Как своими руками сделать теплообменник: как сделать самодельный прибор, рассчитать его мощность, схема подключения к системе

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

На чтение 9 мин. Просмотров 200 Опубликовано 27.12.2014 Обновлено 01.08.2016

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

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

Функция теплообменника в системе отопления

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

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

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

Виды теплообменников

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

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

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

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

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

Устройство системы

Несложный по конструкции самодельный теплообменник послужит для отопления дома

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

Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:

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

Схема кирпичной печи с теплообменником

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

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

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

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

Преимущества отопления с теплообменником

Принцип подключения теплообменника к системе отопления

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

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

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

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

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

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

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

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

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

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

Расчет мощности теплообменника

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

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

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

Особенности конструкции

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

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

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

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

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

Порядок действий:

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

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

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

Воздушное отопление

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

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

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

Теплообменник на дымоход

Смонтированный на дымоход теплообменник использует вылетающую в трубу тепловую энергию

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

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

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

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

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

Теплообменник своими руками

Легко ли сделать теплообменник своими руками и как установить отопление в доме: подавляющее большинство владельцев дач и загородных домов рано или поздно задаются вопросами.

Теплообменники – промышленные и бытовые технические устройства для передачи энергии между двумя средами с разной температурой. Среды называются теплоносителями и могут быть однородными (например, жидкость/жидкость) и разнородными (жидкость/газ). В быту это важная часть системы отопления. Он может быть нагревательным и охлаждающим. В большинстве случаев на границе двух сред имеется твердая перегородка с хорошей теплопроводностью. Среды никогда не соприкасаются между собой, передача энергии всегда идёт в одном направлении. Такие аппараты называются рекуперативными. В металлургической и химической промышленности есть также регенераторные устройства, в которых один и тот же теплоноситель то отдаёт, то забирает тепло. В отдельных случаях к ним относят смесители, в которых встречаются две струи газа или жидкости с разной температурой, но в техническом плане такое определение не выдерживает критики.

Виды теплообменников

В большинстве случаев задача теплообменника – нагрев холодной жидкости, воздуха или твёрдых тел (строительных конструкций). Однако существуют и охлаждающие устройства, примеры которых мы видим в холодильниках и морозильных камерах. Рабочим теплоносителем в них служит газ фреон, принимающий на себя тепло окружающей среды. В двигателях внутреннего сгорания избыток тепла забирает тосол.

В ходе технического прогресса инженеры разработали различные варианты нагревательного теплообменного оборудования рекуперативного типа, в которых используются разные виды активных теплоносителей – горячая вода, водяной пар, нагретая парогазовая смесь, выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания и т.д. Конструктивно можно выделить следующие виды теплообменников:

• кожухотрубные, где под общим кожухом с низкой теплопередачей тесно проложены пучки труб с горячей и холодной жидкостями;




• “труба в трубе”, когда конструкция состоит из внешнего и внутреннего цилиндрических контуров. По внутренней трубе циркулирует горячий теплоноситель, по внешней – холодный. При этом внутренняя труба должна быть сделана из меди или другого материала с хорошей теплопроводностью, а внешняя – из материала с минимальным коэффициентом теплопередачи – например, из полипропилена;




• погружные (змеевиковые), представляющие собой бак с помещённым в нём проточным змеевиком. Горячая жидкость, протекающая по змеевику, нагревает содержимое бака;




• спиральные, в которых нагревающий носитель перемещается по трубкам, завитым в форме спирали. Такая форма обеспечивает максимальную поверхность теплопередачи;






• пластинчатые и пластинчато-ребристые. Они оптимальны как для разогрева теплоносителя внутри них, так и для нагревания воздуха и строительных конструкций вокруг.

Пример такого теплообменника – привычные плоские радиаторы отопления, которые устанавливаются вдоль стен или размещаются в них.

Пластинчатые и цилиндрические конструкции размещаются также и в зоне горения топлива в котлах м печах. В них вода мгновенно превращается в пар и устремляется по контуру.

К теплообменному оборудованию не относятся нагревательные элементы, которые сами генерируют тепло (например, за счёт высокого электрического сопротивления или химических реакций). Часто мы сталкиваемся с многоступенчатым теплообменом. Характерный пример – замкнутый нагревательный контур с горячей водой. С одной стороны, вода проходит через топку котла, где принимает энергию горения топлива, с другой — отдаёт тепло помещению через поверхность радиаторов отопления или труб, проложенных в полу.

Из чего делают теплообменники?

Лучше всех в мире проводит тепло искусственная разновидность углерода под названием графен. Его теплопроводность – более 4.000 ватт на метр-Кельвин, в 10 раз выше теплопередачи серебра. Графит и алмаз значительно отстают от графена, но тоже проводят тепло гораздо лучше любых металлов. Вполне возможно, в недалёком будущем обогрев зданий будет осуществляться с помощью батарей из кристаллического углерода. Опыты в этом направлении ведутся уже давно.

Пока же человек пользуется почти исключительно металлическими теплообменниками. Ввиду дороговизны серебра чаще всего применяются медные трубы и пластины. Теплопроводность меди – 401 Вт/(м-K), что лишь на 29 единиц меньше теплопередачи серебра. Недостаток – значительный удельный вес. Поэтому в помещениях медь заменяют лёгким алюминием. Правда, коэффициент теплопередачи этого металла в 2 раза ниже, чем у меди.

Нержавеющая сталь при всей своей коррозионной стойкости и внешней привлекательности, в качестве материала для теплопередачи не годится. Она проводит тепло в 10 раз хуже, чем серебро и медь.

Бак с теплообменником для печи

Эксплуатация отопительного и нагревательного оборудования связана с потенциальным риском. Горячие носителтели в случае протечки или прорыва трубопровода могут причинить вред здоровью и испортить имущество. Лучший вариант – использовать сертифицированное нагревательное оборудование ведущих мировых производителей. Но если вы имеете техническое образование и навыки работы своими руками, можно для начала попробовать собрать и установить несложный, но эффективный пластинчатый теплообменник для бани.

Несомненный плюс этой конструкции состоит в том, что бак с горячей водой не обязательно встраивать в печь-каменку. Бак располагается автономно, не раскаляется докрасна и не представляет опасности для неосторожных банщиков. Циркуляция воды происходит по двум жаропрочным каучуковым шлангам и медному змеевику, который размещается непосредственно в топке. Секрет в том, что входное отверстие бака находится в его дне, а выходное – ближе к крышке. Змеевик должен располагаться на уровне дна циркуляционного бака. Когда баня не топится, контур находится в состоянии покоя. Как только в змеевике повышается температура, нагретая вода устремляется через отверстие в дне бака, а её место занимает холодная вода из верхней части резервуара. В результате интенсивной конвекции бак объёмом 100 литров можно нагреть до 80 градусов меньше чем за час. Стенки бака делаются из нержавеющей стали, здесь её невысокая теплопроводность играет уже вам на руку, вода не остывает, пока не остынет воздух в бане.

Дополнительным преимуществом такой мини-системы является то, что её монтаж не требует сварки. Отверстия в корпусе бака можно просверлить перфоратором, соединения шлангов и змеевика производится с помощью герметичных переходников. Сделать такой теплообменник своими руками вполне может человек, не имеющий большого опыта работы в области водоснабжения и отопления.

Если вы не понаслышке знаете, что такое электросварка и задумались, как сделать теплообменник для дополнительного обогрева дома, то лучше всего использовать пластинчатую или трубчатую конструкцию, о которой уже говорилось выше. Оптимальный материал для такого устройства – медь. Медный регистр из труб, секция пластин или спираль размещаются непосредственно в топке печи или в нижней части дымохода. При изготовлении самодельного теплообменника важно соблюдать технические условия, следить за качеством сварных швов и герметичностью соединений. Иначе можно вместо тепла в доме или подсобных помещениях получить нешуточную аварию.

Планируя работы, важно помнить, что вход холодной воды в нагревательную часть контура (так называемая «обратка») должен располагаться в самой нижней точке контура. Если дом имеет больше одного этажа и нагрев теплоносителя ведётся постоянно, на чердаке можно устроить накопительный бак. Также не представляет сложности установить на контуре термостаты, которые будут автоматически перекрывать циркуляцию при достижении заданной температуры теплоносителя. Это поможет обеспечить оптимальную температуру в доме. Система должна иметь кран для слива теплоносителя в случае неисправности или перед консервацией дома на зиму.

Теплообменник своими руками | Как сделать теплообменник

       Здравствуйте! Теплообменники являются составной частью отопительных систем как бытового назначения, так и промышленного. Этот сегмент рынка предлагает множество моделей теплообменников от различных производителей, характеристики которых отличаются, однако, сконструировать, собрать и подключить теплообменник своими руками также возможно. Для этого необходимо понимать принцип работы и установки этого устройства.

Что из себя представляет теплообменник?

      Схема и принцип работы этих устройств подразумевает передачу тепловой энергии от контура горячей воды к контуру холодной воды. Теплообменник – это узел или отдельный элемент магистрали системы теплоснабжения, через которое тепловая энергия передается от головного отопительного прибора к теплоносителю (вода, антифриз, пар и т. п.). Он нужен для обеспечения эффективного и рационального распределения тепла и не является самостоятельным устройством, а работает в комплексе с другим оборудованием.

      Выбор определенной конструкции теплообменника (пластинчатый, трубчатый и т. п.) во многом зависит от сферы использования этого устройства, а эффективность работы таких аппаратов зависит от того, насколько правильно был осуществлен расчет совместимости с головным нагревательным устройством системы теплоснабжения, а также насколько корректно разработана схема его установки. Для многоквартирных домов возможны варианты оборудования как зависимых систем центрального отопления, так и независимых.

      Наиболее эффективными и рациональными являются, конечно же, независимые типы, которые, наряду с главным теплонакопительным модулем, оснащены и дополнительными компактными теплообменниками для отдельной квартиры или контура центрального теплоснабжения. Их использование уместно и выгодно в магистралях с большим объемом, длинной протяженностью или во многоуровневых сооружениях. При этом важно правильно рассчитать мощность и подобрать необходимые модели для конкретных условий. Зависимые же системы менее функциональны в плане регулировки допустимой температуры и других показателей.

Изготовление теплообменника своими руками

      Перед тем как сделать теплообменник, необходимо определиться с материалом и произвести расчет эффективности изделия из различных металлов. Характеристики теплообменника, спаянного из медной трубы, считаются лучшими в плане отдачи тепловой энергии от горячей воды. По сравнению со стальными конструкциями, медные трубы проводят тепло горячей воды практически в 7 раз эффективнее. Таким образом, для одинакового количества горячей воды и энергии в системе теплоснабжения медный теплообменник потребует меньше материала, чем стальной.

      Приблизительный расчет соотношения упомянутых материалов конструкции должен быть примерно 1 м медной трубы к 7,14 м стальной трубы. Такое соотношение и расчет являются общепринятым правилом при сборке своими руками описываемых устройств.

      Расчет мощности теплообменника достаточно сложен и при его вычислении следует учитывать многие факторы, такие как диаметр трубопровода, тип металла, общую длину змеевика, среднюю температуру в головном отопительном приборе, скорость передвижения воды в системе и т. п. Правильный расчет непосредственно влияет на эффективность работы всей системы.

      Когда проводится расчет этого показателя, берут за основу формулу, при которой труба теплообменника диаметром в 50 мм в среднем дает 1 кВт тепловой энергии. Более развернутая методика расчета мощности теплообменной конструкции выглядит следующим образом:

Р = 1,16 x ΔТ/t x V;

где Р — это мощность теплообменника,

1,16 — специальный коэффициент,

ΔТ — разница температур,

t — это время нагрева,

V — объем.

      Трубчатый теплообменник изготавливается своими руками из отрезков гладкостенных труб в виде решетки. Такой принцип работы устройства теплового обмена является одним из наиболее популярных и простых при сборке. Еще более простыми считаются конструкции в виде куба или цилиндрических конструкций. Однако эффективность таких моделей немного ниже регистровых, так как циркуляция горячей воды проходит медленнее. Основной принцип, которого необходимо придерживаться при конструировании устройства – это обеспечение максимальной площади для нагрева воды, для чего могут использоваться также плоские металлические емкости, через которые будет циркулировать теплоноситель.

      Чтобы правильно рассчитать, собрать и подключить теплообменник следует придерживаться нижеперечисленных правил, а именно:

• Толщина стенок труб должна быть не менее 3 мм, в противном случае металл может быстро прогореть;

• При размещении устройства в головных нагревательных сооружениях систем теплоснабжения необходимо предусмотреть обязательный зазор между теплообменником и стенками топки, размер которого должен быть в пределах от 10 до 15 мм. При движении горячей воды металлическая конструкция расширяется, что и является причиной обеспечения компенсационного зазора;

• Расчет должен предусматривать диаметр труб или пустот в местах соединения отдельных отрезков не менее 5 мм.

      Теплообменник в виде конструкции из труб укладывается непосредственно в печь, а схема монтажа системы теплоснабжения должна предусматривать два отверстия для входа трубопровода и для его выхода. После полной укладки печи осуществляется подключение теплообменника к трубопроводной магистрали системы отопления. После чего осуществляется пробный запуск отопления и проводится проверка работы всех составных частей и устройств, а также визуальный осмотр труб на предмет возможной течи. Если расчет был правильным, то нагрев системы должен произойти достаточно быстро и равномерно.

      Помимо трубного типа, возможно собрать и пластинчатый тип теплообменника. Схема такого устройства предусматривает соединение множества пластин с небольшим зазором между ними. Пластины располагаются последовательно в зависимости от контура системы и соединены в единый модуль.

      Существует три разновидности пластинчатых теплообменников:

• Паяные;

• Разборные;

• Сварные.

      Использование пластинчатых устройств в основном распространено в промышленной сфере.

Инструкция по сборке

      Одним из наиболее популярных и востребованных типов теплообменников считаются конструкции для водяного отопления из двух горизонтальных труб и нескольких вертикальных, которые располагаются между ними. При этом все места соединений должны быть проточными.

      Чтобы сделать самодельный теплообменник для отопления, необходимо использовать стальные трубы, диаметр которых составляет не менее 2,5 см. В зависимости от размера печи подбираются оптимальные размеры продольных горизонтальных труб теплообменника с заранее подготовленными отверстиями для вертикальных труб, количество которых может колебаться от 6 до 9 штук. После чего осуществляется сварка конструкции. При этом необходимо следить за качеством шва, поскольку устройство будет использоваться в крайне агрессивной среде при высоких температурах.

      Выходной патрубок из теплообменника для подключения к системе оборудуется с верхней части, входной для подключения обратки – с нижней. При этом на каждом из патрубков нарезается резьба для муфтового соединения с основным трубопроводом.

     При расчете мощности применяется формула, при которой на каждые 3-5 кВт мощности печи требуется около 1 м2 площади устройства.

Как сделать теплообменник на дымоход своими руками: советы от мастера

Автор Евгений Апрелев На чтение 6 мин. Просмотров 2.7k.

В последнее десятилетие стало очень модным приобщение человека к природе. Наши соотечественники стали все чаще выбираться на пикники и вылазки, строить дачи и загородные дома. Но житель современного мегаполиса не привык жить в некомфортных условиях и с присущим только нашему человеку азартом и смекалкой стал оборудовать жилище электричеством, водопроводом и отопительными системами.

[contents]

Основным источником тепла в загородном строении, естественно, является обычная печь или камин, в качестве топлива «пожирающие» твердое топливо в невероятных количествах. Для строений поменьше и подешевле, наш человек чаще всего использует буржуйку и все ее производные. Особенностью буржуек является простая и достаточно пожароопасная конструкция, и низкий КПД. Общим для отопления помещений посредством печи, камина, буржуйки является достаточно высокая температура отработанных газов, выбрасывающихся в атмосферу и то, что обогреть такие устройства могут только помещение, в котором установлены.

Сопоставив два этих недостатка, наш человек придумал приспособление, позволяющее превратить их в сплошное достоинство, а именно изобрел теплообменник на трубу дымохода.

Назначение и особенности устройства

Данная конструкция предназначена для отбора тепла у нагретой дымовой трубы и передачи его теплоносителя, циркулирующему в теплообменнике. Сама конструкция такого устройства зависит от формы и сечения дымохода, материала, из которого он изготовлен, мощности отопительного устройства и теплоносителя, в качестве которого может выступать воздух, вода, масло и различные незамерзающие жидкости.

По циркулирующему внутри устройства теплоносителю, все теплообменники можно классифицировать на воздушные и жидкостные. Воздушные – более просты в изготовлении, но имеют не самую высокую эффективность. Например, для обогрева второго помещения, предбанника или мансарды, необходимо провести туда воздуховод, а если такое помещение расположено достаточно далеко от печи, то необходимо установить вентилятор для создания принудительного воздушного потока.

Теплообменники с жидким теплоносителем, более требовательны к качеству изготовления и материалу, но имеют большую эффективность. Например, дымоход с теплообменником, по которому циркулирует вода, может служить полноценной системой водяного отопления для небольшого дачного домика, если к входу и выходу устройства подключить подачу и обратку на один-два радиатора.

Конструкция жидкостного теплообменника для дымоотвода

Стандартный теплообменник представляет собой змеевик и металла, с высоким коэффициентом теплопроводности, который непосредственно контактирует с поверхностью трубы дымохода. Для безопасности и лучшего теплообмена змеевик устанавливают в металлический кожух и тщательно изолируют изнутри негорючими типами утеплителя. Лучше всего для этого подходит базальтовая вата.

Всю конструкцию устанавливают на участок дымоотводной трубы. Концы змеевика выводят через кожух и подсоединяют к системе отопления, в самой верхней точке которой устанавливается расширительный бачок, который служит в качестве емкости для расширившейся под нагревом жидкости. В качестве материала для змеевика лучше всего подходит отожженная медная труба. Теплообменник из медной трубки на дымоход будет иметь в 7 раз меньшие размеры, чем из стали, за счет высокого коэффициента теплопроводности.

Вода нагревается в змеевике. Расширяясь он поднимается по змеевику, после чего самотеком по трубе попадает в радиатор отопления. Попадая в радиатор горячая вода выталкивает холодную, которая попадая в змеевик – нагревается. Так происходит естественная циркуляция теплообменника по системе. Но, это всего лишь физика процесса. Для создания движения воды в системе, следует точно рассчитать диаметр и длину змеевика, соблюсти углы наклона подачи и обратки, предусмотреть степень расширения теплоносителя при нагреве до определенной температуры и еще много факторов.

Важность расчетов нельзя недооценивать: неработающая конструкция – это не так страшно, как последствия гидроудара при кипении теплоносителя.

Такое, на первый взгляд полезное приспособление имеет ряд недостатков: сложность в расчетах и изготовлении, постоянный контроль температуры теплоносителя и давления в системе, высокий расход воды связанный с испарением жидкости из расширительного бачка. Если в качестве теплоносителя используется вода, то ее необходимо сливать при неиспользовании системы в зимний период. Кроме этого, теплообменник значительно снижает температуру отводящихся из дымохода газов, что может повлечь за собой снижение тяги и неполное сгорание топлива.

Несмотря на все недостатки, такой теплообменник на дымоход своими руками сделать по силам практически любому человеку, обладающему школьными знаниями по физике и умеющему держать в руках инструмент.

Воздушный теплообменник для буржуйки

Такое приспособление, как правило, состоит из полого металлического корпуса с в котором установлено несколько входных и выходных патрубков. Вся конструкция монтируется на дымоход буржуйки. Принцип действия такого устройства достаточно прост.

Снизу, по принципу конвекции более холодный воздух поступает в патрубки, где нагреваясь выбрасывается из верхней части конструкции непосредственно в помещение. Именно такой принцип позволяет значительно повысить КПД буржуйки и в два-три раза снизить потребление топлива.

Изготовить воздушный теплообменник на дымоход своими руками достаточно просто, при наличии сварочного аппарата, металлических труб разного диаметра, болгарки, для резки труб и большого желания.

Материал:

• Отрезок металлического листа, толщиной 1 мм и размерами 35 см х35 см.
• Стальная труба, диаметром 1 ¼ дюйма длиной 2,4 м.
• Отрезок трубы с диаметром 57- 60 мм.
• Металлический бак. Подойдет ведро из под машинного масла, объемом 20л.

Изготовление:

1. Изготавливаем торцевые части конструкции. Для этого следует вырезать окружности из металлического листа. Диаметр заглушек должен быть как у бака или ведра, заготовленного заранее.
2. В центре следует вырезать отверстие под центральную трубу (57-60 мм).

3. По краям равномерно разметить и вырезать отверстия под трубу 1 ¼.

   Таких заготовок следует сделать две.

4. Разрезать с помощью болгарки трубу 1 ¼ на восемь одинаковых отрезков по 30 см.
5. Приварить к центральному отверстию заглушек отрезок трубы диаметром 60 мм и длиной 300 мм.
6. По окружности проварить к отверстиям заглушек восемь отрезков на 1 ¼ дюйма.

Вот такая конструкция должна получиться.

Следующим этапом будет изготовление корпуса теплообменника из ведра. Для этого необходимо:

• Болгаркой отрезать от ведра дно.
• С боков (по центру) кожуха прорезать отверстия по диаметру дымохода.
• Приварить патрубки нужного диаметра к боковым отверстиям в кожухе.

Теперь подготовленную «сердцевину» следует вставить в корпус и тщательно закрепить заглушки при помощи сварки. Готовый теплообменник следует покрасить термостойкой краской для печей.

Осталось установить готовый теплообменник на дымоход буржуйки и наслаждаться. Если эффект вас не устраивает, то усильте его, создав направленный поток воздуха при помощи вентилятора.

Создать воздушный теплообменник можно «и на коленках», используя для этого подручные средства. Если вы решили создать полноценное водяное отопление, посредством теплообменника на дымоходе, то лучше всего обратитесь к специалистам за помощью в расчетах и создании устройства.

Теплообменник для палатки своими руками

Ловить зимой рыбу со льда в обогреваемой палатке приятнее, чем при отрицательной температуре. Пока товарищи прячутся от ветра и попеременно греют руки, вы сможете сидеть с удочкой в палатке без куртки. При походах в холодную пору теплообменник позволит с комфортом провести ночь в обогретой палатке. Устройство равномерно распределит тепловую энергию, получаемую от сжигания природного газа, по всему объёму палатки. Изготовить теплообменник своими руками несложно, имея базовые навыки обработки металла.

Что потребуется

• Для изготовления портативного теплообменника нужны:
• алюминиевая труба диаметром 25 мм и длиной 350 мм – 18 шт.;
• лист оцинковки толщиной примерно 1 мм для изготовления корпуса;
• заклепочник с заклепками;
• дрель или сверлильный станок и сверла;
• листогиб;
• вентилятор (желательно с регулировкой оборотов) и источник питания для него.
• Также понадобится молоток, зубило, керн, измерительный и разметочный инструмент.

Процесс изготовления теплообменника для палатки

Передняя и задняя крышки:
С листа оцинкованной стали вырезаем два квадрата размерами 250 ×250 мм.
В листах сверлим 4 ряда отверстий диаметром 10 мм в шахматном порядке. Для зеркального расположения отверстий они делаются в двух листах сразу.
На листогибе загибаем края листов по 25 мм, чтобы получить невысокие ящики.

При помощи толстого керна или заточенного под конус кругляка и трубы диаметром 25 мм расширяем отверстия.

Керн забиваем внутрь коробки.

Трубы:
Нарезаем алюминиевые трубы (18 шт.) по 350 мм.

Из металла изготавливаем трубу диаметром 50-60 мм или приобретаем готовую. Желательно, чтобы на нее надевалась полипропиленовая труба, которая послужит дымоходом.
Ножницами по металлу делаем десяток надрезов длиной 20 мм и загибаем их наружу при помощи плоскогубцев, как показано на рисунке.

Боковые стенки и верхняя:
С металла вырезаем цельный лист, из которого согнем боковые и верхнюю стенки теплообменника.

В верхней части сверлим отверстие, соответствующее диаметру металлической трубы для дымохода.

По периметру сверлим маленькие отверстия с запасом, а затем при помощи зубила вырубаем большое.

Напильником или бормашинкой доводим размер и геометрию отверстия, чтобы труба плотно вошла в него. Снимаем заусеницы.

При помощи листогиба изгибаем корпус теплообменника.

Можно завальцевать бортики для придания конструкции жесткости. Сверлим отверстия в лепестках трубы и корпусе и при помощи заклепок соединяем их.

Сборка:
Для упрощения сборки вставляем нижний ряд труб и стягиваем переднюю и заднюю стенки при помощи шпильки или струбцины.

Закрепляем все элементы собранной конструкции при помощи контактной сварки (можно заклепками).

Для повышения надежности крепления при помощи керна еще расширяем отверстия с обеих сторон теплообменника.

Дно:

С листа оцинковки сгибаем нижнюю часть корпуса, завальцевав деталь со стороны горелки или с двух сторон.

Деталь должна занимать половину площади дна, под иной разместится газовая плита.

Делаем задвижку для трубы для снижения потери тепла.

Сгибаем крышку и проделываем отверстие для вентилятора, который будет распространять теплый воздух по палатке, и закрепляем его.

Закрепляем крышку с вентилятором при помощи заклепок.

Делаем ножки такой высоты, чтобы огонь газовой плиты находился поближе к алюминиевым трубам.

Подключаем источник питания к вентилятору, газовый баллон – к горелке с соблюдением техники безопасности, а пластиковую трубу надеваем на металлическую и выводим из палатки.

Для снижения тепловых потерь можно организовать забор воздуха для горелки снаружи – подвести вторую трубу с улицы до горелки. Холодный воздух, минуя теплое помещение, будет уходить в дымоход вместе с угарным газом.

Смотрите видео

Как сделать теплообменник своими руками: фото, видео

Змеевик или теплообменник. Для многих людей это совсем непонятные слова, которые ну никак не связаны с окружающими предметами. Батарея и радиатор все знают,кот а вот эти – нет. А ведь это по сути одно и то же.

Что такое теплообменник?

Давайте для начала выясним, что представляет из себя теплообменник, а также как он работает, ведь без этого мы не сможем сделать его самостоятельно или применить у себя дома.

Простыми словами он происходит от слова «тепло», то есть это устройство, которое передает тепло между различными средами. Таким образом и происходит нагрев воздуха в помещении.

Примером самого элементарного теплообменника будет охлаждение пива в контейнере с холодной водой. Вода начнет нагреваться, а пиво остужаться.

Из этого следует сделать вывод по продуктивности:

• чем выше разница в температурах между средами, тем больше тепла он передаст;
• чем больше площадь соприкосновения различных сред с теплообменником, тем выше его передача тепла;
• и, конечно же, от самого материала, чем он более теплопроводен, тем больше теплоты сможет передать.

Теперь переходим к самому главному, к самостоятельному изготовлению теплообменника. Также теплообменники применяются для газового котла.

Простой теплообменник

Простейшим теплообменником так же будет являться обычная водопроводная труба, так как, если по ней течет горячая вода, то часть тепла уходит в окружающую среду этой трубу. Из этого следует, что если мы возьмем несколько метров трубы, свернем ее в форму кольца и установим в бочку, а концы трубы выведем наружу, то у нас получится простейший теплообменник, который в зависимости от ситуации, будет либо греть воду в бочке, либо охлаждать.

А теперь нам необходимо выяснить, сколько метров трубу будет нужно для нужной нам мощности. Например, нам нужна мощность эквивалентная 1,5 кВт электронагревателя. Для начала выбираем материал трубы, ее диаметр, а также предполагаемую разность температур. Например, диаметр трубы – 20 мм, разность температур ~ 40°C. Из этого следует, что для 1,5 кВт тепла нам понадобится 4300 метров металлопластиковой трубы (коэффициент теплопроводности – 0,3), стальной – 25 метров (коэффициент теплопроводности – 50), а медной – 3,5 метра (коэффициент у нее 380). Следую расчетам выше, мы выбираем медную трубу, желательно отожженную, которую вы сможете легко согнуть и без труда прикрепить резьбовой фитинг. После данных манипуляций мы получим теплообменник змеевикового типа.

Тип «водяная рубашка»

Кроме змеевиков, своими руками вы также сможете сделать теплообменник типа «водяная рубашка». Это такие змеевеки, когда теплообмен осуществляется с помощью двух герметичных емкостей, вложенных друг в друга. Такой обмен довольно-таки часто можно заметить в маленьких котлах отопления. Основным недостатком такого теплообменника является его эксплуатационное давление, на которое они рассчитаны. Поэтому изготовить их сможет только сварщик с некоторым опытом сварки. Из подручных средств изготовить его у вас не получится.

Тип «трубная доска»

И последний, один из самых эффективных и в то же время сложных теплообменников является тип «трубная доска». А называется он так из-за вальцовочных соединений, которых здесь просто уйма.

В этот теплообменник входят три полностью герметичных емкости, две из которых соединены между собой трубами, развальцованными в торцах этих емкостей. Сам теплообмен происходит из-за перетекания жидкости от одного края к другому. Теперь вы знаете как сделать теплообменники водяные своими руками.

Также посмотрите видео про теплообменники:

Понравилось? Поделитесь в соц. сетях!

Советуем почитать!

Из чего сделать теплообменник в печь или котел | Строительный журнал САМаСТРОЙКА

Из чего сделать теплообменник своими руками

Содержание статьи:

• 1. Что такое теплообменник (змеевик)
• 2. Из чего сделать теплообменник своими руками

Самодельные котлы отопления всегда пользовались большой популярностью. Сделанные по нестандартным размерам и требуемой мощностью, они никогда не выходили из моды по целому ряду причин.

Во-первых, при изготовлении самодельного котла можно прилично сэкономить, во-вторых, сделать его получится ничем не хуже, в отличие от заводского устройства, а может быть даже и лучше. При этом самым главным агрегатом в котле или печи, выступает теплообменник, который может быть совершенно различной конфигурации.

В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, из чего можно сделать теплообменник своими руками, в печь или котел отопления.

Что такое теплообменник (змеевик)

Теплообменник — это главный элемент отопительного котла. Именно в теплообменнике вода нагревается до нужных температур, после чего тепло отбирается в помещение, через радиаторы отопления или другие приборы.

В процессе эксплуатации на теплообменник воздействуют высокие температуры, поэтому материалы его изготовления должны отвечать ряду определенных требований:

• Первое и самое главное, теплообменник не должен подвергаться коррозии;
• Материалы изготовления теплообменника должны хорошо передавать тепло;
• Теплообменник должен быть стойким к ударам и повреждениям.

В большинстве случаев при изготовлении самодельных котлов отопления используют металлические трубы или куски сваренного друг с другом швеллера. Однако это далеко не все решения, поскольку в качестве теплообменника можно приспособить, например, чугунные батареи.

Из чего сделать теплообменник своими руками

Рассмотрим по порядку, из чего можно сделать теплообменник в котел или печь:

Стальной лист — используется металл, толщиной не менее 6 мм. Именно из него и делается теплообменник в котле или печи, который сваривается из кусков стали, в виде буквы П. Очень часто боковые стенки теплообменника, заменяют собой стенки отопительного котла, что же касается печи, то в неё такой теплообменник, размещается прямо внутри, после чего он обкладывается огнеупорным кирпичом.

Швеллер — также достаточно популярный металлопрокат для изготовления теплообменников. Благодаря П-образному сечению, достаточно разрезать несколько кусков швеллера, после чего при помощи сварки соединить их вместе. Именно из-за простоты изготовления и достаточной толщины металла у швеллеров, получаются столь эффективные и удобные в работе теплообменники.

Трубы — не менее популярный металлопрокат, чем швеллера и листовая сталь, который используется для изготовления теплообменников или змеевиков, как их чаще всего называют. Причем если конфигурация стальных теплообменников очень часто совершенно одинаковая, то змеевики из труб могут быть абсолютно различными, как по форме, так и размерам. Очень часто змеевики наматывают из медных труб, обладающих высокой теплоотдачей.

Чугунный радиатор — ещё один вариант из чего сделать теплообменник своими руками. Очень часто используется в целях экономии при изготовлении теплообменников для отопления или отбора тепла, прямо в дымоходе. Преимущество теплообменника из чугунной батареи в том, что он имеет уже готовый вид и способен хорошо отбирать тепло. Устанавливаться чугунный теплообменник может и в горизонтальном положении, при одном условии, если в систему отопления встроен циркуляционный насос.

Медные теплообменники — готовый вариант теплообменников, для изготовления которых используется преимущественно медь. Медные теплообменники устанавливаются в современном отопительном оборудовании, и навряд ли кто-то захочет замуровывать такой теплообменник в печь. Обладают хорошей теплоотдачей, но имеют высокую стоимость.

Читайте также:

Рекуператор воздуха — что это такое, зачем и как сделать своими руками?

Рекуператор воздуха — что такое

Всем известно, что для создания здорового микроклимата в помещении необходима вентиляция. Чистый воздух должен поступать в помещение с улицы, но при этом из помещения удаляется такое же количество воздуха. Зимой вместе с оттоком «вытяжного» воздуха из помещения теперь безвозвратно уходит ценное и столь дорогое тепло, а летом, когда в помещении работают кондиционеры, приточный горячий воздух только усложняет их работу.Итак, чтобы эти деньги буквально не пошли насмарку, был изобретен рекуператор воздуха.

Содержание

• Что такое рекуператор ??
• Классификация данных устройства

• Рекуператор роторного типа
• Рекуператор пластинчатого

• Приточно-вытяжная установка с рекуператором

• Рекуператор своими руками как рассчитать КПД

Что такое рекуператор ??

Слово «рекуператор» происходит от латинского «recuperatio», что означает возврат или возврат.В нашем случае это теплообменник, который зимой возвращает тепло, протекая из помещения с вытяжным воздухом, а летом предотвращает попадание тепла в приточный воздух.

Итак, как устроен рекуператор тепла и каков принцип его работы? Принципиальная схема рекуператора довольно проста и представляет собой теплообменник с двойными стенками, в котором без перемешивания идут два воздушных потока — вытяжной и приточный. Из-за разницы температур воздушных потоков они обмениваются между собой тепловой энергией, то есть холодный воздух нагревается, а теплый воздух охлаждается.Кроме того, при охлаждении теплого воздуха из него удаляется влага за счет конденсации на стенках теплообменника.

Рекуперация — это, по сути, метод снижения потерь через систему вентиляции, то есть энергосберегающую технологию. С помощью рекуперации тепла можно сэкономить более 70% отходящего тепла. Энергия повторно используется в одном процессе! Рекуператоры разной мощности и исполнения.

Классификация прибора

• По схеме движения теплоносителей (прямоточный, противоточный)
• По конструкции (трубчатая, оребренная, пластинчатая и др.))
• По назначению (для нагрева воздуха, жидкостей, газов)

Рекуператор роторного типа

Роторный рекуператор отличается отличным КПД, основным недостатком являются большие габариты

Представлен коротким цилиндром, заполненным плотно насадили продольно расположенные слои гофрированной стали. Такой ротор расположен в направлении оси вытяжного устройства. Барабан рекуператора вращается, сначала пропуская через себя отработанный теплый воздух, а затем подающий холодный воздух.Происходит попеременное нагревание и охлаждение пластин, тепло передается поступающему холодному воздуху. Роторные рекуператоры очень эффективны, но довольно громоздки. Для правильной организации приточно-вытяжной системы понадобится просторная венткамера.

Рекуператор пластинчатого типа

Основным недостатком пластинчатого теплообменника является частое промерзание приточной стороны наружных пластин зимой

Представлен кассетой, в которой каналы приточного и вытяжного воздуха разделены плиты из стальных оцинкованных листов.Потоки не смешиваются, но теплоотдача неизбежна из-за того, что пластины одновременно охлаждаются и нагреваются с разных сторон.

Пластинчатый рекуператор воздуха (также называемый перекрестной точностью) довольно распространен из-за его низкой стоимости и компактной конструкции. Но есть одна особенность — высока вероятность обмерзания устройства со стороны вытяжки, если температура наружного воздуха достаточно низкая, из-за образования конденсата в вытяжных каналах.

Устройство и принцип работы пластинчатого теплообменника

Если оценивать эффективность пластинчатых теплообменников, то КПД таких устройств составляет около 60%.Еще одна важная особенность — очень простое устройство теплообменника (без трущихся и движущихся частей), в этом устройстве не используются какие-либо элементы, потребляющие электроэнергию.

Пластинчатый теплообменник, несмотря на некоторые недостатки, а именно: частые промерзания теплообменника в холодное время года, конструктивная особенность обязательного пересечения патрубков обоих воздуховодов в теплообменнике, что может быть сложно реализовать, наиболее распространен для приточно-вытяжной установки в домах, квартирах и гаражах.Обмерзание теплообменника осуществляется периодическим включением приточного вентилятора или байпасного клапана.

Наряду с заводскими рекуператорами широко распространено применение самодельных агрегатов, ведь сделать рекуператор воздуха своими руками не так уж и сложно. Рассмотрим в действии бытовой рекуператор.

Как видите, самодельный рекуператор может оказаться довольно эффективным.

Приточно-вытяжная установка с рекуператором

Рассмотрим способы устройства систем вентиляции гаража.Вентиляция гаража бывает естественной, комбинированной и механической.

• Естественная вентиляция — это когда в стене гаража делается отверстие для прохода воздуха, а в потолок вставляется воздуховод для отвода «вытяжного» воздуха.

• При комбинированной вентиляции приток остается естественным, а вытяжная труба дополняется вентилятором, работающим от сети, для принудительного воздухообмена.

• Механическая вентиляция — самый дорогой, но в то же время самый эффективный метод воздухообмена.Отток и приток воздуха принудительный; возможна конструкция с разными модулями притока и оттока воздуха.

Работа узлов механической системы слажена, самым дорогим модулем является устройство подачи свежего воздуха. Конструкция такого устройства требует наличия вентилятора, фильтров, воздухонагревателя. Рекуператор привносит в конструкцию дополнительные особенности, которые мы рассмотрели выше.

Функции, работа, задачи

1. Эффективная теплопередача.
2. Удаление конденсата.
3. Высокая производительность.
4. Бесшумность

Оптимальная температура для содержания автомобиля в холодное время года составляет +5 градусов, а использование такой приточно-вытяжной системы с рекуператором часто заменяет использование системы отопления.

Рекуператор своими руками

Если вы планируете изготовить пластинчатый теплообменник самостоятельно, то вам понадобится 4м2 оцинкованного листа, его нужно разрезать на пластины 20х30см и сложить их стопкой. Пластины должны быть идеально ровными, поэтому при использовании цинкования будет удобнее разрезать стопку из трех листов болгаркой, чем ножницами по металлу.Для создания удаленного зазора между пластинами можно наклеить на них рамку из полос технических заглушек (толщиной 2мм). Зазоры между пластинами должны быть не менее 4 мм, чтобы не было слишком большого сопротивления потоку воздуха. Важно выбрать правильное сечение рекуператора — расход воздуха должен быть равен или немного больше 1 м / с. После укладки всей стопки заполните зазор нейтральным герметиком.

После высыхания герметика пластины нужно положить в футляр (любую жестяную коробку подходящего размера).Корпус выполнен из жести, в нем проделаны отверстия, в которые вставляются пластмассовые фланцы, диаметр которых должен соответствовать диаметру воздуховодов. Все щели заделаны силиконовым герметиком. Ящик изготовлен из ДВП или фанеры толщиной 18 мм, все стены утеплены минеральной ватой. Общая площадь плит составит 3,3 м2 с производительностью 150 м3 / ч; Собранный таким образом рекуператор должен иметь КПД 50-60%. Зимой при температуре наружного воздуха ниже -10 ° С пластинчатые теплообменники могут замерзнуть, поэтому для периодического размораживания необходимо установить датчик изменения давления в их теплой части.Во время замерзания приточный воздух будет проходить через байпас, и теплообменник начнет оттаивать, нагретый отработанным воздухом.

Современная система вентиляции дома просто необходима. Ведь только традиционные вентиляционные каналы на кухне и в ванной не могут поддерживать здоровый микроклимат в помещении. Современные отделочные материалы чаще всего «недышащие», энергосберегающие технологии (например, производство пластиковых окон) позволяют получить практически тесное помещение.Дополнительная приточно-вытяжная установка с рекуператором поможет обеспечить нормальный воздухообмен и решить проблему развития грибка и плесени, что особенно актуально для влажных помещений с плохой вентиляцией. Таким образом, рекуператор для квартиры, частного дома, а тем более для гаража (чрезмерная влажность в гараже неизбежно приводит к коррозии, а выхлопные газы и пары топлива в сочетании с «застоявшимся» воздухом вредны для здоровья человека) — это абсолютно необходимое устройство.

Курсы HVAC — Знакомство с вашим теплообменником

Когда лето сменяется осенью, домовладельцы обращаются к своим обогревателям, чтобы отогнать прохладу, возникающую при смене времен года. Домашняя система HVAC состоит из множества сложных компонентов и узлов. Когда они работают вместе в гармонии, дом можно легко обогреть, но если эти компоненты выйдут из строя, в доме не будет тепла, и это может даже привести к другим, более серьезным проблемам.

Техническое обслуживание теплообменника — одна из наиболее важных частей поддержания бесперебойной работы домашней системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.На протяжении десятилетий специалисты по теплообменникам обслуживали и обучали этим важнейшим компонентам, обучая других технических специалистов по обслуживанию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, как их проверять на своих практических семинарах.

В то время как многие домовладельцы просто смотрят на свой обогреватель как на единое целое, обогреватель на самом деле состоит из десятков отдельных частей. Теплообменник, пожалуй, самый важный, поскольку именно он нагревает воздух в печи. При включении топки топливо сгорает и нагревает поверхность теплообменника.Воздух выдувается через теплообменник в вентиляционные отверстия дома. Это согревает здание за счет циркуляции теплого воздуха по всему дому.

Теплообменники обычно состоят из серии металлических трубок или даже змеевиков. Эта часть соединяется с вентиляционными отверстиями или дымовой трубой печи. Это гарантирует, что побочные продукты сгорания выводятся из дома, а не в воздуховоды. Побочные продукты процесса сгорания включают окись углерода, которая может отрицательно сказаться на здоровье жителей дома.

Типы теплообменников

Существует множество теплообменников, которые используются в домах по всей территории Соединенных Штатов. Обычно в доме используются теплообменники одного из следующих типов:

• Кожух и трубка: Этот теплообменник состоит из нескольких небольших трубок, которые заключены в цилиндрический корпус. Трубки внутри цилиндра либо закреплены на месте, либо могут «плавать». Один набор трубок заполнен жидкостью, которая нагревается или охлаждается.Другой набор трубок нагревает жидкость и отводит нагретый воздух в дом. Трубки расширяются или сжимаются под действием тепла и проводят тепло через сами трубки.

• Пластины: вместо пучка труб пластинчатые теплообменники полагаются на серию уложенных друг на друга пластин для отвода тепла. Из-за своего компактного размера они часто встречаются на небольших нагревательных элементах. В пластинах есть небольшие отверстия, позволяющие нагретой жидкости проходить через них и передавать тепло.
• Регенеративный теплообменник: в этих системах используется одна жидкость, которая перемещает ее по обеим сторонам самого теплообменника.Температура жидкости быстро повышается, и жидкость, выходящая из теплообменника, нагревает жидкость, поступающую в систему. Эта система легко поддерживает постоянную температуру и экономит энергию, поскольку процесс представляет собой замкнутый цикл.
• Адиабатический колесный теплообменник: В этом теплообменнике используется промежуточная жидкость для хранения тепла. Эта промежуточная жидкость передает тепло другой стороне теплообменника. Большое колесо с резьбой вращается через жидкости в теплообменнике, выделяя тепло.

Теплообменники играют решающую роль в отоплении дома. Эти компоненты часто испытывают периоды длительного использования и бездействия в связи со сменой времен года. В теплые месяцы эти агрегаты бездействуют, позволяя образоваться ржавчине. В холодные месяцы теплообменник, вероятно, работает почти непрерывно, пока не станет теплее. Это может привести к появлению трещин в агрегате. Теплообменники подвержены множеству проблем, которые могут повлиять на качество жизни домовладельцев.

A Треснувший теплообменник

Трещины в корпусе теплообменника, пожалуй, самая распространенная проблема теплообменников. Эти трещины вызваны повторяющимся процессом нагрева и охлаждения в течение зимних месяцев. Это приводит к тепловому стрессу в металле. Эти напряженные точки трескаются, вызывая множество проблем для домовладельца, а также для техника по ремонту теплообменников.

Обычно треснувший теплообменник распознается, когда в дом больше не поступает тепло или когда в доме срабатывают датчики окиси углерода.Когда приезжает специалист по ремонту, он часто может увидеть трещины или дыры, появившиеся в самом теплообменнике. К другим признакам треснувшего теплообменника относятся:

• Накопление сажи в печи
• Мерцающее пламя в горелке
• Вода в основании печи
• Сильный запах

Ржавый теплообменник

Из-за тепла и влаги, которые накапливаются в теплообменнике, эти детали часто ржавеют изнутри.Ржавчина — это результат конденсации коррозионных материалов на стенках теплообменника и разрушения металла. Во многих случаях ржавчина видна сразу же, а сколы ржавчины можно найти вокруг самой печи, в дымоходе или в вентиляционных отверстиях по всему дому.

Ржавчина часто встречается в высокоэффективных печах. Дымовые газы во вторичном теплообменнике в этих печах холоднее, чем в других топочных агрегатах. Когда тепло передается через металлический теплообменник, сгоревшие газы охлаждаются внутри теплообменника и конденсируются в жидкость, которая разъедает металл.Ржавые теплообменники требуют более частой замены и могут быть признаком того, что печь слишком велика для дома, в котором она установлена.

Как и любая домашняя система отопления, работающая на газе, масле или дровах, теплообменник в печи вырабатывает окись углерода (CO) в качестве побочного продукта сжигания этого топлива для получения тепла. Во многих современных домах используются газовые печи, работающие на пропане или другом природном газе. Хотя эти газы обычно чисто горят в теплообменнике, они все же выделяют CO при горении.

Когда теплообменник работает должным образом, эти вредные побочные продукты удаляются из дома и от жителей. Но если теплообменник поврежден или ржавеет, CO может проникнуть в дом. Воздействие CO может вызвать у людей плохое самочувствие, дезориентацию или ощущение раздражения глаз, носа и горла. Хотя эти симптомы раздражают, они являются первыми предупреждающими признаками гораздо более серьезной проблемы. Если не принять меры, утечки CO могут привести к отравлению угарным газом.Это отравление приводит человека в бессознательное состояние и даже может убить его, если он подвергается воздействию угарного газа в течение достаточно длительного периода времени.

Хотя эти проблемы с теплообменником могут показаться серьезными, в действительности за теплообменником довольно легко ухаживать. Самое простое решение — обратиться к квалифицированному поставщику услуг HVAC, который имеет опыт работы с системами теплообменников.

Теплообменники, как и многие другие домашние приборы, необходимо регулярно проверять.В некоторых случаях их нужно почистить или отремонтировать. Организуя регулярное техническое обслуживание, домовладельцы могут предотвратить простои, когда они больше всего нуждаются в печи, например, в разгар зимы. Возможно, наиболее важно то, что технические специалисты могут сообщить своим клиентам-домовладельцам, что, регулярно проверяя теплообменник, они могут предотвратить дорогостоящий и трудоемкий ремонт или замену системы в будущем.

Если теплообменник и печь уже в хорошем состоянии, технические специалисты могут рекомендовать домовладельцам регулярно заменять фильтры.Это снизит нагрузку на теплообменник и предотвратит появление трещин и повреждений. Домовладельцы всегда должны организовывать предзимний технический осмотр, чтобы убедиться, что все проблемы решены до того, как теплообменник будет подвергаться нагрузке в течение многих месяцев.

Компетентные техники будут следить за воздушным потоком всей системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и найдут время, чтобы очистить дренажные трубы и дымоходы вокруг печи во время осмотра. После того, как они увидят систему, они могут предложить домовладельцу, как отремонтировать, заменить или улучшить свою систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и печь.

Работа с экспертами

Более 50 лет семья Prach занимается ремонтом и обслуживанием теплообменников. После успешной эксплуатации двух предприятий HVAC Эллис Прач решил сотрудничать со своими сыновьями, чтобы поделиться своим опытом и знаниями с другими специалистами по HVAC. Теперь эксперты по теплообменникам ежегодно совершают поездку по стране, предоставляя специалистам по ОВКВ повсюду возможность развить свои навыки и предлагая более широкий спектр услуг своим клиентам-домовладельцам.

Семья Prach заслужила свое звание эксперта после десятилетий опыта и написания книги по проверке и ремонту теплообменников. В книге Эллиса описывается процесс выявления проблем и проблем с теплообменником, а также полный процесс ремонта или замены самого теплообменника. Справочник специалиста по теплообменникам оказался полезным как для домашних инспекторов, так и для учеников систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также для опытных техников.

В дополнение к их письменным работам и семинарам, Prachs призваны выступать в качестве свидетелей-экспертов в судебных делах, касающихся отравлений угарным газом и смертей в неисправных теплообменниках и печных системах.

Необходимость совершенствовать свои навыки

Как специалист по HVAC, ваши клиенты рассчитывают на то, что вы предложите им точную и точную работу. Ваша работа не только сделает их жизнь более комфортной в сезон резких температур, но и в некоторых случаях может буквально сохранить им жизнь. Вот почему так важно постоянно развивать свои навыки в области ремонта HVAC.

Посещение семинара со специалистами по теплообменникам гарантирует, что ваши навыки будут актуальными и всеобъемлющими.Пройдя необходимое обучение, вы избавитесь от догадок при обращении в службу поддержки, что позволит вам точно оценить потребности клиента и состояние его теплообменника.

В некоторых случаях работодатель требует от технических специалистов HVAC прохождение курсов повышения квалификации. Это способ вашего работодателя убедиться, что вы предлагаете своим клиентам самые лучшие услуги. Дополнительное обучение также позволяет вам и вашему работодателю предлагать более широкий спектр услуг.Если в вашей компании в настоящее время нет специалиста по теплообменникам, обучающий семинар от экспертов по теплообменникам предоставит вам навыки и знания, необходимые для оказания этой специализированной услуги.

Преимущества нашего семинара

The Heat Exchanger Experts предлагает семинары, основанные на многолетнем практическом опыте. Наш подход прост и эффективен. В отличие от обучающих семинаров наших конкурентов, которые требуют от вас приобретения дорогостоящего оборудования, фотоаппаратов и учебных материалов, мы предлагаем вам все правильно.

Эксперты по теплообменникам путешествуют по стране и привозят с собой 50 испытанных и поврежденных теплообменников. Эти блоки составляют основу нашего обучения в классе, позволяя учащимся лично увидеть точки напряжения, трещины, трещины и ржавчину, которые могут повлиять на блок теплообменника. Обращаясь с этими поврежденными агрегатами, специалисты HVAC могут узнать, как правильно установить теплообменник и избежать этих проблем.

Семинары HVAC с экспертами по теплообменникам, возможно, являются наиболее эффективным способом обнаружения и выявления дефектов в теплообменниках.Вы узнаете о поведении металлических компонентов, из которых состоят теплообменники, о том, как определить общие точки отказа в конкретных марках и моделях теплообменников, и даже о проблемах и проблемах, связанных с новыми высокоэффективными печными агрегатами. Конечно, у вас также будет возможность задать вопросы о своей работе, опыте и материалах урока. Эксперты по теплообменникам с радостью предоставят вам исчерпывающие и подробные ответы.

Эксперты по теплообменникам ежегодно путешествуют по США.Эти однодневные семинары научат вас быть профессионалом в поиске и устранении неисправностей теплообменников. Быстрый взгляд на наши предстоящие открытые классы может сказать вам, когда состоится следующий семинар рядом с вами. Конечно, если рядом с вами нет семинара, вы можете связаться с экспертами, чтобы запросить семинар для вашего региона.

Получите глубокие знания в области инспекции, необходимые для обслуживания систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и теплообменников, и изучите их у экспертов по теплообменникам сегодня!

Общие сведения о теплообменниках — типы, конструкции, применение и руководство по выбору

Крупным планом часть теплообменника вода-воздух.

Изображение предоставлено: Alaettin YILDIRIM / Shutterstock.com

Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, то есть жидкостями, парами или газами, с разными температурами. В зависимости от типа используемого теплообменника процесс теплопередачи может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость и происходить через твердый сепаратор, который предотвращает смешивание текучих сред, или прямой поток жидкости. контакт. Другие характеристики конструкции, включая конструкционные материалы и компоненты, механизмы теплопередачи и конфигурации потока, также помогают классифицировать и классифицировать типы доступных теплообменников.Эти теплообменные устройства находят применение в самых разных отраслях промышленности, они спроектированы и изготовлены для использования как в процессах нагрева, так и в процессах охлаждения.

Эта статья посвящена теплообменникам, исследует различные конструкции и типы, а также объясняет их соответствующие функции и механизмы. Кроме того, в этой статье приводятся рекомендации по выбору и общие области применения для каждого типа теплообменного устройства.

Термодинамика теплообменника

Конструкция теплообменника — это упражнение в термодинамике, науке, изучающей поток тепловой энергии, температуру и взаимосвязь с другими формами энергии.Чтобы понять термодинамику теплообменника, хорошей отправной точкой является изучение трех способов передачи тепла — теплопроводности, конвекции и излучения. В следующих разделах представлен обзор каждого из этих режимов теплопередачи.

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии между материалами, находящимися в контакте друг с другом. Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в материале — более теплые объекты (которые имеют более высокую температуру) демонстрируют большее молекулярное движение.Когда более теплый объект соприкасается с более холодным объектом (тем, который имеет более низкую температуру), происходит передача тепловой энергии между двумя материалами, при этом более холодный объект получает больше энергии, а более теплый объект становится менее энергичным. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.

Скорость, с которой тепловая энергия передается в материале за счет теплопроводности, определяется следующим выражением:

В этом выражении Q представляет количество тепла, передаваемого через материал во времени t , ΔT — разница температур между одной стороной материала и другой (температурный градиент), A — это площадь поперечного сечения материала, а d — толщина материала.Константа k известна как теплопроводность материала и является функцией внутренних свойств материала и его структуры. Воздух и другие газы обычно имеют низкую теплопроводность, в то время как неметаллические твердые вещества показывают более высокие значения, а металлические твердые тела обычно показывают самые высокие значения.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии от поверхности за счет движения нагретой жидкости, такой как воздух или вода.Большинство жидкостей расширяются при нагревании и, следовательно, становятся менее плотными и поднимаются по сравнению с другими более холодными частями жидкости. Итак, когда воздух в комнате нагревается, он поднимается к потолку, потому что он теплее и менее плотный, и передает тепловую энергию, когда сталкивается с более холодным воздухом в комнате, затем становится более плотным и снова падает на пол. Этот процесс создает поток естественной или свободной конвекции. Конвекция также может происходить за счет так называемой принудительной или вспомогательной конвекции, например, когда нагретая вода перекачивается по трубе, например, в системе водяного отопления.

Для свободной конвекции скорость передачи тепла выражается законом охлаждения Ньютона:

Где Q-точка — скорость передачи тепла, h _c — коэффициент конвективной теплопередачи, A — площадь поверхности, на которой происходит процесс конвекции, а ΔT — разница температур между поверхность и жидкость. Коэффициент конвективной теплопередачи h _c является функцией свойств жидкости, подобно теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении проводимости.

Радиация

Тепловое излучение — это механизм передачи тепловой энергии, который включает в себя излучение электромагнитных волн от нагретой поверхности или объекта. В отличие от теплопроводности и конвекции, тепловое излучение не требует промежуточной среды для переноса энергии волны. Все объекты, температура которых выше абсолютного нуля (-273,15 ^o C), излучают тепловое излучение в обычно широком спектральном диапазоне.

Чистую скорость радиационных потерь тепла можно выразить с помощью закона Стефана-Больцмана следующим образом:

, где Q — теплопередача в единицу времени, T _h — температура горячего объекта (в абсолютных единицах, ^o K), T _c — температура более холодного окружения. (также в абсолютных единицах, ^o K), σ — постоянная Стефана-Больцмана (значение которой равно 5.6703 x 10 ^-8 Вт / м ² K ⁴ ). Термин, представленный как ε , представляет собой коэффициент излучения материала и может иметь значение от 0 до 1, в зависимости от характеристик материала и его способности отражать, поглощать или передавать излучение. Это также функция температуры материала.

Основные принципы, лежащие в основе теплообменников

Независимо от типа и конструкции, все теплообменники работают в соответствии с одними и теми же фундаментальными принципами, а именно нулевым, первым и вторым законами термодинамики, которые описывают и диктуют перенос или «обмен» тепла от одной жидкости к другой.

• Нулевой закон термодинамики гласит, что термодинамические системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Более того, если каждая из двух систем находится в тепловом равновесии с третьей системой, то две первые системы должны быть в равновесии друг с другом; таким образом, все три системы имеют одинаковую температуру. Этот закон, предшествующий трем другим законам термодинамики по порядку, но не в развитии, не только выражает тепловое равновесие как переходное свойство, но также определяет понятие температуры и устанавливает ее как измеримое свойство термодинамических систем.
• Первый закон термодинамики основан на нулевом законе, устанавливая внутреннюю энергию ( U ) как еще одно свойство термодинамических систем и указывая на влияние тепла и работы на внутреннюю энергию системы и энергию окружающей среды. Кроме того, первый закон — также называемый законом обмена энергией — по существу гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только передана другой термодинамической системе или преобразована в другую форму (например,г., обогревать или работать).

  Например, если тепло поступает в систему из окружающей среды, происходит соответствующее увеличение внутренней энергии системы и уменьшение энергии окружающей среды. Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔU _{система} представляет внутреннюю энергию системы, а ΔU _{окружающей среды} представляет внутреннюю энергию окружающей среды:

• Второй закон термодинамики устанавливает энтропию ( S ) как дополнительное свойство термодинамических систем и описывает естественную и неизменную тенденцию Вселенной и любой другой замкнутой термодинамической системы к увеличению энтропии с течением времени.Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔS представляет собой изменение энтропии, ΔQ представляет собой изменение тепла, добавляемого к системе, а T представляет собой абсолютную температуру:

  Он также используется для объяснения тенденции двух изолированных систем — когда они могут взаимодействовать и свободны от всех других влияний — двигаться к термодинамическому равновесию. Как установлено вторым законом, энтропия может только увеличиваться, но не уменьшаться; следовательно, каждая система по мере увеличения энтропии неизменно движется к наивысшему значению, достижимому для указанной системы.При этом значении система достигает состояния равновесия, при котором энтропия больше не может увеличиваться (поскольку она максимальна) или уменьшаться, поскольку это действие нарушит Второй закон. Следовательно, единственные возможные изменения системы — это те, в которых энтропия не претерпевает изменений (то есть отношение тепла, добавленного или отведенного к системе, к абсолютной температуре остается постоянным).

В целом эти принципы определяют основные механизмы и операции теплообменников; Нулевой закон устанавливает температуру как измеримое свойство термодинамических систем, Первый закон описывает обратную зависимость между внутренней энергией системы (и ее преобразованными формами) и энергией окружающей среды, а Второй закон выражает тенденцию двух взаимодействующих систем к двигаться к тепловому равновесию.Таким образом, теплообменники функционируют, позволяя жидкости более высокой температуры ( F ₁ ) взаимодействовать — прямо или косвенно — с жидкостью более низкой температуры ( F ₂ ), что позволяет тепло для передачи от F ₁ к F ₂ для движения к равновесию. Эта передача тепла приводит к снижению температуры для F ₁ и увеличению температуры для F ₂ .В зависимости от того, нацелено ли приложение на нагрев или охлаждение жидкости, этот процесс (и устройства, которые его используют) можно использовать для направления тепла к системе или от нее, соответственно.

Расчетные характеристики теплообменника

Как указано выше, все теплообменники работают по одним и тем же основным принципам. Однако эти устройства можно классифицировать и классифицировать по-разному в зависимости от их конструктивных характеристик. К основным характеристикам, по которым можно отнести теплообменники, относятся:

• Конфигурация потока
• Способ строительства
• Механизм теплопередачи

Конфигурация потока

Конфигурация потока, также называемая устройством потока, теплообменника относится к направлению движения текучих сред внутри теплообменника относительно друг друга.В теплообменниках используются четыре основные конфигурации потока:

• Попутный поток
• Противоток
• Поперечный поток
• Гибридный поток

Попутный поток

Теплообменники с прямоточным потоком , также называемые теплообменниками с параллельным потоком, представляют собой теплообменные устройства, в которых жидкости движутся параллельно и в одном направлении друг с другом. Хотя такая конфигурация обычно приводит к более низкой эффективности, чем устройство противотока, она также обеспечивает максимальную тепловую однородность по стенкам теплообменника.

Противоток

Противоточные теплообменники , также известные как противоточные теплообменники, спроектированы таким образом, что жидкости движутся антипараллельно (т. Е. Параллельно, но в противоположных направлениях) друг другу внутри теплообменника. Наиболее часто используемая из конфигураций потока, устройство противотока обычно демонстрирует наивысшую эффективность, поскольку оно обеспечивает наибольшую теплопередачу между жидкостями и, следовательно, наибольшее изменение температуры.

Поперечный поток

В теплообменниках перекрестного тока жидкости текут перпендикулярно друг другу. Эффективность теплообменников, в которых используется такая конфигурация потока, находится между противоточными и прямоточными теплообменниками.

Гибридный поток

Теплообменники с гибридным потоком демонстрируют некоторую комбинацию характеристик ранее упомянутых конфигураций потока. Например, конструкции теплообменников могут использовать несколько каналов и устройств (например.g., устройства как противотока, так и с поперечным потоком) в одном теплообменнике. Эти типы теплообменников обычно используются с учетом ограничений приложения, таких как пространство, бюджетные затраты или требования к температуре и давлению.

На рисунке 1 ниже показаны различные доступные конфигурации потока, включая конфигурацию с перекрестным / противотоком, которая является примером конфигурации гибридного потока.

Рисунок 1 — Конфигурации потока теплообменника

Метод строительства

В то время как в предыдущем разделе теплообменники были классифицированы на основе типа используемой конфигурации потока, в этом разделе они классифицируются на основе их конструкции.Конструктивные характеристики, по которым можно классифицировать эти устройства, включают:

• Рекуперативная в сравнении с регенеративной
• Прямые и косвенные
• Статическая и динамическая
• Типы используемых компонентов и материалов

Рекуперативная и регенеративная

Теплообменники можно разделить на рекуперативные теплообменники и рекуперативные теплообменники.

Разница между рекуперативными и регенеративными системами теплообменников заключается в том, что в рекуперативных теплообменниках (обычно называемых рекуператорами) каждая жидкость одновременно протекает через свой собственный канал внутри теплообменника.С другой стороны, регенеративные теплообменники , также называемые емкостными теплообменниками или регенераторами, поочередно позволяют более теплым и более холодным жидкостям проходить через один и тот же канал. И рекуператоры, и регенераторы могут быть далее разделены на различные категории теплообменников, такие как прямые или косвенные, статические или динамические, соответственно. Из двух указанных типов рекуперативные теплообменники чаще используются в промышленности.

Прямая и косвенная

Рекуперативные теплообменники используют процессы прямого или косвенного контакта для обмена теплом между жидкостями.

В теплообменниках прямого контакта жидкости не разделяются внутри устройства, а тепло передается от одной жидкости к другой посредством прямого контакта. С другой стороны, в косвенных теплообменниках жидкости остаются отделенными друг от друга теплопроводными компонентами, такими как трубы или пластины, на протяжении всего процесса теплопередачи. Компоненты сначала получают тепло от более теплой жидкости, когда она течет через теплообменник, а затем передают тепло более холодной жидкости, когда она течет через теплообменник.Некоторые из устройств, в которых используются процессы прямого контактного переноса, включают градирни и паровые инжекторы, в то время как устройства, в которых используются процессы косвенного контактного переноса, включают трубчатые или пластинчатые теплообменники.

Статическая и динамическая

Существует два основных типа регенеративных теплообменников — статические теплообменники и динамические теплообменники. В статических регенераторах (также известных как регенераторы с неподвижным слоем) материал и компоненты теплообменника остаются неподвижными при прохождении текучей среды через устройство, в то время как в динамических регенераторах материал и компоненты перемещаются в процессе теплопередачи.Оба типа подвержены риску перекрестного загрязнения между потоками текучей среды, что требует тщательного проектирования во время производства.

В одном примере статического типа более теплая жидкость проходит через один канал, тогда как более холодная жидкость проходит через другой в течение фиксированного периода времени, в конце которого с помощью быстродействующих клапанов происходит реверсирование потока, так что два жидкости переключают каналы. В примере динамического типа обычно используется вращающийся теплопроводный компонент (например,g., барабан), через который непрерывно протекают более теплые и более холодные жидкости, хотя и отдельными, изолированными секциями. По мере вращения компонента любая заданная секция поочередно проходит через потоки более теплого пара и более холодного пара, позволяя компоненту поглощать тепло от более теплой жидкости и передавать тепло более холодной жидкости при прохождении через нее. На рисунке 2 ниже показан процесс теплопередачи в регенераторе роторного типа с противоточной конфигурацией.

Рисунок 2 — Теплообмен в регенераторе роторного типа

Компоненты и материалы теплообменника

Существует несколько типов компонентов, которые могут использоваться в теплообменниках, а также широкий спектр материалов, используемых для их изготовления.Используемые компоненты и материалы зависят от типа теплообменника и его предполагаемого применения.

Некоторые из наиболее распространенных компонентов, используемых для создания теплообменников, включают кожухи, трубки, спиральные трубки (змеевики), пластины, ребра и адиабатические колеса. Более подробная информация о том, как эти компоненты работают в теплообменнике, будет предоставлена ​​в следующем разделе (см. Типы теплообменников).

В то время как металлы очень подходят — и широко используются — для создания теплообменников из-за их высокой теплопроводности, как в случае теплообменников из меди, титана и нержавеющей стали, другие материалы, такие как графит, керамика, композиты или пластмассы , может дать большие преимущества в зависимости от требований приложения теплопередачи.

Рисунок 3 — Классификация теплообменников по конструкции

Примечания: * Теплообменные устройства, перечисленные под строительной классификацией, являются лишь небольшой частью из имеющихся.
** Представленная классификация соответствует данным, опубликованным на Thermopedia.com.

Механизм теплопередачи

В теплообменниках используются два типа механизмов теплопередачи — однофазный или двухфазный.

В однофазных теплообменниках жидкости не претерпевают каких-либо фазовых изменений в процессе теплопередачи, что означает, что как более теплые, так и более холодные жидкости остаются в том же состоянии вещества, в котором они попали в теплообменник.Например, в приложениях теплопередачи вода-вода более теплая вода теряет тепло, которое затем передается более холодной воде и не превращается в газ или твердое вещество.

С другой стороны, в двухфазных теплообменниках жидкости действительно испытывают фазовый переход во время процесса теплопередачи. Фазовое изменение может происходить в одной или обеих участвующих текучих средах, приводя к переходу из жидкости в газ или из газа в жидкость. Обычно устройства, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи, требуют более сложных конструктивных решений, чем устройства, в которых используется однофазный механизм теплопередачи.Некоторые из доступных типов двухфазных теплообменников включают бойлеры, конденсаторы и испарители.

Типы теплообменников

Исходя из указанных выше конструктивных характеристик, доступно несколько различных вариантов теплообменников. Некоторые из наиболее распространенных вариантов, используемых в промышленности, включают:

• Кожухотрубные теплообменники
• Теплообменники двухтрубные
• Пластинчатые теплообменники
• Конденсаторы, испарители и котлы

Кожухотрубные теплообменники

Наиболее распространенный тип теплообменников, кожухотрубных теплообменников состоит из одной трубы или ряда параллельных трубок (т.е. пучок труб), заключенный в герметичный цилиндрический сосуд высокого давления (т.е. оболочку). Конструкция этих устройств такова, что одна жидкость протекает через меньшую трубку (и), а другая жидкость течет вокруг ее / их внешней (их) стороны и между ними / внутри герметичной оболочки. Другие конструктивные характеристики, доступные для этого типа теплообменника, включают ребристые трубы, одно- или двухфазную теплопередачу, противоточный, прямоточный или перекрестный поток, а также одно-, двух- или многопроходные конфигурации.

Некоторые из доступных типов кожухотрубных теплообменников включают спиральные змеевики и двухтрубные теплообменники, а некоторые из применений включают предварительный нагрев, охлаждение масла и производство пара.

Пучок труб теплообменника крупным планом.

Изображение предоставлено: Антон Москвитин / Shutterstock.com

Двухтрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник, двухтрубные теплообменники используют простейшую конструкцию теплообменника и конфигурацию, которая состоит из двух или более концентрических цилиндрических труб или трубок (одна большая труба и одна или несколько меньших трубок).В соответствии с конструкцией всех кожухотрубных теплообменников одна жидкость протекает через меньшую трубу (и), а другая жидкость течет вокруг меньшей трубы (ов) внутри большей трубы.

Требования к конструкции двухтрубных теплообменников включают характеристики рекуперативного и косвенного типов, упомянутых ранее, поскольку жидкости остаются разделенными и протекают по своим собственным каналам на протяжении всего процесса теплопередачи. Тем не менее, существует некоторая гибкость в конструкции двухтрубных теплообменников, поскольку они могут быть спроектированы с прямоточными или противоточными устройствами и могут использоваться модульно в последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации внутри системы.Например, на рисунке 4 ниже показан перенос тепла в изолированном двухтрубном теплообменнике с прямоточной конфигурацией.

Рисунок 4 — Теплообмен в двухтрубном теплообменнике

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники, также называемые пластинчатыми теплообменниками, состоят из нескольких тонких гофрированных пластин, связанных вместе. Каждая пара пластин создает канал, по которому может течь одна жидкость, и пары уложены друг на друга и прикреплены — с помощью болтов, пайки или сварки — так, что между парами создается второй канал, через который может течь другая жидкость.

Стандартная пластинчатая конструкция также доступна с некоторыми вариациями, например, пластинчато-ребристые или пластинчатые теплообменники. Пластинчато-ребристые теплообменники используют ребра или распорки между пластинами и позволяют использовать несколько конфигураций потока и более двух потоков жидкости, проходящих через устройство. Пластинчатые теплообменники с подушками оказывают давление на пластины, чтобы повысить эффективность теплопередачи по поверхности пластины. Некоторые из других доступных типов включают пластинчатые и рамные, пластинчатые и кожуховые и спирально-пластинчатые теплообменники.

Пластинчатый теплообменник крупным планом.

Кредит изображения: withGod / Shutterstock.com

Конденсаторы, испарители и котлы

Котлы, конденсаторы и испарители — это теплообменники, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи. Как упоминалось ранее, в двухфазных теплообменниках одна или несколько текучих сред претерпевают фазовое изменение во время процесса теплопередачи, переходя либо из жидкости в газ, либо из газа в жидкость.

Конденсаторы — это теплообменные устройства, которые забирают нагретый газ или пар и охлаждают их до точки конденсации, превращая газ или пар в жидкость.С другой стороны, в испарителях и котлах процесс теплопередачи переводит жидкости из жидкой формы в газообразную или парообразную.

Другие варианты теплообменников

Теплообменники используются во множестве областей применения в самых разных отраслях промышленности. Следовательно, существует несколько вариантов теплообменников, каждый из которых соответствует требованиям и спецификациям конкретного применения. Помимо упомянутых выше вариантов, доступны другие типы, включая теплообменники с воздушным охлаждением, теплообменники с вентиляторным охлаждением и теплообменники с адиабатическим колесом.

Рекомендации по выбору теплообменника

Несмотря на то, что существует широкий спектр теплообменников, пригодность каждого типа (и его конструкции) для передачи тепла между жидкостями зависит от технических характеристик и требований приложения. Эти факторы в значительной степени определяют оптимальную конструкцию желаемого теплообменника и влияют на соответствующие расчеты номинальных характеристик и размеров.

Некоторые из факторов, которые профессионалы отрасли должны учитывать при проектировании и выборе теплообменника, включают:

• Тип жидкостей, поток жидкости и их свойства
• Желаемая тепловая мощность
• Ограничения по размеру
• Стоимость

Тип жидкости, поток и свойства

Определенный тип жидкостей — e.г., воздух, вода, масло и т. д. — задействованные, а также их физические, химические и термические свойства — например, фаза, температура, кислотность или щелочность, давление и скорость потока и т. д. — помогают определить конфигурацию потока и наиболее подходящую конструкцию для этого конкретного приложения теплопередачи.

Например, если речь идет о коррозионных жидкостях, жидкостях с высокой температурой или под высоким давлением, конструкция теплообменника должна выдерживать высокие нагрузки в процессе нагрева или охлаждения. Одним из методов выполнения этих требований является выбор конструкционных материалов, обладающих желаемыми свойствами: графитовые теплообменники демонстрируют высокую теплопроводность и коррозионную стойкость, керамические теплообменники могут выдерживать температуры, превышающие точки плавления многих обычно используемых металлов, а пластиковые теплообменники обеспечивают высокую теплопроводность и устойчивость к коррозии. недорогая альтернатива, которая сохраняет умеренную степень коррозионной стойкости и теплопроводности.

Керамический теплообменник

Изображение предоставлено: CG Thermal

Другой метод заключается в выборе конструкции, подходящей для свойств жидкости: пластинчатые теплообменники могут работать с жидкостями от низкого до среднего давления, но с более высокими расходами, чем другие типы теплообменников, а двухфазные теплообменники необходимы при работе с жидкостями, которые требуют фазового перехода в процессе теплопередачи. Другие свойства текучей среды и потока текучей среды, о которых специалисты отрасли могут иметь в виду при выборе теплообменника, включают вязкость текучей среды, характеристики загрязнения, содержание твердых частиц и присутствие водорастворимых соединений.

Тепловые выходы

Тепловая мощность теплообменника относится к количеству тепла, передаваемому между жидкостями, и соответствующему изменению температуры в конце процесса теплопередачи. Передача тепла внутри теплообменника приводит к изменению температуры в обеих жидкостях, понижая температуру одной жидкости при отводе тепла и повышая температуру другой жидкости при добавлении тепла. Желаемая тепловая мощность и скорость теплопередачи помогают определить оптимальный тип и конструкцию теплообменника, поскольку некоторые конструкции теплообменников предлагают более высокие скорости теплопередачи и могут выдерживать более высокие температуры, чем другие конструкции, хотя и с более высокой стоимостью.

Ограничения размера

После выбора оптимального типа и конструкции теплообменника распространенной ошибкой является покупка слишком большого для данного физического пространства. Часто более разумно приобрести теплообменное устройство такого размера, который оставляет место для дальнейшего расширения или добавления, чем выбирать тот, который полностью охватывает пространство. Для применений с ограниченным пространством, например, в самолетах или автомобилях, компактные теплообменники обеспечивают высокую эффективность теплопередачи в меньших и более легких решениях.Эти теплообменные устройства характеризуются высоким отношением площади поверхности теплообмена к объему, поэтому доступны несколько вариантов этих теплообменников, включая компактные пластинчатые теплообменники. Как правило, эти устройства имеют передаточное отношение ≥700 м ² / м ³ для приложений газ-газ и ≥400 м ² / м ³ для жидкости-к- газовые приложения.

Стоимость

Стоимость теплообменника включает не только начальную цену оборудования, но также затраты на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание в течение всего срока службы устройства.Несмотря на то, что необходимо выбрать теплообменник, который эффективно удовлетворяет требованиям приложений, также важно учитывать общие затраты на выбранный теплообменник, чтобы лучше определить, стоит ли это устройство вложенных средств. Например, изначально дорогой, но более прочный теплообменник может привести к снижению затрат на техническое обслуживание и, следовательно, к меньшим общим расходам в течение нескольких лет, в то время как более дешевый теплообменник может быть изначально дешевле, но потребует нескольких ремонтов и замен. в те же сроки.

Оптимизация дизайна

Проектирование оптимального теплообменника для конкретного применения (с конкретными спецификациями и требованиями, указанными выше) включает определение изменения температуры жидкостей, коэффициента теплопередачи и конструкции теплообменника и их соотнесение со скоростью теплопередачи. . Две основные проблемы, которые возникают при достижении этой цели, — это расчет номинальных характеристик и размеров устройства.

Рейтинг относится к расчету тепловой эффективности (т.е. эффективность) теплообменника заданной конструкции и размера, включая скорость теплопередачи, количество тепла, передаваемого между жидкостями и соответствующее изменение температуры, а также общий перепад давления на устройстве. Определение размеров относится к расчету требуемых общих размеров теплообменника (т. Е. Площади поверхности, доступной для использования в процессе теплопередачи), включая длину, ширину, высоту, толщину, количество компонентов, геометрию и расположение компонентов, и Т. Д.для приложения с заданными техническими характеристиками и требованиями. Конструктивные характеристики теплообменника — например, конфигурация потока, материал, компоненты конструкции, геометрия и т. Д. — влияют как на номинальные характеристики, так и на расчет размеров. В идеале, оптимальная конструкция теплообменника для конкретного применения находит баланс (с факторами, оптимизированными в соответствии с указаниями разработчика) между номинальной мощностью и размером, который удовлетворяет технологическим спецификациям и требованиям при минимально необходимых затратах.

Применение теплообменников

Теплообменники — это устройства, используемые в промышленности как для нагрева, так и для охлаждения.Доступны несколько вариантов теплообменников, которые находят применение в самых разных отраслях промышленности, в том числе:

В таблице 1 ниже указаны некоторые из общих отраслей промышленности и применения ранее упомянутых типов теплообменников.

Таблица 1 — Отрасли и области применения теплообменников по типам

Сводка

Это руководство дает общее представление о теплообменниках, доступных конструкциях и типах, их применениях и особенностях использования. Дополнительная информация о покупке теплообменников доступна в Руководстве по покупке теплообменников Thomas.

Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим руководствам и официальным документам Thomas или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники

1. https://www.engr.mun.ca/~yuri/Courses/MechanicalSystems/HeatExchangers.pdf
2. http://sky.kiau.ac.ir
3. http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/propulsion/notes/node131.html
4. http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node30.html
5. https://www.thomasnet.com/knowledge/white-paper/speciality-heat-exchangers-101
6. https://www.livescience.com/50833-zeroth-law-thermodynamics.html
7. https: // курсы.lumenlearning.com/introchem/chapter/the-three-laws-of-thermodynamics/
8. https://chem.libretexts.org
9. http://physicalworld.org
10. https://link.springer.com
11. https://thefreeanswer.com/question/regenerative-heat-exchanger-static-type-regenerative-heat-exchanger-differ-dynamic-type/
12. http://hedhme.com
13. https://www.kau.edu.sa/Files/0052880/Subjects/GuideLinesAndPracticeForThermalDesignOfHeatExchangersN2.pdf
14. https: // www.scribd.com/doc/132

    /Boilers-Evaporators-Condensers-Kakac

Прочие изделия из теплообменников

Больше от технологического оборудования

Выбор технологического теплообменника для вашего приложения

Кожухотрубные теплообменники, впервые представленные в 1900-х годах, уже давно используются во всех типах технологических приложений из-за их прочной конструкции. Кожухотрубные теплообменники способны выдерживать высокие давления и температуры, и эти особенности являются одной из причин их широкого использования.

В последнее время пластинчатые теплообменники становятся все более популярными благодаря их высокой эффективности и малой занимаемой площади. Конструкции пластинчатых теплообменников состоят из нескольких слоев гофрированных пластин, образующих серию каналов, по которым протекают жидкости. Эта высокоэффективная конструкция позволяет уменьшить размер блоков и требует меньшего содержания жидкости, чем кожухотрубные блоки той же мощности. Пластинчатые теплообменники по своей конструкции обеспечивают хорошую теплопередачу.

Гибрид — пластинчатая конструкция — сочетает в себе возможности кожухотрубного теплообменника при высоких давлениях и температурах с эффективностью и компактными размерами пластинчатого теплообменника. Гибридная конструкция позволяет некоторым процессорам заменять кожухотрубные блоки пластинчато-кожуховыми, что обеспечивает повышенную эффективность теплопередачи.

При более внимательном рассмотрении вариантов раскрываются преимущества каждой конструкции. Имейте в виду, что выбор лучшего теплообменника для технологического процесса зависит от многих факторов, в том числе рабочих параметров конструкции, совместимости с жидкостями, температуры подхода, распределения пространства и бюджета.

Наиболее распространенный тип пластинчато-рамного теплообменника — это пластинчато-рамная конструкция с разборкой.

Кожухотрубная конструкция

Большинство людей знакомы с кожухотрубной конструкцией. В теплообменнике этого типа пучок труб малого диаметра заключен в цилиндр или кожух большого диаметра. Как упоминалось ранее, одним из основных преимуществ этой конструкции является ее способность выдерживать высокие рабочие давления и температуры.

Еще одно преимущество кожухотрубного теплообменника — удобство обслуживания.Однако в некоторых сервисах трубы легко загрязняются. Такое загрязнение снижает общую эффективность системы.

Кожухотрубная конструкция является самым большим типом теплообменников, поэтому требуется достаточно места на полу. Из-за его большого размера и количества материала, необходимого для его изготовления, первоначальная стоимость может быть выше, чем у других вариантов теплообменника.

A Пластинчатые теплообменники с лазерной сваркой могут использоваться для термической обработки жидкостей, паров или газов.

Пластинчато-рамочная конструкция

Пластинчато-рамочные теплообменники предлагаются в нескольких сборках.Самая распространенная — разборная пластинчато-рамная конструкция.

В конструкции с разборными пластинами и рамой между пластинами помещается прокладка из синтетического каучука для образования каналов для жидкости. Эта конструкция может быть ограничена в отношении температуры, давления и совместимости с жидкостями из-за эксплуатационных ограничений материала прокладки. Как правило, максимальная температура составляет 392 ° F (200 ° C), а максимальное расчетное давление — 400 фунтов на квадратный дюйм. За исключением молочных и санитарных применений, эти рабочие параметры обычно слишком низки для большинства производственных сред.

Если проектные параметры для технологического процесса предусматривают конструкцию с разборными пластинами и рамой, также важно подтвердить, что жидкости, проходящие через установку, совместимы с прокладками. Пластинчато-рамный теплообменник в сборе с уплотнением обеспечивает легкую очистку конструкции и простую замену загрязненных пластин.

Второй вариант пластинчато-рамной конструкции — цельносварной агрегат. Поскольку она сконструирована без прокладок, эта конструкция не имеет ограничений по температуре и давлению, присущих конструкции с прокладками.Сварные пластинчатые теплообменники используются во многих технологических процессах.

В дополнение к более высоким рабочим параметрам, цельносварная конструкция обеспечивает хорошую коррозионную стойкость. По сравнению с конструкциями с разборными пластинами, цельносварные узлы требуют больше усилий для очистки. Они не очень подвержены обрастанию и могут обеспечить долгий срок службы при правильном уходе. Кроме того, цельносварная конструкция исключает вероятность утечки, что может быть проблемой — пусть и небольшой — с разборной конструкцией.

Пластинчатая конструкция

В этой конструкции полностью сварной пакет пластин вставлен в кожух, который распределяет напряжение и устраняет необходимость в прокладках. Этот тип теплообменника может выдерживать экстремальные температуры и давления. Он работает с жидкостями, газами или их переходными фазами.

Пластинчатый агрегат часто проектируется и изготавливается с учетом конкретных потребностей клиента, а тип используемого металла определяется применением. Нержавеющая сталь является нормой, хотя титан используется, когда в процессе участвует высококоррозионная жидкость, такая как соляная кислота.

В отличие от кожухотрубной конструкции вероятность образования отложений при пластинчатой ​​конструкции мала. Вместо этого эти устройства почти всегда являются самоочищающимися: при пропускании жидкости через пластинчатые устройства, чем выше скорость работы, тем чище пластины. Трубки не обладают такими самоочищающимися свойствами и, следовательно, подвержены загрязнению.

Многие нефтеперерабатывающие заводы модернизируют свое оборудование на пластинчатую конструкцию. Пакеты, сваренные с помощью лазерной сварки, могут быть заменены трубными пучками в существующих кожухах теплообменников.Поскольку пакеты пластин меньше пакетов, установки перекрывают (например, сваркой) часть корпуса. В результате процесс обеспечивает более высокую эффективность при меньшей занимаемой площади. Эти пластинчатые теплообменники могут быть менее дорогими в эксплуатации, чем кожухотрубные, которые они заменяют, из-за снижения энергопотребления.

Большинство людей знакомы с кожухотрубной конструкцией. В теплообменнике этого типа пучок маленьких трубок заключен в большой цилиндр или кожух. Одним из основных преимуществ этой конструкции является ее способность выдерживать высокие рабочие давления и температуры.

Пластинчатая конструкция для пара

Недавняя установка может продемонстрировать некоторые преимущества модернизации пластинчатого теплообменника в технологическом процессе.

Химическая компания обратилась к нескольким производителям теплообменников в поисках единого теплообменника, который можно было бы использовать как для конденсации технологического пара, так и для переохлаждения пара. Инженеры одного производителя теплообменников разработали блок с высокоэффективными пластинами в пакете из двух пластин. Они поместили рюкзаки спиной к спине в оболочке с двойными открывающимися концами.Обширное тестирование продемонстрировало работоспособность обменника и позволило проекту продвинуться вперед.

Обычно для конденсации технологического пара и переохлажденного пара требуются две отдельные части оборудования. В новой конструкции два пакета пластин позволяют иметь два входа и два выхода на стороне пластин. Это приводит к вдвое большему количеству холодной воды, поступающей во входное отверстие. Подача большого количества холодной воды в агрегат при запуске системы гарантирует, что агрегат поддерживает среду, необходимую для термической конденсации.

При этом установка предназначена для охлаждения пара водой из градирни. В результате установка может конденсировать и переохлаждать пар в одной единице оборудования. В новой конструкции пар конденсируется в одном блоке и переходит из выпускного отверстия в другой блок, который его переохлаждает.

Оборудование введено в эксплуатацию, и руководители химической компании довольны результатами. Снижены эксплуатационные расходы предприятия, поскольку перед теплообменником требуется меньшее охлаждение из-за высокой эффективности пластинчатого теплообмена.Кроме того, по словам руководителей химической компании, обслуживающий персонал ценит двойные открывающиеся концы, облегчающие обслуживание.

В заключение, хотя существует несколько типов теплообменников, решение о покупке часто может быть сужено из-за температуры и давления, необходимых для процесса. Другие факторы, которые следует учитывать, включают площадь основания оборудования и температуру приближения. Они идут рука об руку: чем меньше температура приближения, тем больше устройство.Кожухотрубные агрегаты обычно плохо работают при температурах ниже 20 ° F (11 ° C), поэтому для таких применений лучше подходят пластинчатые теплообменники.

Помните, что технологические требования для пластинчатых изделий обычно зависят от заказчика. Пластины поставляются разных размеров, а размеры теплообменника (количество и размер пластин, материал прокладок и т. Д.) Могут быть адаптированы к условиям работы заказчика. Такая настройка не обязательно означает длительный график или более высокую первоначальную стоимость.Решения могут быть адаптированы из стандартных продуктовых линеек для удовлетворения технологических требований в различных отраслях промышленности.

Пластинчатый теплообменник (для чайников)

В новую эру устойчивого развития становится все более актуальной необходимость экономии энергии и снижения общего воздействия на окружающую среду. Благодаря использованию пластинчатого теплообменника энергия может передаваться между двумя жидкостями при разных температурах. Это повышает эффективность за счет теплопередачи. Энергия, уже находящаяся в системе, может передаваться другим частям системы, прежде чем она покинет систему.В этой статье мы рассмотрим основы теплообмена и обсудим, как обслуживать пластинчатый теплообменник.

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛООБМЕННИК?

Основная функция теплообменника — передача тепла между двумя жидкостями при разных температурах. Большинство теплообменников состоят из спиральной трубы, которая позволяет одной жидкости проходить через камеру, в которой находится другая жидкость. Стенки труб выполнены из металла или другого вещества, обладающего высокой теплопроводностью, что обеспечивает теплообмен.Камера, в которой удерживаются трубы, сделана из пластика или покрыта теплоизоляцией для предотвращения выхода тепла.

Многие из наиболее популярных типов теплообменников, используемых в механической промышленности, состоят из кожухотрубных, с воздушным охлаждением, пластин и рамы.

Многие пластинчатые теплообменники состоят из гофрированных пластин на раме. Это создает высокую турбулентность и высокое напряжение сдвига стенки, что приводит к высокой теплопередаче и высокому сопротивлению загрязнению.

ВИДЫ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Типы пластинчатых теплообменников При рассмотрении пластинчатых теплообменников следует учитывать четыре основных типа:

• Разборные пластинчатые теплообменники — В этих теплообменниках используются высококачественные прокладки и конструкции для герметизации пластин и защиты от любых утечек.Вы можете легко снимать пластины для очистки, расширения или замены, что помогает снизить затраты на техническое обслуживание.
• Паяные пластинчатые теплообменники — Эти теплообменники, используемые во многих промышленных и холодильных установках, могут быть очень эффективными и компактными. Это делает их очень экономичным выбором. Если вы используете пластину из нержавеющей стали с медной пайкой, эта динамика может быть очень устойчивой к коррозии.
• Сварные пластинчатые теплообменники — Они очень похожи на разборные теплообменники, но разница в том, что сварные пластины можно соединять вместе.Они очень прочные и идеально подходят для перекачки жидкостей с высокими температурами или коррозионных материалов. Поскольку пластины можно сваривать вместе, очистка пластин невозможна по сравнению с очисткой пластинчатых теплообменников.
• Полусварные пластинчатые теплообменники — Сочетание сварных и уплотнительных пластин. Две пластины свариваются вместе и соединяются с другими парами внутри теплообменника. В результате теплообменник упрощается в обслуживании, и вы можете передавать больше жидкостей по системе.Полусварные теплообменники отлично подходят для перекачки дорогих материалов из-за низкого риска потери жидкости.

КОЖУХ И ТРУБКА ТЕПЛООБМЕННИКА

Если вы ищете альтернативу вышеперечисленным вариантам, рассмотрите возможность использования теплообменника Shell & Tube. Использование теплообменника Shell & Tube необходимо только при экстремальной разнице температур между двумя жидкостями. При использовании теплообменников Shell & Tube технические специалисты заметят низкие потери давления.С другой стороны, пластинчатые теплообменники могут иметь большие потери давления. Это происходит из-за большой турбулентности, создаваемой узкими каналами для потока в системе. Теплообменники Shell & Tube состоят из множества трубок, заключенных в оболочку. Передача тепла происходит, когда одна жидкость течет по трубкам, а другая жидкость течет по трубкам в кожухе.

Если вы используете простой пластинчатый теплообменник, пластины предназначены для обмена жидкость-жидкость при низком и среднем давлении. С другой стороны, пластинчатый теплообменник без прокладок, как правило, работает при высоких давлениях и температурах.В этом случае многие профессионалы стремятся использовать пластинчатые теплообменники как наиболее эффективный выбор для самых разных применений.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Когда вы узнаете, что такое пластинчатый теплообменник, пора понять, какую пользу он может принести вашему котлу.

Пластины внутри теплообменника с видимой черной прокладкой.

Общее техобслуживание

Специалисты по техническому обслуживанию знают о преимуществах, которые дает регулярное техническое обслуживание их систем и оборудования.Регулярно проводя техническое обслуживание, вы гарантируете, что ваша система останется исправной и работоспособной для повышения эффективности работы. Чтобы гарантировать максимальную отдачу от теплообменника, выполните следующие действия:

• Предварительный демонтаж: Это включает в себя закрытие клапана, слив жидкости из теплообменника и отсоединение труб. Затем проверка структуры пакета пластин и проверка основных утечек и тестов на загрязнение по всему теплообменнику.
• Разборка: Разберите агрегат и ослабьте стяжные болты теплообменника.
• Очистка: Удалите прокладки, если возможно, и очистите пластины внутри системы.
• Повторная сборка: Соберите устройства, упомянутые ранее, на их точные компоненты. Кроме того, затяните и настройте каждый пакет пластин, чтобы обеспечить максимальную производительность и надежность теплообменника.
• Проверка: Убедитесь, что каждый блок работает правильно.

КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ПЛАСТИННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Мы составили Контрольный список для обслуживания пластинчатых и рамных теплообменников, в котором подробно описан каждый из этих шагов.В нем описаны действия, которые необходимо предпринять для обслуживания пластинчатого и рамного теплообменника. Нажмите кнопку ниже, чтобы система продолжала работать должным образом.

Вопросы?

У вас есть вопросы по обслуживанию вашей системы или вам нужна помощь профессионалов? Позвоните нам по телефону 1-800-237-3141, напишите по адресу [email protected], поговорите с агентом службы поддержки или свяжитесь с нами через Интернет.

Вы также можете обратиться в один из наших офисов в Омахе, Каунсил-Блафс, Денвере, Су-Сити, Стерджисе, Гиббоне или Линкольне.

Проектов теплопередачи для детей

Проекты теплопередачи — захватывающий и увлекательный выбор для вашей следующей STEM-деятельности. Детям нравится, когда в этих проектах участвуют руки. К тому же они предлагают множество практических жизненных навыков. Например, как построить естественный солнечный обогреватель, или как замедлить потерю тепла, или как приготовить лепешку с наукой !

Эксперименты по теплопередаче на научной ярмарке

Что вы узнаете из этой статьи!

Наука о теплопередаче и определения

Прежде чем приступить к реализации ряда проектов по теплопередаче, неплохо поговорить о науке, лежащей в основе этих экспериментов.

Тепловую энергию часто называют тепловой энергией. В молекулах объекта присутствует тепловая энергия. Когда объект горячий, молекулы обладают большой энергией и быстро движутся. Когда объект холодный, молекулы имеют мало энергии и движутся медленно.

Следует помнить, что чем быстрее движутся молекулы, тем больше места они занимают. Представленный ниже эксперимент Bottle Crush является фантастическим способом продемонстрировать этот принцип.

Как передается тепло ?

Второй закон термодинамики гласит, что тепло всегда будет переходить от горячего объекта к более холодному.Теплообмен — это движение тепловой энергии при передаче от одного объекта к другому или между объектом и окружающей средой. Тепловая энергия естественным образом способствует достижению состояния баланса или равновесия. Это называется тепловым равновесием, когда два объекта или объект и их окружение достигают одинакового уровня тепловой энергии (тепловой энергии).

Имейте в виду, что чем больше разница температур, тем быстрее происходит передача тепла. Модель Mpemba Effect — отличный способ изучить этот принцип в воде.

В чем разница между теплом и температурой ?

Важно не путать тепло и температуру. Тепло относится к энергии, присутствующей в молекулах объекта (представьте, насколько быстро эти молекулы движутся). Тепло зависит от скорости частиц, количества частиц (включая их размер или массу) и типа частиц. Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в объекте, на которую не влияет количество или размер молекул.Тепло и температура напрямую связаны друг с другом, но это не одно и то же.

Представьте себе дымящуюся кружку кофе, теперь представьте ванну, наполненную тем же дымящимся кофе. Температура такая же, но тепловая энергия в ванне выше, потому что там больше кофе.

В двух словах, тепло — это энергия. Температура — это мера этой энергии.

Итак, с этими проектами теплопередачи мы изучаем передачу энергии, при этом температура является обычным методом измерения и количественной оценки результатов.

ПРОЕКТЫ И ЭКСПЕРИМЕНТЫ ТЕПЛООБМЕНА

Достойные проекты Science Fair

Научные эксперименты по теплоизоляции материала Starlite
Этот проект абсолютно увлекателен и может стать отличным проектом для представителей среднего класса. В нашем рецепте Starlite используются ингредиенты, которые у вас, вероятно, уже есть, и он обеспечивает невероятную тепловую защиту от теплопередачи. Мы испытали его разными способами, и каждый из них был просто захватывающим!

Проект «Исследование солнечного тепла и пассивной солнечной энергии»
В этом мероприятии используются переработанные материалы для разработки солнечного дымохода.Используя энергию солнца, она передается воздуху внутри дымохода, нагревая воздух.

Solar Updraft Tower
Это один из проектов в нашем списке дел. Наше солнце слишком слабо в это время года на севере, поэтому ждем смены времен года, но скоро! А пока ознакомьтесь с этим очень крутым проектом.

Winter STEM — Изучение воздействия соли на лед
Веселый проект, в котором исследуется, как соль воздействует на лед и перенос тепла между льдом и соседними объектами и окружающей средой.

Slurpee Science
Используя принципы, изученные в предыдущем зимнем проекте STEM, этот проект теплопередачи имеет вкусное удовольствие в конце, поскольку студенты сами делают лепи с наукой!

Почему поднимается вода?
Это занятие похоже на волшебство и отличный пример того, как быстрые изменения тепловой энергии и температуры могут создавать вакуум.

БОЛЬШЕ ПРОЕКТОВ ПО ТЕПЛООБМЕНЕНИЮ

Волшебное пластилин с изменением цвета

Замечательный проект по созданию пластилина, которое меняет цвет во время игры, просто от тепла ваших рук или при использовании охлажденных или теплых предметов.Этот рецепт волшебного пластилина такой классный!

Термочувствительный изменяющий цвет Oobleck

Хотите добавить несколько демонстраций неньютоновской жидкости к своим урокам теплопередачи? Попробуйте этот забавный облик, меняющий цвет, который меняет цвета в зависимости от тепла ваших рук, особенно когда вы работаете над тем, чтобы он оставался в твердом состоянии. Но отпустите его и наблюдайте, как он превращается в жидкость, вытекающую из ваших рук и меняющую цвет по мере того, как она течет. Фантастическая демонстрация теплопередачи и неньютоновских жидкостей.

Тесто «Волшебная луна»: Термочувствительное изменение окраски
Это роскошное сенсорное занятие просто завораживает. Когда вы играете с шелковистым лунным тестом, оно меняет цвет от вашего прикосновения, как по волшебству! Создание занимает всего несколько минут и обеспечивает часы игры.

Раздавливание бутылок
Это действие было упомянуто выше. Bottle Crush — это очень простой научный проект, который понравится детям любого возраста. Он отлично показывает, как высокая тепловая энергия занимает больше места, а низкая тепловая энергия занимает меньше места.

Исследуйте эффект Мпембы, создавая снег
Эффект Мпемба — это особенное свойство воды, когда она быстрее замерзает, когда она горячее, а не холоднее. Чем больше разница температур, тем быстрее происходит теплопередача и тем ярче результаты. А при -40 результаты просто захватывают дух!

Эксперимент с конвекционными токами
Потенциально беспорядочный, но забавный эксперимент, который показывает, как тепло передается между жидкостями, когда они смешиваются вместе.

Эксперимент по океанским течениям
Подобно описанному выше эксперименту, этот также исследует теплопередачу в жидкостях и то, как жидкости при экстремальной разнице температур реагируют друг на друга.

БОЛЬШЕ НАУКИ И УЧАСТИЯ ВЕСЕЛО!

Как работает теплообменник и как могут возникать проблемы, Cambridge & Woburn

Многие домовладельцы думают о печи как о едином целом, которое каким-то образом каким-то образом приносит тепло в холодный дом.Если это более или менее похоже на вас, никто не обвиняет вас в том, что вы не исследовали, как работает печь. У вас насыщенная жизнь, у вас уже есть много дел, и вы доверяете таким людям, как мы, рекомендовать, устанавливать и помогать поддерживать высококачественную печь, которую вам не нужно понимать лучше, чем как выполнять операцию на головном мозге.

На самом деле, и до определенного момента, это правда. На самом деле вам не так много нужно знать, но есть, по крайней мере, некоторые, которые вам следует знать — ради вас самих.И один из таких элементов — теплообменник печи.

Это самый большой компонент печи. Как и в случае со всеми искусственными устройствами, время и использование имеют свое значение и могут привести к образованию трещин или отверстий. Плохо, но мы вернемся к этому ближе к концу этого блога.

Как работает теплообменник

Теплообменники переносят тепло из одного места в другое.