Теплообменник для котла: функция, виды, принцип работы, производители

В каких случаях нужен теплообменник для систем отопления?

Часто в отоплении мы слышим слово «теплообменник». Вещица довольна интересная и применяется в разных ситуациях. В этой статье мы поговорим с Вами о том, что такое теплообменник для систем отопления и какой у него принцип работы.

Что такое теплообменник?

Теплообменник — устройство, внутри которого происходит теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими разные температуры. Устройство и принцип работы теплообменника разделим на несколько подпунктов.

Виды теплообменников

Различают несколько видов данного устройства. Все теплообменники делятся на:

  • трубчатые;
  • пластинчатые — неразборные (паяные), разборные.

Трубчатые теплообменники — по сути труба большего диаметра, в которую вварены трубки меньшего диаметра.

Пластинчатые теплообменники — устройства, состоящие из набора пластин, в которых отштампованы волнистые каналы и поверхности для прохождения жидкости. Пластины укрепляются между собой стяжками и прокладками из резины.

Пластинчатые агрегаты более легки в ремонте. Также они имеют меньшие габариты. В трубчатых агрегатах теплообмен происходит в трубе малого диаметра, находящейся в трубе большого диаметра. Поэтому их можно использовать при высоких давлениях, а пластинчатые нельзя.

Из каких материалов изготавливают теплообменники

При изготовлении теплообменников для систем отопления используют различные материалы: нержавеющая сталь, силумин (сплав алюминия и кремния), латунь (используются для систем высокого давления), медь (используются в пивной промышленности, где нужно резко охладить пиво за счет эффекта большой теплопроводности) и другие.

Принцип работы теплообменника

Рассмотрим пластинчатый паяный теплообменник для систем отопления, который собран на заводе. У него есть четыре выхода (два контура). Теплообменник служит разделителем потоков по температуре, по давлению. Таким образом, можно разделить различные теплоносители, жидкости и кислоты.

Разберём принцип работы теплообменника для отопления в доме. На один контур теплообменника подключаются теплые полы, а на другой контур — теплоцентраль (подача и обратка). Напрямую подключать центральный теплоноситель к теплым полам нельзя, так как это может привести к их порче за короткий промежуток времени. На это есть ряд весомых причин

  • в центральных теплосетях большое давление.
  • большая температура
  • в теплоносителе содержится много химических реактивов и растворенного железа.

На помощь приходит теплообменник, который позволяет разделить потоки и сделать в квартире автономную систему теплого пола с маленьким рабочим давлением 1,5 бар и чистой водой.

Теплообменник состоит из трех групп пластин:

  1. Набранная пластина из центральной системы отопления с большой температурой и высоким давлением,
  2. Набранная пластина автономной системы отопления с небольшим давлением,
  3. Разделительная пластина, которая имеет небольшую толщину и осуществляет процесс передачи тепла от центральной системы отопления к автономной системе.

Мощность теплообменника зависит от количества пластин и их размеров. На любой теплообменник необходимо поставить очистительный фильтр, который будет удерживать различные грубые частицы (стружки, окалины, мелкие частицы). Периодически его необходимо промывать специальными средствами. В настоящее время на рынке представлен большой выбор подобных средств.

Внешний вид устройства

На любом теплообменнике нанесены технические характеристики:

  • максимальная рабочая температура, например, 200 °C;
  • максимальное рабочее давление, например, 30 бар;
  • тестовое давление, например, 43 бара.

Указывается страна-производитель, технический паспорт на языке производителя, схема, обозначаются контуры. В случае необходимости паспорт можно перевести на русский язык. Устройство и принцип работы теплообменника от разных производителей иногда могут немного отличаться. Но суть остается одна.

Контуры теплообменника для отопления могут располагаться как вертикально, так и диагонально. На принцип работы это не влияет. Наиболее простое устройство — это диагональное расположение. В данном случае теплообменник необходимо вмонтировать строго в вертикальном положении.

Горячая вода из центральной системы отопления сверху вниз будет поступать в теплообменник, передавая свое тепло автономной системе через разделительную систему. На входе это будет очень горячая вода, на выходе уже вода с упавшей температурой. В контуре автономной системы теплоноситель будет идти снизу вверх. Внизу вода нагревается незначительно, а чем ближе к верху, тем нагрев будет сильнее. За счет такого устройства системе будет легче работать.

Процесс подачи воды в теплообменник осуществляется на принудительной циркуляции. Теплоэлектростанция работает на своих насосах. А автономная система теплого пола в квартире будет работать на своем циркуляционном насосе.

Установка теплообменника

Используя инструкцию по монтажу, необходимо правильно закрепить теплообменник. Он прижимается к стене за счет специальной консоли или крепежной ленты. Также можно установить теплообменник за счет уголка, который крепится к низу теплообменника. Плюс он завяжется трубами.

Дополнительно нужно смонтировать фильтры. Должен быть хотя бы фильтр грубой очистки на контур теплоэлектростанции. Если подключается к старой отопительной системе, то необходимо два фильтра. Один внизу, другой вверху.

Нужны краны и американки. Последние представляют собой быстроразъемные резьбовые соединения. Как правило, обычная простая американка состоит из четырех частей: двух резьбовых фитингов, накидной гайки и прокладки.

Очень важный момент при монтаже — это диаметр подключения, потому что прибор довольно компактный. В нем небольшой объем теплоносителя. Зазор между пластинами минимальный. Желательно брать такого же диаметра, который нам нужен, или больше. Например, 1 дюйм подключения. Лучше брать с запасом уровень мощности теплообменника. На габариты это не влияет. Буквально больше на один или два сантиметра. Но зато скорость теплосъема значительно увеличивается. Особенно это важно в системах, где теплоэлектростанция дает небольшую температуру. Например, при максимальной подаче температуры воды равной 65-70 °C, надо учесть данный факт, чтобы снять с теплоносителя максимально возможное количество теплоэнергии.

В каких сферах используется теплообменник

Сфера использования теплообменников очень обширная:

  • системы отопления;
  • системы охлаждения;
  • при работе с химикатами;
  • с солнечными коллекторами;
  • для обогрева бассейнов;
  • системы вентиляции;
  • системы кондиционирования;
  • в сфере машиностроения;
  • металлургическая промышленность;
  • фармацевтическая промышленность;
  • пищевая промышленность (сахарная, пивная, молочная и прочие);
  • автомобильная промышленность;
  • химическая промышленность.

Устройство и принцип работы теплообменников влияет на работу различных сфер, среди которых как промышленное производство, так и объекты общественного и культурного значения. Вместе с этим их использование возможно и в системах отопления частных жилых домов, где вопрос поддержки температуры стоит наиболее остро. Установка и монтаж теплообменников может быть произведён как самостоятельно, так и при помощи специалистов. Смысл же устройства состоит в равномерном распределении тепла на помещение.

Каков принцип работы двухконтурного газового котла отопления + схема устройства расширительного бака

Создание автономной отопительной системы на базе газового котла позволяет решить массу проблем с обогревом дома.

Нет нужды постоянно следить за количеством топлива, общий контроль за работой системы сводится к минимуму.

Кроме того, конструкция газового котла позволяет совместно с отоплением дома обеспечить подачу горячей воды, что увеличивает комфорт проживания до максимума.

Возможность решить все проблемы с помощью оного компактного устройства привлекает многих пользователей, хотя в этом вопросе есть и некоторые ограничения, обусловленные особенностями конструкции котла.

Рассмотрим этот вопрос внимательнее.

Особенности двухконтурного газового котла, в чем отличие от одноконтурного

Двухконтурный газовый котел — это доработанная конструкция одноконтурного агрегата. Оба вида ориентированы в первую очередь на выполнение базовой функции — нагрев теплоносителя для системы отопления.

Подача ГВС становится возможной благодаря наличию горячего теплоносителя (ОВ), второй контур является конструкционным дополнением к основному составу узлов и деталей.

Функция реализуется с помощью вторичного теплообменника, установленного между выходом первичного узла и трехходовым краном.

Проходя через первичный (основной) теплообменник, теплоноситель получает избыточное количество тепловой энергии, которое регулируется в трехходовом кране путем подмешивания определенного количества более холодной обратки.

Эта энергия пропадает зря, поэтому установка вторичного теплообменника не нарушает общую схему работы котла.

Горячий теплоноситель отдает излишки энергии на подготовку ГВС, и единственным изменением становится корректировка режима работы трехходового крана.

Существуют двухконтурные котлы с совмещенным (или битермическим) теплообменником, который способен нагревать теплоноситель и ГВС одновременно.

Устройство

Двухконтурный котел состоит из следующих узлов:

  • Газовая горелка. Она выполняет основную функцию — является источником тепла.
  • Первичный теплообменник. Представляет собой медный или стальной змеевик, по которому движется теплоноситель, нагреваемый в пламени горелки.
  • Вторичный теплообменник. Чаще всего он имеет пластинчатую конструкцию, изготовлен из нержавеющей стали. Производит нагрев ГВС в проточном режиме.
  • Газовая аппаратура. Это важный узел, который обеспечивает подачу, регулирование и прочие действия с газом. Здесь же находится газовый клапан, отвечающий за блокировку подачи при возникновении необходимости.
  • Циркуляционный насос. Он отвечает за перемещение теплоносителя по системе с одинаковой скоростью. Существуют энергонезависимые котлы, рассчитанные на естественную циркуляцию жидкости в системе, но большинство пользователей предпочитает устанавливать внешние циркуляционные узлы для активизации работы.
  • Вентилятор турбонаддува. Он нужен для подачи воздуха в камеру сгорания. Выполняются сразу две функции — обеспечивается наличие кислорода для нормального горения газа и создается избыточное давление, вытесняющее дым и прочие газы, образующиеся при сжигании топлива. Турбовентилятор заменяет естественную тягу, которая используется в атмосферных котлах. Она неустойчива, не поддается регулировке и зависит от массы внешних факторов.
  • Трехходовой кран. Это узел чисто механической конструкции, обеспечивающий подмешивание к горячему теплоносителю холодного обратного потока. Используется во всех видах и типах котлов, одно- и двухконтурных, энергозависимых и независимых.
  • Плата управления. Это «мозг» газового котла, производящий регулировку, контроль и прочие управляющие функции. Важным элементом платы является система самодиагностики — сеть датчиков, расположенных на всех основных узлах и выполняющих сторожевые функции. При возникновении каких-либо неполадок, датчики подают сигнал на плату управления, которая, в зависимости от сути проблемы, либо оповещает владельца о появлении неполадок с помощью буквенно-цифрового кода на дисплее, либо сразу блокирует работу котла во избежание аварии.

В каких режимах он может работать?

Существует два основных режима работы двухконтурного газового котла:

  • Зимний режим. Это полноценная работа всех систем агрегата — нагрев теплоносителя, подготовка горячей воды с заданными параметрами.
  • Летний режим. В теплое время года отопительный контур отключается, активным остается только нагрев ГВС.

Перевод из одного режима в другой производит сам пользователь, это стандартная процедура, не требующая вмешательства специалистов. Владелец сам решает, когда можно отключить отопление и кода его надо запускать.

При этом, подача горячей воды нужна круглый год, поэтому контур ГВС работает всегда, хотя, если в нем отпала необходимость, нагрев воды также можно отключить.

Существует еще один, защитный режим работы газового котла. Он предназначен для исключения замерзания теплоносителя в системе при понижении температуры до установленного предела.

В подобных ситуациях происходит запуск усиленной циркуляции, когда циркуляционный насос начинает гонять ОВ по системе с повышенной скоростью и не дает ей замерзнуть.

В российских условиях подобная функция весьма полезна и позволяет избежать серьезных проблем.

Принцип работы

Рабочий процесс основан на работе первичного теплообменника. Теплоноситель поступает в него и получает определенную температуру в пламени горелки. Она конструктивно совмещена с первичным теплообменником, находится в его нижней части, что обеспечивает максимальную эффективность нагрева.

Читайте также:  Котельная в частном доме для газового котла: нормы проектирования для бойлерной

Затем ОВ выходит из первичного и сразу поступает во вторичный теплообменник. Чем короче путь из одного устройства в другое, тем меньше теплопотери при транспортировке ОВ и тем выше эффективность котла.

Отдав некоторую часть тепла, ОВ проходит в трехходовой кран, где окончательно настраивается ее температура, после чего выводится в отопительный контур.

Циркуляционный насос обеспечивает подачу теплоносителя в стабильном режиме, а вентилятор турбонаддува выполняет дымоудаление и обеспечивает процесс горения.

Как работает двухконтурный котел с биотермическим теплообменником

Битермический теплообменник представляет собой змеевик, изготовленный из коаксиальной трубы. Несколько упрощая, это два трубопровода, вставленных один в другой.

По внешнему объему перемещается теплоноситель, а по внутреннему — вода для контура ГВС. Такой способ нагрева существенно меняет качество работы котла — эффективность возрастает, количество горячей воды увеличивается и позволяет удовлетворить потребности большой семьи.

Однако, битермический теплообменник обладает существенным недостатком — сложность организации внутреннего пространства трубки значительно затрудняет промывку.

Все известковые отложения, которые довольно быстро появляются на внутренней поверхности трубы, необходимо периодически удалять, иначе она перекроют сечение теплообменника полностью.

Кроме того, с увеличением толщины известкового слоя падает эффективность нагрева — отложения начинают работать как теплоизолятор. Пользователю приходится увеличивать подачу газа, чтобы скорректировать режим работы котла.

Промывку такого теплообменника выполняют далеко не все сервисные центры, а конструкция некоторых котлов такова, что проще поменять, чем демонтировать и установить обратно один и тот же узел.

Недостаток битермических теплообменников целиком относится к эксплуатационным вопросам. С точки зрения эффективности такая конструкция весьма удачна и позволяет увеличить объем горячей воды, доступный для единовременной выдачи без потери температуры в отопительном контуре или самого ГВС.

Принцип работы котла с проточными нагревателем

В данном случае имеется в виду пластинчатый теплообменник, хотя и битермическая конструкция является проточной. Пластинчатый теплообменник обладает высокой эффективностью, но относительно малой производительностью.

Принцип его работы заключается в пропускании двух потоков в перпендикулярном направлении между пачкой из металлических пластин, соединенных таким образом, что потоки не смешиваются. Большая площадь пластин обеспечивает высокую эффективность теплопередачи, что позволяет готовить горячую воду в проточном режиме, т.е. на ходу.

При небольших размерах это устройство поднимает температуру холодной воды до 50° и выше, на что способно только высокоэффективное устройство.

На выходе из первичного теплообменника горячий теплоноситель пропускается через вторичный теплообменник. Одновременно через него походит поток воды, который получает заданную температуру и поступает на приборы водоразбора.

Работа с накопительным бойлером

Накопительный бойлер — это емкость, внутри которой проходит змеевик с горячим теплоносителем. Отличие от стандартного теплообменника в объеме и способе нагрева — здесь жидкость статична, она получает тепловую энергию в постоянном режиме.

По мере водоразбора объем вода пополняется и вновь нагревается. При этом, температура ГВС намного ровнее, а количество горячей воды со стабильными параметрами гораздо больше, чем у конструкций с пластинчатыми теплообменниками.

Чаще всего используют внешние накопители, но есть двухконтурные агрегаты со встроенными емкостями. Они эффективны, обладают максимальными возможностями и сроком службы.

Специалисты и рядовые пользователи отзываются о подобных конструкциях как о наиболее предпочтительных вариантах.

Полезное видео

В данном видео вы узнаете о принципе работы двухконтурного газового котла отопления:

Заключение

Двухконтурный газовый котел позволяет получить максимальный набор функций в одном устройстве.

Это удобно, позволяет сэкономить жилое пространство, сконцентрировать всю аппаратуру благоустройства дома в одной точке. Однако, имеются и некоторые недостатки, возможности двухконтурных котлов имеют свои пределы, о которых надо иметь точное представление.

Это поможет сделать правильный выбор и получить наиболее удачный вариант конструкции газового котла.

Что нужно знать о теплообменнике для газового котла обычному потребителю?

Газовые котлы часто используются. Зная устройство, принцип работы котла можно предусмотреть возможную поломку. Элементы: горелка, теплообменники (ТО), автоматика. В этой статье речь будет идти о теплообменниках.

Газовый ТО

Назначение

Теплообменник — устройство для передачи тепла от одной среды другой. Передача холода невозможна. Даже в холодильнике теплообменник забирает лишнее тепло, а не передает холод. Самое холодное вещество теплее абсолютного нуля. Передача осуществляется через изолирующий материал. Правила:

  1. Изолирующий материал должен быть теплопроводником.
  2. Не должен пропускать одну среду в другую, иначе произойдет смешивание.

Чтобы повысить эффективность первого условия, увеличивают площадь поверхности. Например, припаяв перпендикулярно к трубкам пластины. Стараются сделать стенки изолирующего материала тоньше. Ограничивает давление среды. Материал теплообменника сказывается на теплоотдаче.

Классификация, принцип работы

В газовом котле две среды – газ, жидкость. Чтобы температуру воздушной среды, полученную при горении газа, передать теплоносителю, используют теплообменник. Бывают:

  • первичные;
  • вторичные;
  • биотермические (совмещенные).

Первичные

Первичные — теплообменники, получающие тепло от источника. Включены в контур отопления. Располагаются в котле над газовыми форсунками (змеевик, обросший пластинами). По трубкам проходит теплоноситель, чаще вода. Горячие газы, проходя через пластины, трубки, нагревают воду. Она прогоняется насосом, уходит в отопление. Газы удаляются через дымоход.

Первичный ТО

Вторичный

Вторичные теплообменники получают тепло от нагретого теплоносителя. Располагаются за пределами топочной камеры. Нагрев происходит от жидкости. Самый простой, часто применяемый способ – использование пластинчатого теплообменника. Герметичный корпус разделен на две части тонкой перегородкой. По одну сторону от перегородки протекает нагретая жидкость, по другую – вода, забирающая тепло.

Вторичный пластинчатый теплообменник в разрезе

Есть другой способ. Через большую, наполненную водой емкость проходит змеевик. По нему проходит нагретый теплоноситель, отдавая тепло окружающей жидкости.

Совмещенный (биотермический)

Устанавливают внутри топки. Имеет четыре патрубка. Одна пара подключается к контуру отопления, другая к ГВС (горячее водоснабжение).

Биотермический теплообменник

Отличие внутри конструкции. Отопительный контур нагревается от горячих газов, контур горячего водоснабжения — от отопительного. Внутри трубок змеевика располагаются трубки меньшего диаметра. Крепятся пластинами, расположенными под углом 120 или 90⁰.

Разрезанные трубки, прорези для контуров

Во время работы котла, жидкость в первом контуре (отопление) нагревается, уходит в систему. Предварительно часть тепла отдает трубкам второго контура ГВС, где также происходит нагрев теплоносителя.

Различия между схемой биотермической и с двумя отдельными теплообменниками

Когда начинается разбор воды из второго контура, первый контур перекрывается, чтобы тепло, получаемое от котла, передавалось ГВС. Когда разбор воды из ГВС прекращается, подключается первый контур, начинает работать отопление.

Схемы в двух режимах

Материалы

Вещества передают тепло по-разному. Нужно учесть давление, максимальную температуру нагрева, стойкость к коррозии. Материалы теплообменника:

Стальной

Теплообменник из стали — самый прочный. Хорошо переносит давление, перепады температуры. Поддается ремонту, дешевле других материалов. Недостаток – сильная коррозия. Долго служат теплообменники из нержавеющей стали.

Чугунный

Чугунные модели хорошо переносят воздействие воды, плохо поддаются коррозийным действиям. Нагреваются дольше стальных, но дольше остаются горячими. Хрупкость материала не допускает ударов.

Осторожно. Чугун не выносит резкий перепад температуры. Если необходимо пополнить систему водой, нужно остудить котел перед заливкой.

Чтобы устранить накипь, теплообменник промывают с периодичностью:

  • раз в год, если используется проточная вода;
  • раз в 2 года, при использовании антифриза;
  • раз в 4 года, когда теплоноситель — очищенная вода.

Чугун — самый тяжелый материал.

Медный

Медь хорошо передает тепло, поддается пайке, имеет небольшой вес. Почти не поддается коррозии.

Совет. При самостоятельной установке можно допустить ошибку. Если в стене за котлом проходит электрическая цепь, в теплообменнике появятся свищи.

Недостатки — стоимость, быстро прогорают.

Алюминиевый

Легкий теплообменный аппарат, с хорошими тепловыми характеристиками. Не выносит накипи, требует ежегодного ухода. Недостатки — тяжелая пайка, сварка.

Производители, отзывы

По отзывам можно составить картину о качестве, скрытых проблемах.

Thermona

Чешский производитель, возможно работать с антифризом. Модели напольные, настенные. Работает с разными видами газа. Можно подобрать агрегат с необходимой мощностью. Выпускаются с одним, двумя контурами. Теплообменники из разного материала, могут быть первичными, вторичными, биотермическими. Снабжены автоматикой. Обещанный изготовителем срок службы 15 лет, с чугунным теплообменником – 25 лет.

Отзыв по модели THERM 35 EZ/B: пользователь говорит, что вначале было хорошо, но спустя время стала плохо работать горелка, пришлось сдать в сервисный ремонт.

Hydrosta

Южнокорейская компания Гофра-Е выпускает настенный двухконтурный котел. Мощность — 11,6 — 46 кВт. Автоматика собрана на микропроцессоре. Есть цифровая индикация, звуковая сигнализация, переносной пульт управления. Комнатный термостат расширяет возможности аппарата.

Покупатели жалуются на высокую цену, однако качеством довольны. Котел ремонтопригоден, с доступными для ремонта деталями.

Master Gas

Армавирский завод газовой аппаратуры с 2010 года выпускает котлы мощностью 24–30 кВт. Теплообменник двухконтурный, вторичный, пластинчатый. Отличие — камера сгорания закрыта темным стеклом. Корейский Master Gas Seoul — двухконтурный, с мощностью 14–21 кВт. Для ГВС — 20,9 кВт. Потребление газа — 620/1990 л/ч (минимальный, максимальный). Теплоноситель — вода. Диапазон регулирования температур 40–80⁰С, для ГВС 37–60⁰С. Претензий от пользователей нет.

Arderia

В 2008 году появились первые настенные котлы совместного производства России и южнокорейской компании. В 2015 году производство стало отечественным. Завод расположен в поселке Энем, недалеко от Краснодара. Отзывы противоречивые, в начале производства были жалобы на шум, большой расход газа. Другой пользователь жаловался на неисправность трехходового клапана, оказалось, нужно было разобрать, смазать. Случилось после трех лет эксплуатации.

Fondital Victoria Compact

Итальянская фирма. Биотермический медный теплообменник дает возможность использовать котел для отопления и ГВС. Электроника защищает газовый аппарат от замерзания. Хорошие отклики от пользователей.

Saunier Duval

Производство Франции. Выпускаются первичные контуры из меди, стальные пластинчатые для ГВС. Комплектуются датчиками давления. Переносной пульт позволяет программировать газовое отопление на неделю. Отзывы положительные, у некоторых котел проработал более 10 лет. Нарекание получило сервисное обслуживание – дорогой ремонт комплектующих.

Demrad

Крупная турецкая компания. Котел имеет два контура, схемы с отдельным, совместным (биотермическим) нагревом. Отопительный контур — первичный стальной теплообменник, для ГВС используют медный, пластинчатый. Топочная камера — открытая, закрытая. Некоторые пользователи отмечают ненадежность конструкции, дорогой ремонт.

Знаменитая немецкая фирма. Пламя газовой горелки подстраивается под разбор воды, предотвращает резкое изменение температуры. Имеется система безопасности. Подстраивается под меняющееся давление газа в диапазоне 13–20 мБар. Минус — высокая цена товара, ремонта.

«Белето»

Знаменитый тульский завод тоже выпускает газовое оборудование. Котел имеет один, два контура. В двухконтурном используется медный теплообменник. Камера сгорания закрытая, открытая. Мощность — 12,5 — 20 кВт. Особенность — энергонезависимость, котел может работать с естественной циркуляцией. Отзывы неоднозначные.

Неисправности, ремонт

Газовые обогреватели имеют световую индикацию. Она предназначена для оповещения о неисправностях. Каждый производитель создает свой код знаков, содержащийся в паспорте. Если паспорта нет, можно скачать в интернете. Неисправности можно разделить на две категории:

  • те, что можно устранить своими силами;
  • требующие вмешательства специалиста.

Что можно исправить самому, в паспорте не оговаривается. Распространенные поломки теплообменника:

Устранение протечки производится паяльником, сваркой, в зависимости от металла. Вторая неисправность возникает из-за некачественного теплоносителя, накипи. Устраняется промывкой. Для удаления накипи можно использовать кислоту ортофосфорную, лимонную. Первая более эффективна. Как сделать, показано в ролике:

Читайте также:  Теплый пол Тhermo: разновидности и особенности, плюсы и минусы, монтаж

Иногда встречается заводской брак, но чаще неисправность возникает из-за неправильного использования аппаратов. Если строго следовать рекомендациям изготовителя, изделие прослужит долго, качественно. Ремонт котла:

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 .

    Теплообменные аппараты: виды, устройство, принцип работы

    Введение

    Теплообменник – техническое устройство, предназначенное для передачи тепла между нагретой средой и холодной. Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред.

    Области применения теплообменных аппаратов:

    • системы отопления;
    • металлургия;
    • энергетика;
    • тепловые пункты;
    • химическая и пищевая промышленности;
    • системы кондиционирования и вентилирования воздуха;
    • коммунальное хозяйство;
    • атомная и холодильная отрасли.

    Виды теплообменных аппаратов

    Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

    • типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
    • типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
    • типа конструкции;
    • направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

    Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

    Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

    По типу взаимодействия сред

    Поверхностные

    Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

    Смесительные

    Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

    Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

    Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

    Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

    К смесительным теплообменникам относятся:

    • паровые барботеры;
    • сопловые подогреватели;
    • градирни;
    • барометрические конденсаторы.

    По типу передачи тепла

    Рекуперативные

    В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник.

    Регенеративные

    Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

    Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

    Рис. 3. Регенеративный теплообменник

    На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток.

    Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

    Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

    По типу конструкции

    Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

    • мощность теплообменника;
    • давление в системе;
    • тип сред (агрессивные или нет);
    • рабочие температуры;
    • прочие требования.

    Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

    По направлению движения сред

    Одноходовые теплообменники

    В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

    Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

    Многоходовые теплообменники

    Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.

    Пример работы двухходового пластинчатого теплообменника представлен в данном видео:

    Устройство теплообменника

    Как отмечалось выше, конструкции теплообменных аппаратов очень сильно отличаются между собой, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в следующих статьях.

    В качестве примера можно рассмотреть пластинчатый разборный теплообменник, как наиболее современный и вытесняющий старые поколения теплообменных аппаратов: кожухотрубные (кожухотрубчатые), «труба в трубе» и другие виды.

    Данный вид ТО состоит из двух главных пластин: подвижной и неподвижной прижимных плит. Обе плиты имеют несколько отверстий.

    Отверстия, имеющие входящее и выходящее назначение потоков, надежно укрепляют специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

    Рис. 4. Устройство РПТО

    При монтаже к входным и выходным отверстиям через патрубки подключаются элементы трубопровода. Для соединения могут быть использованы трубы различного диаметра и с разным типом резьбы (современные требования предлагают использовать резьбу ГОСТа №12815 и ГОСТа №6357). Оба вида имеют прямую зависимость от устройства и его вида.

    Посередине между прижимными плитами размещается множество пластин. Толщина пластин находится в пределах всего 0,5 мм, изготавливаются они, только из нержавеющей стали или титана с помощью метода холодной штамповки.

    Все слои пластин перемежаются тонкой специальной уплотнительной резиной, которая устанавливается между всеми слоями пластин. Материал резины обладает заметной повышенной устойчивостью к высоким температурам, благодаря которой рабочие каналы становятся полностью герметичными.

    Прямые направляющие снизу и сверху обеспечивают фиксацию пакета пластин, а также являются направляющими при сборке агрегата. Пластины сжимаются до необходимого размера при помощи затяжных гаек.

    Внутреннее расположение пластин выбрано не случайно, каждая пластина через одну повернута на 180° относительно, рядом расположенных, соседних пластин. Благодаря данному устройству теплообменного аппарата входящее канальное отверстие имеет двойное уплотнение.

    Наглядно устройство пластинчатого теплообменника, его сборку и принцип действия можно посмотреть в данном видео:

    Принцип работы теплообменника

    Передняя и задняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу. По ним теплоноситель и теплопотребитель поступают внутрь агрегата.

    Рис. 5. Движение сред внутри пакета пластин

    Пристенный слой гофрированного типа, в условиях потока, имеющего большую скорость, начинает постепенно набирать турбулентность. Каждая среда перемещается на встречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы избежать смешения.

    Параллельно расположенные пластины формируют рабочие каналы. Перемещаясь по всем каналам, каждая среда производит тепловой обмен и покидает внутренние пределы оборудования. Это означает, что все пластины являются самым важным элементом среди всех деталей теплообменника.

    Потоки внутри пластинчатого теплообменника могут идти по одноходовым и многоходовым схемам в зависимости от технических характеристик и условий решаемой задачи:

    Рис. 6. Схемы движения теплоносителей в пластинчатом разборном теплообменнике в зависимости от принципа работы

    Заключение

    В данной статье вы смогли ознакомиться с видами теплообменников, их назначением, сферами применения. В следующей статье мы подробно рассмотрим пластинчатые теплообменники – в чем их особенность, какие виды существуют и как они отличаются между собой, поэтому подписывайтесь на e-mail рассылку и новости в соцсетях, чтобы не пропустить их.

    Стоит помнить, что в настоящее время кожухотрубные (кожухотрубчатые) теплообменники активно вытесняются пластинчатыми, поскольку последние более универсальны и просты в обслуживании.

    Если вам нужно подобрать теплообменник под свою задачу, то вы можете посмотреть модели, которые поставляет наша компании в соответствующих разделах каталога.

    Если же у вас возникают трудности, то свяжитесь с нашими инженерами или заполните форму:

    Какие бывают виды теплообменников (теплообменных аппаратов)?

    В современном мире уже созданы десятки разнообразных инженерных решений, которые решают большое количество бытовых проблем. Особенно важным является вопрос поддержания оптимальной температуры в доме, на производстве и в других условиях, поэтому и были изобретены теплообменники.

    Что такое теплообменник? Это теплообменное оборудование, которое передает энергию тепла от одного объекта или среды другому. Подобные инженерные хитрости широко применяются для нагрева воды или воздуха в быту, однако некоторые виды теплообменников используются действительно уникально.

    Какие бывают теплообменники (теплообменные аппараты)?

    Основные типы теплообменников по принципу действия могут подразделяться на несколько видов, среди которых классификация по механизму обмена тепловой энергии. Первый тип называется поверхностным, так как среды с различной температурой отделены друг от друга тонкими стенками и кожухом емкостей. Оборудование поверхностного вида подразделяется на:

    • рекуперативные, где теплообмен выполняется через тонкие стенки контуров, а направленность потока постоянное;

    • регенеративные, где направленность потока изменяется.

    Другим менее популярным вариантом является смесительный теплообменный аппарат, в котором жидкости или газы непосредственно смешиваются друг с другом. Практика показывает, что зачастую производители отдают предпочтение именно первому варианту, так как им важно сохранить химическую «чистоту» жидкости. Также существуют направления промышленности, где используются теплообменники смесительные достаточно активно. Они особенно популярны в тех процессах, где состав сред имеет похожий состав.

    Основные виды теплообменников (теплообменных аппаратов)

    Инженеры старались создать все новые типы теплообменных аппаратов, так как зачастую для каждой промышленности или даже задачи требовалось абсолютно новое устройство теплообменника. Многие специалисты отмечают, что основные виды теплообменников состоят из четырех категорий: пластинчатый, кожухотрубный, витой и спиральный.

    Пластинчатые теплообменники – это конструкция из большого количества пластин с гофрированным рисунком, изготовленных из нержавеющей стали. Они разделены уплотнениями, установленные без применения клеевых смесей, но позволяющие плотно прилегать друг к другу. Прокладки обеспечивают абсолютную герметичность и не допускают смешивания сред. Пластины, за счет своего малого размера и геометрическому строению, обеспечивают высокие показатели КПД. В свою очередь, пластинчатые теплообменники подразделяются на разборный, паяный (пластины скреплены при помощи пайки и не используются уплотнения), сварной или полусварной тип (соединены с помощью сварных швов).

    Кожухотрубный теплообменник стал самым популярным из-за простоты своей конструкции. Они выполняются в виде устройства с большим количеством трубочек, которые собираются в единый пучок, а затем дополнительно покрываются изолирующим кожухом. Их можно встретить практически в каждой холодильной установке, испарителе, подогревателе и тому подобных устройствах. К сожалению, большие размеры и низкий КПД стали причиной изобретения новых типов теплообменников.

    Витой теплообменник – это аппарат, в котором жидкости циркулируют по двум пространствам: внутри трубок и между ними. Их высокая энергоэффективность позволяет применять их морозильных камерах.

    Спиральные теплообменники – разновидность теплообменников, имеющая форму спирали, что ясно из названия. Их основным преимуществом является возможность использовать их для нагрева вязких, агрессивных и неоднородных веществ.

    Конструкция пластинчатых теплообменников

    Самыми популярными среди остальных стали пластинчатые теплообменники, благодаря малогабаритности, лёгкой чистке, быстрой сборке и с минимальным гидравлическим сопротивлением. В структуру аппаратов входят концевые камеры, стяжные шпильки, стойки для крепления и пластины с резиновыми прокладками, разделённых между собой. Производятся пластины из тонких листов стали.

    Герметичность оборудования сравнительно с окружающей средой достигается с помощью уплотнений. Они также не допускают смешивание сред, участвующих в процессе теплообмена, которые присоединяются к поверхности пластин. Направление рабочей среды может протекать одновременно по потоку и против него, так и по отдельности

    Пластины устанавливаются одна за другой с поворотом на 180 градусов, создавая пакет из четырёх коллекторов, которые подводят и отводят жидкость. Крайние пластины не принимают участия в ходе теплообмена.

    Принцип работы пластинчатого теплообменника

    Работает теплообменник по перекрёстной схеме. Секции по очереди наполняются подогреваемой и остужаемой средой. Посредством пластин совершается теплообмен. Уплотнители различной формы обеспечивают заполнение секций.

    Пластинчатые теплообменные аппараты организованы таким образом, что среды перемещаются навстречу друг другу: охлаждаемая выходит снизу и выходит в верхний патрубок, а нагревающая наоборот. Подобным образом действует похожие аппараты. Отличается только модель для ГВС тем, что средой, проходящей через корпус, может быть только вода.

    Сферы применения теплообменников (теплообменных аппаратов)

    Основные виды теплообменников применяются практически в каждой сфере человеческой деятельности, однако чаще всего они встречаются:

    Нефтегазовая индустрия. Для нагрева или охлаждения до оптимальной температуры нефти, пара, вязких жидкостей, газа, кислот, щёлочей.

    Металлургия. Для уменьшения температуры, производимого печами и гидравлическими устройствами, применяется теплообменное оборудование, выступающее в роли охладителя.

    Пищевая промышленность. При производстве пищевых и спиртосодержащих продуктов применяют теплообменники, которые осуществляют пастеризацию, охлаждение и возможное испарение произведённых продуктов.

    Судостроение. В морском деле теплообменник отвечает за охлаждение двигателя и всей центральной системы. Рабочей средой может применяться морская вода. Также теплообменные аппараты используются для работы отопления и ГВС на крупных суднах.

    ЖКХ. В бытовых условиях для подогрева воздуха или воды, в системах тёплого пола, геотермальном отоплении и для рекуперации тепла используются пластинчатые теплообменники. Работают при температуре до 150 о C и при давлении до 16кПа.

    Остались вопросы?

    Обращайтесь к нам! Квалифицированные инженеры компании «Комплексное снабжение» произведут грамотный расчет любого вида теплообменника и подберут оптимальный вариант по соотношению цена-качество. На все оборудование предоставляем официальную гарантию.

    Свяжитесь с нами по удобному Вам способу: 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

Ссылка на основную публикацию