточно много места.

У стальных агрегатов ощутимее ниже цена, но и уровень эффективности тоже занижен.

Самые распространённые — теплообменники из меди. У них высокий коэффициент теплопроводности, технологичности.

Для увеличения продолжения срока эксплуатации такие приборы с наружной стороны покрываются специальным защитным слоем.

Стальные теплообменники самые дешёвые, подвержены коррозии и имеют большой вес.

Популярные производители: фото

Все производители агрегатов дают гарантию на свою продукцию от 6 месяцев до 1 года.

Большим спросом пользуется продукция следующих фирм:

    Sondex;

Фото 1. Пластинчатый теплообменник, резьбовое соединение, толщина пластин 0,5 мм, производитель – «Sondex», Дания.

  • Ридан;
  • Alfa Laval;

    Фото 2. Пластинчатый теплообменник модели AQ2S, гофрированная поверхность пластин, производитель – «Alfa Laval».

  • Gea Машимпэкс;
  • Danfoss;

    Фото 3. Паяный пластинчатый теплообменник модели XB 04-1-8, изготовлен из кислотостойкой нержавеющей стали, производитель – «Danfoss».

  • Funke;
  • Этра.
  • Полезное видео

    Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, как устроены кожухотрубные теплообменники.

    Низкий напор горячей воды и другие признаки засоренности

    • низкий напор горячей воды;
    • под кожухом скапливается и сыпется сажа;
    • после включения происходит быстрое отключение горелки;
    • плохой прогрев воды;

    Важно! Прежде чем начинать процесс очистки теплообменника необходимо убедиться, что исправны остальные элементы отопительной системы.

    Теплообменники для систем отопления

    Теплообменники для отопления предусмотрены для обмена теплом между двумя контурами с горячей и холодной водой. Они используются в системах отопления, где передают тепло теплоносителю благодаря более высокой температуре греющей среды.
    Незаменимость таких теплообменников проявляется в частных домах, где собственное отопление. После установки этих приборов подача от отопительной системы и теплосети становятся раздельными. По разные стороны к аппарату подключаются контур внутренней системы и труба с горячим теплоносителем. Теплообменный аппарат может подключаться как напрямую, так и параллельно.

    Пластинчатые теплообменники для систем отопления

    Наиболее популярны в блочных ТП независимого отопления пластинчатые теплообменники. В его основе лежит комплект пластин, перфорированных штамповкой, для расширения площади теплового обмена и создания каналов, по которым происходит движение воды. Пластины собраны в пакет, на последней неподвижной плите есть патрубки входа и выхода теплоносителя греющей и нагреваемой среды, в которые и выведены каналы из пластин.

    Конструкция теплообменника для отопления

    Теплообменник для отопления состоит из 2-ух стальных плит с патрубками, которые объединяются с помощью направляющих и винтовых шпилек. Гофрированные пластины и уплотнители стягиваются между плитами. Чтобы регулировать количество пластин, одна из пластин сделана подвижной.
    Место между прилегающими пластинами поочерёдно наполняется холодным и горячим теплоносителем, а непроницаемость системы обеспечивается уплотнителями. Малогабаритные размеры устройства гарантируют высокую эффективность, так как рельефная поверхность обеспечивает увеличение площади теплообмена.

    Преимущества и недостатки

    – лёгкость в установке;

    – небольшие габаритные размеры;

    – простота сервисного обслуживания;

    – возможность изменить отапливаемую площадь;

    – высокая эффективность с экономией энергии;

    – продолжительный период работы;

    – определённые лимиты при использовании по максимальному давлению и температуре;

    – необходимость рассчитывать каждое устройство персонально под заданные характеристики;

    – восприимчивость к качеству теплоносителя и присутствию примесей;

    Расчет теплообменника для отопления

    Каждая модель теплообменного аппарата собирается под определённые требования эксплуатации. На основе расчетов определяется материал, число пластин, технические характеристики, габариты. Расчет готовит фирма-производитель оборудования. Клиенту только нужно предоставить необходимые сведения:

    – температура в контуре теплосети;

    – температура внутреннего контура;

    – допустимый убыток напора;

    Чтобы узнать эти данные, можно сделать запрос в теплоснабжающую компанию. Тепловую мощность можно легко рассчитать, если известны другие характеристики. При подборе теплообменника следует принимать во внимание и другие характеристики, такие как вязкость и загрязнённость рабочей среды. Неверные расчеты могу основательно оказать влияние на срок службы, эффективность и цену оборудования.

    – Ошибочно учтены главные параметры. Ошибки в расчете, неточности указывании характеристик в заявке – это может привести к тому, что прибор чаще загрязняется и быстрей ломается

    – В весьма враждебной и загрязнённой среде материалы будут быстрее выходить из строя и засоряться, если они не подходят к теплоносителю.

    – При очень невысоком значении запаса площади на загрязнение устройство станет быстро покрываться накипью, при очень высоком – станет малоэффективным

    Остались вопросы?

    Вы всегда можете получить консультацию по подбору теплообменника на систему ГВС у нашего инженера совершенно бесплатно.

    Мы поможем определится какой именно вариант больше подходит для Вашего объекта, учитывая технические характеристики и пожелания.
    Обращайтесь по номеру 8-804-333-71-04 (звонок бесплатный), или же напишите на электронную почту [email protected]
    С наиболее полной информацией о теплообменном оборудовании Вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте

    Назначение теплообменников

    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 .

      Теплообменники

      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.

      В каких случаях нужен теплообменник 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.

      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.

    Ссылка на основную публикацию