«Зачем печи встроенный теплообменник?» — Сделано у нас

Каждый, кто выбирает банную печь, стоит перед огромным выбором: и дровяные печи есть, и газовые, и электрические, и для маленьких парных, и для больших, и с теплообменником и без. Для своей родной баньки хочется выбрать что-то максимально практичное, удобное, качественное и просто приятное глазу.

Это раньше люди ставили в баню самую обычную печь и чан с водой, которая нагревалась во время прогрева парной, тут же и парились, и мылись, и отдыхали. А сейчас в цене комфорт и Ваше время, поэтому мы предлагаем более практичные и универсальные решения.

Если вы планируется использовать баню не только для того, чтобы попариться и хорошо провести время, но и соблюсти гигиену, то вам, конечно же, нужна горячая вода. Но для этого не нужно ставить водонагреватель. Мы предлагаем вам простой вариант — печь со встроенным теплообменником, который исполняет роль водонагревателя.

Такие печи идеально подойдут для тех, у кого в бане есть комната отдыха, моечное отделение, парное и т.

д. Решать вопрос нагрева воды для помывки в бане можно различными способами. Но если вы планируете поставить в бане хорошую печку, дровяную или газовую, то никакое дополнительное оборудование для этой цели и не требуется.

Существует несколько видов теплообменников. Например, часто распространенный вид — змеевик. Или соединение двух металлических емкостей: цилиндра и параллелепипеда. Теплообменники бывают навесные и встроенные. Навесные теплообменники называют — теплообменниками самоварного типа.

Навесные теплообменники нагреваются посредством выбрасываемых в дымоход газов. Вода быстро нагревается в баке и остается горячей на протяжении всего времени топки бани. При обустройстве дымохода вначале устанавливают теплообменник самоварного типа, а затем уже дымоотводную трубу. Обязательно нужно следить за наличием в теплообменнике воды, поскольку в сухом состоянии он может перегреться и потерять свои герметические свойства. Недостаток такой конструкции заключается в том, что она довольно громоздкая + требует дополнительных финансовых вложений.

Печи со встроенными теплообменниками это более практичный вариант для нагрева воды в баке расположенном в соседнем с парилкой помещении — помывочной. Встроенный в конструкцию печи теплообменник имеет вид герметичного плоского бака разной емкости (зависит от модели печи). В этот резервуар вварены два патрубка с нарезанной на их концах резьбой. К ним присоединяются водопроводные трубы, ведущие к выносному баку большого объема (до 100 л). В печи теплообменнику отведено место непосредственно внутри топки. Необходимо именно перед началом топки печки заполнять систему водой, поскольку разогретый сухой теплообменник под воздействием высокой температуры от горящего пламени деформируется и потеряет свою герметичность и начинает просто протекать. Встроенный теплообменник позволяет экономить на топливе, т.к. нагревается за счет тепловой энергии, идущей на обогрев парилки и камней.

Основные достоинства печи со встроенным теплообменником:

• Эффективность и скорость нагревания встроенного теплообменника значительно выше по причине установки его непосредственно в топке.
• Значительно экономится пространство парилки за счет идеального сочетания отопительного прибора и нагревателя воды.
• Бак, в котором нагревается вода, может быть удален на существенное расстояние от печки.
• Устройство используется в бане, как для нагрева воды, так и для создания высокой температуры, а также образования пара в парилке.

Компания TMF предлагает разные варианты печей со встроенными теплообменниками: дровяные печи «Ангара 2012», «Гейзер», «Тунгуска», «Аврора», линейку газовых печей «Таймыр» и другие.

Что такое теплообменник в системе отопления

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

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

В каждой ли системе отопления есть теплообменник.

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

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

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

Схема ИТП при независимом присоединении к тепловой сети через теплообменник.

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

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

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

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

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

Устройство пластинчатого разборного теплообменника.

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

Где устанавливать такой теплообменник в системе отопления или горячего водоснабжения роли не имеет, отличаются только сами схемы блочных тепловых пунктов и мощность, на которую рассчитаны пластинчатые теплообменники.

А подобрать и изготовить пластинчатый теплообменник очень легко, как и потом увеличить или уменьшить его мощность, если конечно ваш теплообменник разборный, а не паяный.

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

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

Читать далее — Причины сдерживающее использование блочных тепловых пунктов

Что еще почитать по теме:

Описание и разновидности теплообменников, основные преимущества и особенности

Печи нужны для того, чтобы передавать окружающему пространству жар от топлива, которое поступает внутрь. Например – при непосредственном нагреве кирпичей и других материалов. Это простой и надёжный метод для получения тепла. Но теплообменники повышают площадь помещений, которые получают отопление. Дополнительно к теплу появляется возможность получения горячей воды. Стоит подробнее разобрать теплообменник в печи, что это – понять легко.

Содержание статьи:

Виды теплообменников

Каждый владелец такого оборудования фактически создаёт свои разновидности теплообменников. Достаточно внести в базовую конструкцию небольшие изменения. Но есть общие и главные конструктивные особенности, характерные для всех аппаратов.

Внутренние

Способствуют относительно быстрому нагреву жидкости. Но всегда остаётся большой риск закипания. Такие конструкции вызывают и другие проблемы, связанные с заменой теплообменника, периодическим обслуживанием такой системы отопления.

Для замены таких деталей приходится разбирать всю печь целиком. Образуется накипь, а 1% уже хватает для уменьшения теплоотдачи внутри бани и других подобных помещений.

Внешние

Лишены недостатков, о которых говорилось ранее. Обычно их устанавливают в виде трубы или внутри неё. Температура остаётся не настолько высокой, чтобы образовывалось большое количество накипи. Единственный минус печных конструкций такого типа – уходит много времени, чтобы вода набрала нужную температуру.

Иногда теплообменники монтируют под камнями. Но тогда отпадает необходимость в самих камнях. Обустройство дымохода тоже должно учитывать такие нюансы.

Принцип работы

Это устройство непрямого нагрева воды. Главный принцип заключается в циркуляции жидкости внутри замкнутого пространства прибора. Процесс обеспечивается за счёт конвекции. Вода нагревается под воздействием повышенных температур.

Горячие слои воздуха идут наверх, их место занимают слои с пониженной температурой. Циркуляция – это процесс перемешивания воды под воздействием температуры окружающей среды. Также действует и любой другой теплоноситель. На последних этапах он отдаёт тепло. Сама печь только создаёт тепло, она не может выполнять функцию обменника.

Варианты

Объём самой печи и её мощность учитывают, выбирая подходящую разновидность теплообменника.

Главное – чтобы устройство отбирало не более 10% тепла. Важно обратить внимание и на то, как монтируются трубы, в том числе – на поверхность пола.

Для кирпичной печи

Можно выбрать в таком случае один из нескольких вариантов:

• Конструкция паук.

С симметричной двухсторонней конструкцией, различным количеством рёбер. Компактный прибор, отлично нагревающий стенки печки.

• Наиболее популярное решение при встраивании в топку – трубчатые теплообменники.

Важно. Они отличаются разными габаритами и формами, в том числе – самыми сложными. Монтируются по двум-трём сторонам либо по одной наружной. Для профилактического осмотра и ремонта при необходимости деталь легко вытащить наружу.

Для печи на дровах

В таких ситуациях допустимо использовать один из следующих материалов при изготовлении теплообменника:

• Листовая сталь.
• Трубы, согнутые в виде змеевика или подковы.
• Старый чугунный радиатор.
• Полотенцесушитель.

В случае с листовой сталью для дров рекомендуется выбирать толщину от 2,5 миллиметров и больше. Обязательные этапы – раскрой, предварительное «прихватывание» деталей с помощью сварки. Бачки могут быть цилиндрическими либо прямоугольными.

От оцинкованной стали рекомендуют отказаться.

На банную печь

В таких печах популярностью пользуются следующие модели теплообменников в кирпичную печь:

Из медной или стальной трубы. Обычно имеют вид плоской, кольцевой змейки. Простой в изготовлении вариант с высокой эффективностью.

Основа – жаростойкая листовая сталь, выглядящая, как тарелка. Либо это может быть прямоугольный бачок, который тоже сохраняет воду тёплой надолго.

Сложная конструкция, со стальными трубами в основе. Свариваются как набор из нескольких регистров. Изделие похоже на паровозные котлы.

Основные преимущества

Главная положительная черта при правильном выборе – получение горячей воды в самые короткие сроки.

Главное – приобретать конструкции, способные поддерживать такой показатель на протяжении длительного времени. Тогда получится экономить на топливе и других дополнительных расходах.

Сооружение теплообменника своими руками

Первый шаг – разработка проекта, при создании которого просчитывают всё до мелочей. Один из главных факторов – размер. Слишком большой теплообменник в банную печь будет вредить, если сама печь по габаритам небольшая. Длина не должна быть больше трёх метров, если основной материал змеевика – медь. Тогда установить конструкцию проще.

Змеевик и есть самый простой вариант. Для него достаточно обычной медной трубы с длиной от 2 до 3 метров.

Скорость нагрева определяется длиной трубы, количеством витков. Но размер печи и топки всё равно надо учитывать. Из-за перекосов по габаритам конструкция служит меньше.

Обратите внимание. Специальные шаблоны создают для закручивания труб в спираль. Допустимо применять любые доступные детали цилиндрической формы. Диаметр шаблона тоже должен соотноситься с размерами.

Трубу изгибают и наматывают её на основу для получения спирали. Главное – соблюдать точные параметры. Можно сваривать трубы друг с другом, когда собирают теплообменник для печки.

Рекомендации по эксплуатации

Не будет лишним изучить общие правила безопасной эксплуатации:

• Для уплотнения используют только материалы, способные выдержать высокую температуру.
• Нежелательно наливать воду внутрь печки с теплообменником, когда она уже разогрелась до определённой температуры.
• Выносной бак подбирают так, чтобы вода была готова в максимально короткие сроки. Главное – чтобы теплообменная жидкость не закипала.
• Важно проследить, чтобы мощность теплообменника для печи не влияла негативно на эффективность работы печи.
• Крепление труб на неподвижные соединения запрещено. Иначе происходит расширение, изменение линейных размеров. И не получится сконструировать эффективный теплообменник для кирпичной печи.

Естественный теплообмен обустраивают так, чтобы холодная вода стекала вниз, а горячая таким же образом поднималась наружу.

Рекомендации пользователей

Рекомендуют монтировать теплообменник ещё во время кладки новой печи. В противном случае объём топливника надо уменьшить. Общую обкладку кирпичом выполняют только после того, как устройство смонтировано. Между частями печи обязательно оставляют зазор.

Качественный металл толщиной минимум 2,5-5 миллиметров – оптимальный выбор для создания теплообменников на банную печь собственными руками. Теплоносителями могут быть в равной степени вода и антифриз.

Эффективность работы печи выше, если использовать теплообменник. Тогда проще обеспечить равномерный прогрев всех помещений, вне зависимости от расстояния до источника энергии.

Теплообменники своими руками — как сделать для отопления

Теплообменник – сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной. Простым устройством считается комнатный радиатор с водным источником тепла.

От промежуточного материала в системе, то есть теплообменника, зависит степень проводимости тепла, лучшие показатели проводимости у серебра и меди. Медь используется, естественно, чаще. Передача тепла у нее почти в 8 раз выше, чем например, у стали, пластик во много раз еще хуже.

Принцип работы

Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.

В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел. При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки.

К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.

Плюсы и минусы

К явным преимуществам теплообменника можно отнести:

• простоту его изготовления и установки;
• отопление можно сделать комбинированным, кроме обогрева установить водяную систему отопления;
• топливо для устройства может быть разнообразным: твердым, газо – жидкообразным;
• приборы красивы внешне, можно придать интерьеру национальный стиль.

Недостатков у теплообменника два:

• отсутствует автоматический контроль за нагревом носителя;
• КПД не слишком высок.

Теплообменник с использованием трубной доски

Виды теплообменников

Теплообменники в зависимости от своего назначения бывают охладительными и нагревательными:

1. Охладительное устройство контактирует с жидкостью или холодным газом, остужая при этом горячий теплоноситель.
2. Нагревательное устройство с разогретым газом, или жидкостью отдает тепло циркулирующим потокам холодной жидкости, газа, происходит обмен.

Конструктивно теплообменники бывают:

• поверхностными, при контактах сред через промежуточную поверхность;
• регенеративными, при подаче к насадке то холодной, то горячей воды за счет нагревания и охлаждения регулируется и поддерживается температурный режим;
• смесительными, подача сред из одной в другую путем их смешивания.

Поверхностные теплообменники могут иметь разную форму, бывают:

• пластинчатыми, состоящими из множества пластин с проходящей жидкостью через их лабиринты;
• в виде змеевиков, тонких трубок, закрученных в спираль;
• труба в трубе, состоящих из двух трубок разных по диаметру и размещенных одна в другой.

Как сделать обменник своими руками

1. Для теплообменника с емкостью потребуется бак, пара трубок из меди. Можно использовать листовую сталь в толщину 2,5- 3 мм, сварить из нее резервуар нужногО объема.
2. Установите емкость от пола не менее 1 метра, от печи – не менее 3 метров.
3. Проделайте два отверстия справа, ближе к конструкции и слева – наверху.
4. Подведите к печи нижний отвод, под наклоном в 2- 3 градуса.
5. Подключите верхний отвод под углом в 20 гр., только в обратную сторону.
6. Врежьте в нижний отвод на выходе кран для слива воды из бака.
7. Внизу еще один кран для слива воды из всей системы.
8. Проверьте конструкцию, она должна быть герметичной, можно заполнить водой и под легким напором выявить места протечки, устранить их.

Необходимые материалы, инструменты чертежи

Для теплообменника стоит подобрать:

• Емкость на 90 -110 литров.
• Анод.
• Медную трубку в длину до 400 см для термонагревателя. Если нет медной трубы, можно воспользоваться алюминием, металлопластом, лишь бы хорошо гнулся.
• Регулятор мощности для регулирования подачи тепла.

Не нужно изготавливать змеевик из стали, материал плох на теплоотдачу не важно гнется, воздух нагревается благодаря меди во много раз быстрее. При использовании стали дополнительно потребуется трубогиб.

Пошаговое руководство

Изготовление бесканального теплообменника

1. Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
2. Установите бак к началу системы отопления.
3. Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
4. Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
5. Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
6. Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
7. Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
8. Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
9. Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
10. Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
11. Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
12. Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
13. Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
14. Закройте герметично все элементы.
15. Наполните бак водой, теплообменник готов.

Изготовление разных видов теплообменника

Водяной

Устройство имеет два сектора, нагревающих друг друга. Циркуляция воды при большой мощности происходит по замкнутому контуру в резервуаре отопительной системы, где нагревается до 180 гр. После обтекания установленных трубок вода направляется в основную систему, где температура нагрева увеличивается.

Для изготовления водяного теплообменика приготовьте:

• Емкость в форме стального бака. Установите ее к началу системы. Для водной циркуляции нужны 2 ответвления из труб, нижнее – для входа холодной воды, верхнее – для входа горячей.
• Проверьте бак на герметичность.
• Разместите медные трубчатые спирали внутри бака, 4 метра трубы на 100 литров бака хватит вполне.
• Подсоедините к медной трубке регулятор мощности.
• Чтобы перепады давления и температуры не разрушили емкость, установите анод ближе к нагревательном элементу.
• Запаяйте герметично бак.
• Наполните водой.
• Проверьте систему в работе.

Пластинчатый

Цельный блок конструкции состоит их поочередно размещенных пластин с горячими и холодными средами. Смешивания сред не происходит, поскольку уплотнитель резиновый и многослойный. Пластинчатые виды сложны для собственноручного изготовления, важна герметичность внутренних платин, а для этого нужно специальное оборудование.

Труба в трубе

Обменник состоит из большой трубы и меньшей по диаметру, вставленной внутрь. Среды перемещаются по меньшей трубе, для охлаждения подаются во внешнюю трубу. Конструкция:

• проста в изготовлении;
• легко чистится;
• долговечна;
• применима к любому теплоносителю;
• в отличие от пластинчатой трубы может работать под давлением;
• изменив размеры труб, можно подобрать оптимальную скорость для движения жидкости.

Чтобы трубы не влетели вам в копеечку, тщательно рассчитывайте расход материала.

Для изготовления конструкции подберите две медных трубки по диаметру одна больше другой на 4 мм для зазора:

1. Приварите боковой стороной тройник к обеим сторонам наружной трубы.
2. Вставьте меньшую по диаметру трубку, приварите торцы большой трубки, зафиксируйте положение меньшей трубы.
3. приварите короткие трубки к тройникам на выходе, по ним будет передвигаться жидкость.
4. При использовании стального материала, увеличьте площадь поверхности, соберите батарею из обменников в отдельности.
5. Соедините трубки отрезками, приварите поочередно к обоим тройникам, чтобы получилась змейка.

Воздушный

Воздушный теплообменник состоит из радиатора и вентилятора. Вентилятор охлаждает потоки воздуха, разгоняет их по всей системе вентиляции. Данные вид обменника устанавливают в зданиях администрации, для общественных целей.

Теплообменник своими руками

Как сделать бустер для промывки теплообменника

Бустер состоит из резервуара, насоса для циркуляции воды и электронагревательного элемента. Не нужно разбирать котел отопления для промывки, достаточно отсоединить патрубки, к одному из них подсоединить шланг с нагнетанием через него химического раствора внутрь агрегата. Через другой патрубок раствор будет выливаться, но к нему тоже нужно подсоединить шланг.

Из химических реагентов в основном используется соляная, серная кислота, может заливаться фосфорная, азотная.

Промыть теплообменник не сложно, но соблюдать технику безопасности необходимо, то есть отключить сначала прибор от источника питания, будь то газ, вода, электроэнергия. Демонтаж нужно производить осторожно, поврежденный уплотнитель может привести к протечке конструкции, оборудование быстро выйдет из строя.

Советы и рекомендации

1. Теплообменник важно правильно спроектировать, рассчитать экономическую эффективность, процент гидравлики, обозначить потери тепла, рассчитать конструкцию по геометрическим параметрам агрегата и его узлов, рассчитать тепловую изоляцию устройства.
2. Выбирайте конструкцию для изготовления своими руками по-проще, сделать заводской агрегат практически невозможно.
3. Присоединить теплообменник к системе можно при помощи штуцеров, один поставить внизу для входа холодной воды, второй сверху для входа горячей.
4. При установке обменника ставьте трубы под уклоном согласно схеме.
5. При установке агрегата к печи и использования для топки угля в качестве материала для обменника лучше подобрать чугун, он долговечный, непрогораемый.
6. Для изготовления обменника своими руками возьмите любую модель для примера и следуйте ее параметрам.
7. При использовании печи в целях обогрева и водоснабжения обменник должен забирать на себя не более десятой части вырабатываемого тепла.
8. Пеллеты – хорошее горючее и дешевое по цене, не выделяется сажа, для чистоты очень важно.
9. Проверьте швы у обменника, нельзя допустить их течи, под давлением или высокими температурами в негодность может прийти вся конструкция.
10. Правильно производите расчеты, иначе труды дорого вам обойдутся.
11. Теплообменник по типу труба в трубе легко чистится, долго служит, просто изготовляется, может работать под давлением. Считается самым приемлемым вариантом при собственноручном изготовлении.

Как видите изготовить теплообменник самостоятельно не трудно. Для простой конструкции достаточно бака, двух медных трубок разных по диаметру, змеевика и вентилятора. За счет устройства можно не только обогреть помещение, но и охладить его.

Вещь, подобно обменнику в той, или иной форме имеется практически в каждом доме. Подойдите к работе конструктивно и обстоятельно, изготовьте чертежи, определитесь с выбором материала, следуйте вышеописанной инструкции по изготовлению, сборке и подключению устройства.

При желании и последовательных действиях соберете конструкцию не хуже магазинной, в доме будет тепло и уютно, а устройство – работать безотказно в течение длительного времени.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Тепловой расчет теплообменника, расчет пластинчатых теплообменников: примеры

Теплообменные аппараты, несмотря на разнообразие конструкций, объединены общим назначением: устройства передают тепло между средами разных температур. Учитывая разновидности рабочей среды и объем ее потока, выбирают теплообменники нужной формы, габаритов и производительности. Основной акцент делается на площадь поверхности. Определить требуемую величину поможет расчет поверхности теплообменника пластинчатого в процессе его производства и эксплуатации.

Расчеты носят конструкторский (проектный) и проверочный характер. В результате конструкторских подсчетов определяют площадь теплообменной поверхности, требуемую для конкретных тепловых потоков. Проверочный расчет пластинчатых теплообменных аппаратов нужен для определения конечных показателей температур рабочей среды для конкретной площади теплообмена. Проектные расчеты находятся в ведении производителей, проверочные — служат для выбора правильного устройства в заданных условиях эксплуатациях. Расчеты взаимообратные (идентичные).

Требуемые данные

Чтобы выполнить расчет теплообменного аппарата, необходимо представить следующие данные:

• входная и выходная температура на обоих контурах. Чем больше разница между ними, тем меньше габариты и цена подходящего теплообменника;
• максимальный уровень давления и температуры рабочей среды. Чем ниже параметры, тем дешевле агрегат;
• показатель массового расхода теплоносителя в обоих контурах. Определяет пропускную способность агрегатов. Чаще указывается расход воды. Если перемножить цифры пропускной способности и плотности, получиться суммарный массовый расход;
• тепловая мощность (нагрузка). Определяет количество тепла, которое отдает агрегат. Расчет тепловой нагрузки теплообменника выполняется по формуле P=m×cp×δt, где m означает расход среды, cp — удельную теплоемкость, а δt — разницу температур на входе и выходе контура.

Чтобы выполнить расчет теплопередачи теплообменника, понадобится учитывать дополнительные характеристики. Вид рабочей среды и показатель ее вязкости определяют материал теплообменника. Понадобятся данные о среднем температурном напоре (высчитывается по формуле) и об уровне загрязненности рабочей среды. Последний параметр учитывают редко, поскольку он требуется только в исключительных случаях.

Расчет мощности теплообменника требует наличия точных сведений об указанных выше параметрах. Информацию можно получить из ТУ или договора от теплоснабжающей организации, а также ТЗ инженера.

Проверка правильности полученного результата

Чтобы выполнить правильный расчет, необходимо учитывать много факторов. Проверить правильность подсчетов можно путем сравнения полученных данных с нормативами, имеющимися условиями и потребностями. Расчет площади теплообменника учитывает:

• в каких условиях планируется эксплуатировать оборудование;
• массу, габариты, объем внутреннего пространства;
• конструктивные особенности (материал изготовления, число и компоновка пластин, тип соединений, габариты рамы, расчетное давление, производительность теплообменника и пр.).

Все перечисленные параметры должны соответствовать условиям предстоящей эксплуатации. Особое внимание уделяется выбору подходящих материалов. Для работы с агрессивной средой недопустимо использование пластин из нержавейки, для простой среды нецелесообразно выбирать пластины из титана. Таблица соответствия материалов и определенной среды поможет разобраться в нюансах.

Специальные формулы

Расчет основывается на уравнении теплопередачи Q = F×k×Δt, где Q означает объем теплового потока (Вт), F — площадь поверхности в м2, k — коэффициент передаваемого тепла, а Δt — разность в показателях температур теплоносителей на входе и выходе из агрегата.

Чтобы вычислить площадь поверхности, используют формулу F=Q/k×Δt. Формула теплопередачи учитывает конструктивные особенности агрегата. Рассмотрев их, можно выделить значения t1 и t2, чтобы рассчитать F. Для вычислений используется формула Q=G₁c_p1(t₁^вх–t₁^вых)=G₂c_p2(t₂^вых–t₂^вх), где G₁и G₂ обозначают расход массы греющего и нагреваемого теплоносителя, cp1 и c_p2 — удельную теплоемкость по нормативам. Обмениваясь энергией, теплоносители меняют температуру, поэтому t₁^вх и t₁^вых, t₂^вх и t₂^вых выводятся в проверочном расчете для сравнения с фактическими температурными показателями. Важно учесть коэффициент теплоотдачи среды и конструктивные особенности теплообменного оборудования. Детальный конструкторский расчет предполагает составление схемы теплообменных агрегатов, включая схему движения теплоносителя.

Стандартные размеры элементов и коэффициенты теплоотдачи учитывают в ГОСТах. Чтобы не ошибиться, можно ознакомиться с примерами расчетов для разных типов теплового оборудования. Простые подсчеты выполняются на онлайн-калькуляторе, куда вносятся соответствующие параметры. Для сложных систем понадобятся опыт и знания, а также потребуется соответствующее программное обеспечение. Избежать ошибок можно, если доверить проведение расчетов специалистам.

Зачем нужны точные подсчеты

Необходимость в расчетах теплообменного оборудования и целесообразность его проведения можно оценить на практических примерах. К примеру, производитель получает заказ на производство теплового аппарата конкретной производительности и с заданной площадью поверхности теплообмена. Конструкторы на заводе избавлены от подсчета размеров агрегата, но должны подобрать материал, который выдаст заданную производительность на указанной рабочей площади. Инженеры проводят тепловой расчет и на основе результатов выбирают материал, разрабатывают решения для изготовления конструкции, сервиса, ремонта и контроля над работой теплообменников.

Больше информации можно получить, связавшись с нашими специалистами.

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

На чтение 9 мин Просмотров 441 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.

Что такое битермический теплообменник

Во многих европейских газовых котлах, устанавливается битермический теплообменник. Судя по заверениям производителей – это снижает себестоимость производства и практически не отражается на теплоотдаче и КПД отопительного оборудования.

В интернете наоборот, можно найти множество статей, предостерегающих от покупки котлов с битермическим теплообменником. Чтобы разобраться, где истина необходимо узнать об особенностях конструкции и эксплуатации устройства.

Как устроен теплообменник битермического типа

Битермический теплообменник в разрезе, представляет собой две трубки разных диаметров, изготовленных из теплопроводящего материала. Внутренняя полость, изогнута в виде ромба. Основная трубка изготовлена из меди, внутренняя из алюминия (металл может меняться) в зависимости от изготовителя. Сверху прессованием или пайкой, закрепляются теплоаккумулирующие пластины.

Принцип работы котла с теплообменником битермического типа, заключается в следующем:

• Пластины аккумулируют тепло и нагревают трубки с циркулирующим в них теплоносителем. Первый контур, основная труба теплообменника, предназначена для прокачки жидкости для системы отопления, второй (в виде ромба), для ГВС.
• Алгоритм работы котла следующий – пока не открыт кран горячей воды, по теплообменнику циркулирует исключительно теплоноситель системы отопления. Как только требуется подача ГВС, нагрев на отопление временно останавливается.

Получается, что двухконтурные газовые котлы с битермической конструкцией теплообменника, работают по принципу поочередного нагрева системы отопления и ГВС, что позволяет более точно расходовать тепло, получаемое от горелки.

Срок службы теплообменника, зависит от нескольких факторов: химического состава воды для ГВС, толщины стенок, заложенных производителем. Слабым местом и одновременно недостатком битермических теплообменников, считается подверженность оседанию накипи внутри стенок теплообменника.

Теплогенератор с двумя раздельными теплообменниками, продолжит работать на нагрев теплоносителя, после зарастания контура ГВС. Устройство битермического теплообменника газового котла, такой возможности не дает. После зарастания контура, работа котла полностью прекращается.

Как и чем промыть теплообменник с битермической конструкцией

Промывка теплообменника в котлах битермического типа, является обязательной и прописана в инструкции по эксплуатации. Фактически, производитель имеет право отказать в гарантийном обслуживании при нарушении этого условия. При своевременной промывке, достигается полное восстановление теплообменника – пропускной способности контура.

Способов промывки несколько:

• В домашних условиях – самый простой метод, заключается в заполнении котла жидкостью для промывки и пропускании ее через контур, посредством бустера – насоса, создающего давление. Процедура занимает 15-20 минут и не требует разбора котла.
  Недостаток ремонта своими руками в том, что некоторые используемые средства агрессивны и неправильное выполнение процедуры, нередко приводит к потере герметичности теплообменника. Устранить течь между контурами достаточно проблематично. Неисправность приводит к необходимости замены теплообменника.
• В сервисном центре – оптимальный вариант обслуживания, позволяющий продлить срок службы котла и предотвратить его ранний выход из строя. Агрессивные химические вещества, при сервисном обслуживании применяют, только если не удалось восстановить пропускную способность более мягкими способами.

{banner_downtext}

Существует еще несколько рецептов промывки теплообменника: применение уксусной или лимонной кислоты, и т.п. Народные способы малоэффективны и не приносят существенной пользы.

Какой теплообменник лучше – раздельный или битермический

Разница между битермическим и раздельным теплообменником, заключается не только в используемом принципе работы. Отличается диаметр внутренней полости контуров.

Два теплообменника, работающих на ГВС и отдельно на отопление, больше в диаметре, поэтому зарастают дольше и менее подвержены отложению кальция на стенках.

Выбирая между раздельным теплообменником или битермическим, учитывают еще один фактор. Стоимость последнего устройства, намного ниже. В среднем, цена за котел снижается приблизительно на треть. Низкая стоимость, это главное преимущество теплообменника битермического типа.

Если регулярно проводится чистка теплообменника, а на подпитку системы отопления и подачу водоснабжения установлена система фильтрации, и водоподготовки, битермический котел прослужит не меньше чем аналог с двумя отдельными контурами.

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 в процессах как нагрева, так и охлаждения.

Эта статья посвящена теплообменникам, исследует их различные конструкции и типы и 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. Таким образом, 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, аналогично теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении теплопроводности.

Радиация

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

Чистая скорость радиационных потерь тепла может быть выражена с помощью закона Стефана-Больцмана следующим образом:

, где Q — теплоотдача в единицу времени, T _ч — 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 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 определяют перенос или «обмен» тепла от одной жидкости к другой.

• Нулевой закон термодинамики утверждает, что термодинамические системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Кроме 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 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 _среда 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 связь 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 перехода 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., как противоточные, так и перекрестные потоки) 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:

• Рекуперативное против регенеративного
• Прямое против косвенного
• Статическое и динамическое
• Типы используемых компонентов и материалов

Рекуперативная и регенеративная

Теплообменники можно разделить на рекуперативные теплообменники и рекуперативные теплообменники.

Разница между системами рекуперативного и рекуперативного теплообменника состоит в том, что в рекуперативных теплообменниках (обычно называемых рекуператорами) каждая жидкость одновременно протекает через свой собственный канал внутри теплообменника.С другой стороны, регенеративных теплообменников , также называемых 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 прямой или косвенной контактной передачи 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 непрямых 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 жидкости 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 из примеров статического типа более теплая жидкость проходит через один канал, в то время 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 по мере прохождения 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

Есть 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 изготовления 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 информации, опубликованной на сайте Thermopedia.com.

Механизм теплопередачи

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

В однофазных теплообменниках жидкости не претерпевают никаких фазовых превращений 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 тело.

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
• Двухтрубный теплообменник
• 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 (трубки), а другая жидкость течет вокруг ее / их внешней (их) стороны и между ними / ими внутри герметичной оболочки. Другие конструктивные характеристики, доступные для этого типа теплообменника, включают ребристые трубы, одно- или двухфазную теплопередачу, противоток, прямоточный или перекрестный поток, а также однопроходные, двух- или многопроходные конфигурации.

Некоторые из типов кожухотрубных теплообменников включают спиральные теплообменники 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 и конфигурацию теплообменника, состоящую 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 текут по своим собственным каналам на протяжении всего процесса теплопередачи. Однако существует некоторая гибкость в конструкции двухтрубных теплообменников, поскольку они могут быть спроектированы с прямоточным или противоточным потоком и 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 посредством 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-ребристыми или пластинчатыми теплообменниками. 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 его 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 области применения. 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
• Требуемая тепловая мощность
• Ограничения по размеру
• Стоимость

Тип жидкости, поток и свойства

Конкретный 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 способов 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, которые специалисты отрасли могут учитывать 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 через нагреватель и могут выдерживать более высокие температуры, чем другие конструкции, хотя и с более высокой стоимостью.

Ограничения по размеру

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 устройство, которое 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, в том числе компактные пластинчатые теплообменники. Как правило, эти устройства имеют соотношение ≥700 м ² / м ³ для газов и газов 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 оно 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 конструкции

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 компонентов и их расположение, и т.п., 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 приложения находит баланс (с факторами, оптимизированными в соответствии с указаниями проектировщика) между номинальными характеристиками и размерами, которые удовлетворяют 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

Тип теплообменника	Общие отрасли промышленности и приложения
Кожух и трубка	Нефтепереработка Предварительный нагрев Масляное охлаждение Производство пара Утилизация тепла продувкой котла Системы улавливания паров Системы промышленной окраски
Двойная труба	Промышленные процессы охлаждения Требования к малой площади теплопередачи
Пластина	Криогенный Пищевая промышленность Химическая обработка Печи Замкнутый контур водяного охлаждения открытого контура
Конденсаторы	Процессы дистилляции и очистки Электростанции Холодильное оборудование HVAC Химическая обработка
Испарители / Котлы	Процессы дистилляции и очистки Паровозы Холодильное оборудование HVAC
с воздушным охлаждением / вентиляторным охлаждением	Ограниченный доступ к охлаждающей воде Химические и нефтеперерабатывающие заводы Двигатели Электростанции
Адиабатическое колесо	Химическая и нефтехимическая переработка Нефтеперерабатывающие заводы Пищевая промышленность и пастеризация Производство электроэнергии Криогеника HVAC Аэрокосмическая промышленность
Компактный	Ограниченное пространство (например,г. , самолеты и автомобили) Масляное охлаждение Автомобильная промышленность Криогеника Охлаждение электроники

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 из Process Equipment

Конструкция теплообменника и типы теплообменников

Конструкция теплообменника и типы теплообменников Статья Учебники по альтернативной энергии 03. 10.2014 05.11.2021 Учебники по альтернативной энергии

Конструкция теплообменника

Мы используем теплообменник Heat Exchanger каждый день в наших домах, на рабочих местах и ​​в транспортных средствах, даже не подозревая об этом.Конструкция теплообменника представляет собой устройство для теплопередачи, которое обменивает (отсюда и название) тепловую энергию от одного источника и передает ее другому при разных температурах. В большинстве конструкций теплообменников жидкости или газы, используемые для передачи тепла, разделены и не смешиваются.

Теплообменники существуют уже много лет и обычно используются в традиционных системах теплового отопления, а также в системах кондиционирования воздуха, холодильном оборудовании, транспортных средствах, а теперь и в системах рекуперации тепла от возобновляемых источников энергии, таких как солнечные тепловые панели, геотермальные и другие типы оборудования. применения солнечной тепловой энергии.

Типовая конструкция теплообменника

Но наиболее распространенные типы теплообменников, которые мы видим и используем ежедневно, включают домашние радиаторы центрального отопления, автомобильные радиаторы, конденсаторы и испарители HVAC, задние ящики для печей, маслоохладители и т. Д. Использование теплообменников в нашей повседневной жизни, большой или маленький, бесконечно. Если вы когда-нибудь использовали грелку в постели на ночь, чтобы согреть ноги, то вы слишком хорошо знаете, какие преимущества могут принести теплообменники.

Итак, , как работает теплообменник .Теплообменник представляет собой пассивную гофрированную массу металла, которая передает тепло от одной рабочей жидкости к другой. Первичный теплоноситель поглощает тепло от источника тепла, будь то горелка, бойлер или другое нагревательное устройство, а затем циркулирует через теплообменник, где тепло отводится от жидкости (воды или газа) и передается вторичному. жидкость, опять же вода или газ, который циркулирует и рассеивает тепло (теплоотвод) в дом или атмосферу.

Солнечные водонагревательные системы используют технологию теплообменника для передачи тепла от солнца в циркулирующую воду, а многие косвенные системы используют теплообменник, который отделен от солнечных коллекторов. Эти типы теплообменников широко известны как теплообменники вода-вода, поскольку и первичная, и вторичная жидкости представляют собой воду, возможно, смешанную с антикоррозийным средством.

Теплообменники с воздушным охлаждением — это еще один тип конструкции теплообменников, применяемый в автомобилях для охлаждения двигателя.Первичная жидкость — это вода, а вторичная жидкость — это воздух, продуваемый вентиляторами через ребра теплообменника. Обычно в теплообменнике нет движущихся частей, только внешние вентиляторы для циркуляции воздуха.

На выбор предлагается множество конструкций теплообменников, включая трубчатые, двухтрубные, плоские, спиральные и змеевиковые. Выбор одного типа конструкции теплообменника зависит от многих факторов. Большинство теплообменников классифицируются в соответствии с их конструкцией, процессом теплопередачи и компактностью поверхности. Это величина площади поверхности, от которой тепло может рассеиваться или передаваться, по сравнению с физическим размером.

Некоторые из наиболее распространенных конструкций теплообменников и типов включают:

Типы конструкции теплообменников

• 1. Конструкция кожухотрубного теплообменника
• 2. Конструкция теплообменника с двойной трубкой или шпилькой
• 3. Плоские пластинчатые и оребренные теплообменники
• 4. Радиаторы и солнечные теплообменники
• 5. Спиральные теплообменники
• 6.Воздухоохладители, чиллеры и конденсаторы
• 7. Мокрые градирни

Конструкции трубчатых теплообменников

Трубчатый теплообменник — самая простая конструкция. Первичная жидкость циркулирует по прямым или концентрическим трубам в форме U-образной трубы. Эти первичные трубки заключены во внешнюю герметичную трубку, по которой циркулирует вторичная жидкость. Обычно они применяются в небольших системах теплопередачи воды в воду. Преимуществом этого типа конструкции является гибкость, поскольку трубчатые теплообменники могут быть добавлены или удалены по мере необходимости.Также любое количество теплообменников может быть соединено вместе последовательно или параллельно.

Конструкция трубчатого теплообменника — двойной поток

Несмотря на то, что конструкция однопроходного теплообменника этого типа очень проста и проста, эффективность этого типа может быть увеличена за счет направления потока вторичной жидкости в направлении, противоположном первичному потоку, для улучшения поглощения тепла и эффективности. Если и первичная, и вторичная жидкости текут в одном направлении, это называется «параллельным потоком».Если первичная и вторичная жидкости текут в противоположном направлении, это называется «противотоком». Также внутренняя тепловая трубка может быть либо одной голой трубкой, снабженной ребрами для увеличения площади поверхности, либо многотрубной конструкцией, как показано.

Конструкции плоских пластинчатых теплообменников

Плоские пластинчатые теплообменники — еще один распространенный тип конструкции, которая обеспечивает повышенную эффективность для своего размера по сравнению с трубчатыми конструкциями. Плоские пластинчатые теплообменники обеспечивают относительно большую поверхность теплообмена в небольшом пространстве, а также могут работать при более высоких давлениях жидкости.

Плоские пластинчатые теплообменники состоят из множества тонких металлических пластин, соединенных или «уложенных» вместе, с небольшим пространством между каждой пластиной, чтобы позволить теплоносителю циркулировать, отводя тепло от пластин по мере его прохождения. Эти отдельные пластины обычно соединяются с помощью резиновых прокладок и уплотнений, чтобы предотвратить утечку и направить теплоносители через альтернативные проточные каналы. Другие типы плоских пластинчатых теплообменников включают паяные или сварные теплообменники.

Поскольку площадь поверхности плоских пластинчатых теплообменников велика, это обеспечивает максимальный контакт между двумя теплоносителями, что обеспечивает эффективную и действенную теплопередачу. Так же, как и в трубчатой ​​конструкции, поток жидкости двух жидких теплоносителей может быть либо параллельным, либо противотоком, при этом каждая пластина имеет четыре отверстия, служащих впускным и выпускным отверстиями.

Пластинчато-ребристые и трубчато-ребристые теплообменники — еще один более распространенный тип теплообменников, относящихся к категории «компактных теплообменников».Они состоят из плоских, гофрированных или решетчатых металлических пластин, которые приклеиваются, припаиваются или привариваются к серии плоских, круглых или прямоугольных труб. Этот тип конструкции теплообменника использовался в течение многих лет либо с отдельными ребрами, либо с пластинчатыми ребрами в самых разных областях применения.

Теплообменники получили свое название от того факта, что их конструкция обеспечивает очень большую тепловую поверхность при небольших физических размерах. Компактность теплообменника обычно выражается в нескольких м. ² / м ³ физических размеров с плотностью поверхности более 1000 м. ² / м ³ в настоящее время является обычным явлением.

Компактные теплообменники обычно используются в качестве автомобильных радиаторов охлаждения воды и масла, в системах кондиционирования воздуха, в системах рекуперации технологического и отходящего тепла, в системах преобразования тепловой энергии океана (OTEC), в геотермальных и солнечных тепловых системах. Фактически везде, где есть потребность в небольшом, компактном, легком, компактном и экономичном теплообменнике.

Мы видели, что теплообменник представляет собой механическое устройство, которое используется для передачи тепловой энергии между двумя или более циркулирующими жидкостями при разных температурах.Эти жидкости обычно разделены некоторой формой поверхности теплопередачи, будь то трубчатая, плоская или оребренная конструкция. Теплообменники обычно классифицируются по их конструкции, компактности и способу передачи тепла от первичной жидкости к вторичной.

Теплообменники обычно используются на транспорте, в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в технологических процессах, в энергетике, рекуперации тепла, возобновляемых источниках энергии и в других подобных приложениях. Типы теплообменников, обычно используемых в нашей повседневной жизни, включают автомобильные радиаторы и охладители, кондиционеры, геотермальные испарители и конденсаторы.

Технология и конструкция теплообменников прошли долгий путь за прошедшие годы, и наблюдается неуклонный прогресс в уменьшении размеров и компактности радиаторов, чиллеров, испарителей и конденсаторов с целью повышения эффективности преобразования.

Компактные теплообменники в настоящее время становятся все более стандартными и имеют большую удельную поверхность теплообмена на единицу объема, превышающую 800 м ² / м ³ . В компактных теплообменниках две жидкости обычно движутся перпендикулярно друг другу, причем первичная жидкость является жидкостью, а вторичная жидкость — нагнетаемым воздухом.Конечно, тепловые характеристики любого теплообменника со временем будут ухудшаться в результате накопления грязи и отложений на теплопередающих поверхностях, поскольку слой отложений представляет собой дополнительное сопротивление передаче тепла.

Какой теплообменник лучше? Объяснение трех основных типов …

Все теплообменники работают, пропуская горячую и холодную жидкости через противоположные стороны куска металла. Тепло от одной жидкости проходит через металл (который является теплопроводным) в другую жидкость без соприкосновения жидкостей.Высокая скорость жидкости, высокая турбулентность, большая площадь поверхности и большой перепад температур способствуют более эффективной передаче тепла. Однако разные конструкции более эффективны, чем другие, в зависимости от области применения.

Есть три распространенных типа теплообменников. Все они могут быть эффективны в различных приложениях теплопередачи, но оптимизация эффективности, стоимости и площади во многом зависит от конкретного процесса, в котором установлен теплообменник. В этой статье объясняются основные качественные различия между распространенными теплообменниками, чтобы помочь вам решить, какой из них наиболее подходит для вашего применения.

Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубные теплообменники названы правильно — основными компонентами являются пакет труб (вверху справа) и кожух, в который они помещаются. Одна жидкость проходит по трубкам, а вторая проходит через большую оболочку, окружающую трубки. Прототип кожухотрубного теплообменника имеет только одну внутреннюю трубку и обычно используется для обучения студентов-инженеров базовой концепции теплообменника.Однако на практике упаковка труб меньшего размера намного более эффективна, поскольку она значительно увеличивает площадь поверхности теплопередачи (и оказывает незначительное положительное влияние на турбулентность).

Кожухотрубный теплообменник на фотографии выше примерно в двенадцать раз эффективнее гипотетического однотрубного теплообменника того же размера. Однако у меньших трубок есть недостаток — если жидкость в вашем применении очень вязкая или содержит твердые частицы, она может засорить трубку и нарушить процесс теплопередачи.

Кожухотрубные теплообменники доминировали на рынке теплообменников до второй половины 20-го века, когда пластинчатые теплообменники начали заменять их во многих промышленных и большинстве систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Благодаря своей простой конструкции они также занимают видное место в программах инженерного образования во всем мире. У них есть много преимуществ, которые помогли им добиться этих достижений. Во-первых, они относительно дешевые — по сути, это просто связка трубок. Кроме того, благодаря гидро- и аэродинамической конструкции они могут поддерживать более высокие рабочие температуры и давления, чем ваш типичный пластинчатый теплообменник, который из-за своей компактности должен менять направление потока много раз за цикл.Это также означает, что падение давления от входа к выходу меньше, что может снизить затраты на электроэнергию.

Несмотря на преимущества, предпочтение отдается пластинчатым теплообменникам из-за лучшей теплопередачи (мы скоро увидим почему), более простого обслуживания и очистки, модульности и компактности.

Пластинчато-рамный теплообменник (пластинчатые теплообменники)

Пластинчатые теплообменники состоят из ряда пластин, скрепленных вместе в большой раме.Есть два входа и два выхода, а промежутки между пластинами чередуются между двумя жидкостями (горячая, холодная, горячая, холодная и т. Д., Как показано выше, справа). Эта конструкция обеспечивает очень высокую эффективность теплопередачи за счет большой площади поверхности — намного больше, чем кожухотрубный теплообменник, занимающий такое же пространство. Пластинчатые теплообменники также намного проще чистить и обслуживать, поскольку они спроектированы таким образом, чтобы их было относительно легко разбирать и проверять. Кроме того, если в пластине обнаружен дефект, вы можете просто удалить две пластины и снова ввести устройство в эксплуатацию с немного меньшей производительностью, пока вы ждете замены.Кожухотрубные теплообменники не разделяют этой роскоши.

Хотя все пластинчатые теплообменники имеют гофрированные пластины, они могут отличаться по способу их уплотнения. В порядке возрастания герметичности (и цены) пластинчатые теплообменники могут быть разборными, паяными или сварными. Прокладки более подвержены поломке под давлением, но недороги и их легко заменить. Они также обладают незаменимым преимуществом модульности — разборный пластинчатый теплообменник можно полностью разобрать, а пластины можно добавить для увеличения мощности в любое время.Если пластинчатый теплообменник припаивается или сваривается, очень сложно и дорого добавлять пластины постфактум. Как правило, разборные пластинчатые теплообменники предпочтительны в промышленных условиях, где гибкость имеет первостепенное значение. Сварные пластинчатые теплообменники встречаются редко из-за их дороговизны, но паяные пластинчатые теплообменники распространены в установках HVAC, где замена проще, чем обслуживание.

Пластинчатый теплообменник с ямками и пластинчатым змеевиком

Хотя ее доля на рынке намного меньше, чем у двух предыдущих категорий, технология змеевиковая пластина / пластина является лучшим решением для приложений, в которых одна из жидкостей не движется.Это также полезно при модернизации, например, при рекуперации отработанного тепла, что не было учтено в первоначальных чертежах. В общем, это хороший вариант для пассивного нагрева или охлаждения резервуара для хранения (например, резервуара для светлого пива или молочного резервуара), где охлаждение или отопление в противном случае были бы дорогими.

Идея очень проста — два стальных листа свариваются друг с другом, а затем надуваются, чтобы образовались каналы между пластинами для протекания жидкости. Благодаря своей простоте и дешевизне материалов, технология змеевика / пластина с ямками обычно может быть адаптирована к любому конкретному применению.Наиболее распространенное применение — это кожухи для пивных и молочных емкостей, но секции пластины с углублениями также могут быть вырезаны, чтобы поместиться внутри емкости, и погружены в хранящуюся жидкость для эффективной передачи тепла.

Пластина / пластинчатый змеевик с ямками предлагает лучшее из обоих вышеупомянутых типов теплообменников — это дешевый, настраиваемый и компактный, но способный выдерживать невероятно высокие давления и температуры благодаря конструкции и материалам. Его также можно добавить во многие производственные процессы, особенно для снижения затрат на электроэнергию или соблюдения экологических норм.

Какой вариант подходит для вашего приложения?

Пластинчатый теплообменник

ПТО

превосходят кожухотрубные варианты во многих секторах благодаря своей компактности, эффективности и простоте обслуживания. Если вам необходимо эффективно нагреть или охладить жидкость, которая является частью вашего существующего технологического процесса, то пластинчатые теплообменники могут стать для вас правильным решением. Узнайте, как конструкция и материалы, используемые в ПТО, делают их отличным источником теплопередачи при тесноте на полу.

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Димпл-пластина / пластина-катушка

Для приложений с высоким давлением / температурой, которые исключают использование традиционного пластинчатого теплообменника, лучшим решением может быть пассивная теплопередача, адаптированная к вашему существующему резервуару.Узнайте, как добавить в резервуар пластину с углублениями, чтобы повысить эффективность и в то же время сэкономить место.

МНОГИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ТЕПЛООБМЕНА

Типы теплообменников: комплектующие и материалы

Вот статья о различных типах теплообменников. В этой статье мы намерены познакомить вас с основными категориями и подкатегориями теплообменников. Для этого лучше знать, что такое теплообменник, как он устроен и как работает.Итак, для начала мы обычно отвечаем на вопрос «что такое теплообменник?». В следующих разделах мы увидим, как устроен теплообменник и как он работает. В Интернете есть много статей с большим количеством информации. Некоторые из них являются исчерпывающими, другие — нет. Linquip постарался собрать для вас всю необходимую и доступную информацию по этой теме и пересказать ее простым языком, чтобы избавить вас от необходимости блуждать по огромному количеству запутанного контента.Оставайтесь с нами до конца, чтобы получить ответы на все ваши вопросы о различных типах теплообменников.

Что такое теплообменник?

Чтобы лучше разобраться в типах теплообменников, лучше сначала ознакомиться с тем, что они собой представляют.

Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, такими как жидкости, пары или газы с разными температурами. Процесс теплопередачи в зависимости от типа теплообменника может быть газообразным, жидким в газ или жидкость в жидкость.Этот обмен осуществляется через твердый сепаратор, предотвращающий прямой контакт этих жидкостей.

Пригодность и совместимость жидкости с теплообменником зависит от типа используемого теплообменника и материалов, используемых в конструкции теплообменника. Некоторые стандартные теплообменники подходят для большинства жидкостей, включая масло, воду и даже морскую воду. Для некоторых агрессивных жидкостей, таких как хлорированная соленая вода, хладагенты и кислоты, необходимы другие материалы, такие как нержавеющая сталь и титан.

Другие характеристики, включая строительные материалы, компоненты, детали, другой механизм теплопередачи и т. Д., Помогут категоризировать и классифицировать различные типы теплообменников. Эти характеристики также помогают нам найти, какое из них более совместимо с данными приложениями в широком спектре отраслей и для общего использования.

В следующем разделе мы поговорим о том, как работает теплообменник. Принцип работы практически всех теплообменников одинаков.Однако цель описания общих характеристик теплообменников состоит в том, чтобы лучше познакомить вас с тем фактом, что, несмотря на их разную конструкцию, все они выполняют одно и то же.

Как это работает?

Как мы упоминали ранее, существует множество различных типов теплообменников, и все, что они делают, — это передача и перемещение тепла в различных процессах и ситуациях, включая отопление, охлаждение и охлаждение помещений, электростанции, химические заводы и другие процессы. Но как эти машины работают?

Теплообменники работают, передавая тепло из одного места в другое.Горение, образующееся при сжигании природного газа или пропанового топлива в печи, поступает и проходит через теплообменник. Когда газ попадает в выхлопное отверстие печи, горячий дымовой газ нагревает металл. Горячий металл нагревает воздух, циркулирующий над теплообменником снаружи. Обратите внимание, что это только один способ теплообмена, который происходит в разных типах теплообменников, но в этом весь смысл почти всех типов теплопередающих машин.

Компоненты и материалы теплообменника

В предыдущем разделе мы подробно рассказали, как обычно работает теплообменник.Также мы упоминали, что при изготовлении теплообменника используются разные материалы и компоненты. В этом разделе мы хотим познакомить вас с этими материалами и компонентами.

Есть несколько типов материалов, которые можно использовать для изготовления теплообменников. Используемые компоненты и материалы зависят от того, какой тип теплообменника нам нужен и для каких целей или целей нам нужен теплообменник.

Кожухи, трубы, змеевики, пластины, ребра и адиабатические колеса являются одними из наиболее распространенных компонентов, используемых для создания теплообменников.

В то время как металлы обладают высоким сопротивлением и обычно используются в конструкции 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, могут иметь большие преимущества в зависимости от требований применения теплопередачи.

Какие типы теплообменников?

Наконец, после ознакомления со всей совокупностью теплообменников и их работы, а также ознакомления с используемыми в них компонентами и материалами, мы подошли к основной теме этой статьи — знакомству с типами теплообменников.

Эти машины обычно классифицируются в зависимости от их расположения и типа конструкции. Самыми простыми теплообменниками являются теплообменники, в которых горячая и холодная жидкости текут в одном или противоположных направлениях. Эти теплообменники состоят из двух концентрических труб разного диаметра и имеют параллельную и противоточную систему.

• Устройство с параллельным потоком: В теплообменниках с параллельным потоком горячая и холодная жидкости входят с одного конца, движутся в одном направлении и выходят с одного конца.
• Противоточное устройство: в противоточном теплообменнике, в отличие от устройства с параллельным потоком, жидкости входят с противоположных концов, движутся в противоположных направлениях и уходят с противоположных концов.

Сравнивая эти два типа теплообменников, мы обнаружили, что в противоточном устройстве передается больше тепла, чем в теплообменнике с параллельным потоком. Кроме того, температурные профили двух теплообменников указывают на два основных недостатка конструкции с параллельным потоком:

Огромная разница температур между двумя концами вызывает большие термические напряжения.

Температура холодной жидкости, выходящей из теплообменника, никогда не превышает самую низкую температуру горячей жидкости.

Однако конструкция теплообменника с параллельным потоком имеет преимущество, если две жидкости необходимо довести до почти одинаковой температуры.

Поверхность теплообмена в теплообменниках может иметь несколько форм. Исходя из поверхности теплопередачи в теплообменниках, они также классифицируются как двухтрубные теплообменники, кожухотрубные теплообменники и пластинчатые теплообменники.

• Двухтрубные теплообменники : одним из самых дешевых теплообменников с точки зрения конструкции и обслуживания является двухтрубный теплообменник, что делает их хорошим вариантом для небольших производств. Процесс теплообмена в этих теплообменниках осуществляется за счет того, что одна жидкость течет внутри трубы, а другая жидкость движется снаружи. Хотя этот тип теплообменников прост и дешев в конструкции и обслуживании, их низкая эффективность, а также большое пространство, занимаемое в больших масштабах, заставили современные отрасли промышленности использовать более эффективные теплообменники, такие как кожухотрубные.
• Кожухотрубные теплообменники : это семейство теплообменников с различными модификациями конструкции, вероятно, является наиболее распространенным и широко используемым теплообменником в промышленности. Кожухотрубные теплообменники далее подразделяются на категории в зависимости от количества задействованных кожухотрубных проходов. Кожухотрубные теплообменники с давлением выше 30 бар и температурой выше 260 ° C обычно используются для приложений с высоким давлением. Кожухотрубные теплообменники благодаря своей форме выдерживают высокое давление.Этот тип теплообменника имеет несколько труб небольшого диаметра, расположенных между двумя трубными пластинами, по которым первичная жидкость движется по этим трубам. Пучок труб установлен внутри кожуха, и вторичная жидкость движется через кожух и по поверхности труб. Эта конструкция широко используется в атомной энергетике в качестве парогенератора. Поверхность теплообмена увеличена до максимума, чтобы увеличить количество передаваемого тепла и генерируемую мощность. Чтобы увеличить площадь поверхности, в этой конструкции используются трубки.
• Пластинчатые теплообменники : в теплообменниках этого типа металлические пластины используются для передачи тепла между двумя жидкостями.Теплообменники, использующие воздух или газ, а также поток жидкости с более низкой скоростью, используют такую ​​конструкцию. Классический пример теплообменника такого типа можно найти в двигателе внутреннего сгорания, в котором охлаждающая жидкость двигателя проходит через змеевики радиатора, а воздух проходит мимо змеевиков, что охлаждает охлаждающую жидкость и нагревает поступающий воздух. Когда мы сравнивали пластинчатый теплообменник с кожухотрубными теплообменниками, конструкция с набором пластин обычно имеет меньший объем и меньшую стоимость. Еще одно различие между ними заключается в том, что пластинчатые теплообменники обычно обслуживают жидкости от низкого до среднего давления, по сравнению со средним и высоким давлением кожуха и ванны

Приложения

Если мы хотим кратко описать применение каждого из этих трех типов теплообменников, мы должны сказать, что двухтрубные теплообменники подходят для промышленных процессов охлаждения и требуют небольшой площади теплообмена, в то время как продающиеся и трубчатые теплообменники используются в нефтепереработке. , подогрев, процессы охлаждения масла, а также парогенератор, котел в системах рекуперации тепла и улавливания параС другой стороны, пластинчатые теплообменники обычно используются в пищевой и химической промышленности, а также в печах.

Заключение

В этой статье мы постарались дать вам основную и исчерпывающую информацию о типах теплообменников. мы рассказали о конструкции и конструкции различных типов воздушных теплообменников, о том, что они делают и для каких целей в основном были разработаны. Кроме того, для лучшего понимания мы привели некоторые основные сведения о том, что такое теплообменник.Для каждого типа теплообменника мы привели некоторые преимущества и недостатки, чтобы упростить процесс покупки. Мы сравнили их друг с другом, чтобы показать вам их сильные и слабые стороны.

Если у вас есть опыт использования различных типов теплообменников, будем очень рады узнать ваше мнение в комментариях. Кстати, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме и вы все еще не уверены в этом устройстве, вы можете зарегистрироваться на нашем веб-сайте и дождаться, пока наши специалисты по Linquip ответят на ваши вопросы.Надеюсь, вам понравилась эта статья.

ТЕПЛООБМЕННИКИ — Wattco

Существует несколько типов теплообменников, которые используются в промышленности и в основном могут быть классифицированы на основе их конструкции как

.

1.

Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубные теплообменники являются наиболее часто обсуждаемыми теплообменниками. Они состоят из кожуха и трубки, по которым жидкости при двух разных температурах циркулируют параллельно (прямоток), перпендикулярно (поперечный поток) или антипараллельно (противоток) друг другу.Типичный двухтрубный теплообменник состоит только из одной трубы внутри кожуха и показан на Рисунке 1. Трубка может пройти несколько проходов перед выходом из кожуха в зависимости от требуемого количества передаваемой тепловой нагрузки.

2.

Пластинчатые теплообменники

Эти теплообменники состоят из нескольких металлических пластин, которые расположены вместе (припаяны или соединены прокладками), так что горячая и холодная жидкости проходят через чередующиеся пластины. Они более компактны по размеру, чем трубчатые теплообменники, для того же количества тепла, передаваемого между двумя жидкостями, но страдают недостатком, заключающимся в ограниченном использовании при высоких давлениях или температурах.Обычно максимальное давление и температура, которые можно использовать, составляют 3 МПа и 260 ° C соответственно. (Шах, 1994)

3.

Пластинчато-ребристые / трубчато-ребристые теплообменники Теплообменники аналогичны упомянутым выше, за исключением того, что к пластинам / трубкам прикреплены ребра. Ребра обеспечивают увеличенную площадь поверхности для передачи тепла и дополнительно увеличивают количество передаваемого тепла. Стоимость строительства этих теплообменников выше, чем обсуждаемых ранее теплообменников.



Рис. 1: Схема, показывающая простой кожухотрубный теплообменник с параллельным потоком.

Конструкция теплообменника Количество тепла, поглощаемого / выделяемого жидкостями, представлено как

где, и — расход горячей и холодной жидкости соответственно. Удельная теплоемкость горячей и холодной жидкости составляет c _ph и c _pc соответственно, в то время как ΔT _h и ΔT _c — это абсолютные изменения температур между входом и выходом для горячей и холодной жидкости, соответственно.В кожухотрубных теплообменниках количество тепла, передаваемого в единицу времени, q представлено выражением (Holman, 2010),

, где U — общий коэффициент теплопередачи, A — эффективная площадь поверхности для теплопередачи, F — коэффициент корреляции, а ΔT _м — средняя логарифмическая разница температур между двумя жидкостями.
Общий коэффициент теплопередачи зависит от различных свойств, таких как тип теплообменника. А также физические свойства жидкости, такие как плотность, вязкость и т. Д., Турбулентность потока, толщина трубок / пластин, теплопроводность материала конструкции и загрязнения.Например, в случае кожухотрубного теплообменника общий коэффициент теплопередачи может быть представлен в виде отдельных сопротивлений теплопередаче как внутри, так и снаружи трубы. В более простом случае, когда U остается постоянным в процессе, его можно представить как

, где A, r и h представляют собой общую площадь поверхности трубы, радиус трубы и коэффициент теплопередачи в жидкости, соответственно. Суффиксы o и i обозначают внешнюю и внутреннюю стороны трубок соответственно.L и k — длина трубок и теплопроводность материала конструкции трубок соответственно. ΔT _м , может быть представлен с точки зрения температуры жидкости на входе и выходе как

, где T _h2 и T _h3 — температуры на входе и выходе горячей жидкости, соответственно; тогда как T _c1 и T _c2 — температура на входе и выходе холодной жидкости, соответственно. Значение коэффициента корреляции F зависит от конструкции теплообменника, например, количества кожухов или количества проходов труб внутри кожуха теплообменников, и равно единице для простого случая двухтрубного теплообменника.
Помимо желаемой тепловой нагрузки, учитываются такие факторы, как:

• Стоимость строительства
• Стоимость конструкторских материалов
• Потери давления в жидкости при прокачке через теплообменники
• Совместимость материала трубки / пластины с жидкостями

все играют решающую роль при проектировании устройства.

Ремонт теплообменников

Загрязнение теплообменников является основным фактором, который со временем снижает производительность теплообменников из-за снижения общего коэффициента теплопередачи.Обрастание — это изменение поверхности пластин / трубок с течением времени из-за нескольких факторов. Например, коррозия, отложения магния / кальция или биологические факторы, такие как отложения водорослей. Механическая очистка, обработка входящей воды или циркулирующих чистящих жидкостей — вот некоторые из методов, используемых для обслуживания теплообменников. Некоторые конструкционные материалы, такие как нержавеющая сталь или титан, более устойчивы к коррозии, в то время как медные сплавы уменьшают биологическое загрязнение, тем самым обеспечивая более высокие характеристики.

Доля рынка / спрос

Технологический прогресс, повышение осведомленности о методах оптимизации энергопотребления и развивающихся рынках по всему миру. Например, Индия и Китай значительно увеличивают спрос на теплообменники. Согласно исследованию, проведенному P&S market Research (P&S market research, 2016), размер рынка теплообменников оценивался в 14,1 миллиарда долларов в 2014 году и, по оценкам, будет расти со среднегодовым темпом роста 6,5% в период 2015-2020 годов. химическая промышленность ожидает наивысшего роста при среднегодовом темпе роста 9.2%, а Европа является крупнейшим рынком теплообменников.
[1] Шах Р.К., 1994, Теплообменники, в Энциклопедии энергетических технологий и окружающей среды, Вили, Нью-Йорк, стр. 1651–1670.
[2] JP Holman, 2010, Heat Transfer, 10 ^th Edition, McGraw Hill, New York.
[3] « Объем мирового рынка теплообменников, доля, развитие, рост и прогноз спроса до 2020 года », P&S market research .

Описание кожухотрубного теплообменника

Введение

Кожухотрубные теплообменники широко используются во всем мире Engineering и являются одним из двух наиболее распространенных типов теплообменников; другим распространенным типом является пластинчатый теплообменник .

Кожухотрубные теплообменники

имеют простую конструкцию , , надежность , характеристики и относительно низкие затраты на покупку и обслуживание . У них также очень высокая скорость теплопередачи , хотя они требуют больше места, чем пластинчатый теплообменник с аналогичной теплообменной способностью.

Кожухотрубные теплообменники

Компоненты

Кожухотрубный теплообменник состоит из серии трубок , помещенных в цилиндрический контейнер, известный как «оболочка ».Все трубы внутри оболочки вместе именуются «пучок труб » или «гнездо для труб » (). Каждая труба проходит через серию из перегородок и трубных решеток (также известных как « стопки труб »). Одна из трубных решеток закреплена, а одна может свободно перемещаться, что обеспечивает тепловое расширение при нагревании теплообменника.

Компоненты кожухотрубного теплообменника

Текущая среда внутри трубок известна как среда «, сторона трубки, ».Текущая среда за пределами трубок известна как среда « сторона оболочки ». Каждая среда имеет один вход и один выпуск.

Среда со стороны трубы обычно выбирается для жидкости под высоким давлением, поскольку каждая трубка может действовать как небольшой сосуд высокого давления; Кроме того, производство труб высокого давления более рентабельно, чем производство кожуха, рассчитанного на высокое давление.

Пример

Кожухообменник использует воду для охлаждения масла.Нефть является средой со стороны кожуха, а вода — средой со стороны трубы. Масло поступает через верхнее левое впускное отверстие и протекает через теплообменник, пока не достигнет нижнего правого выпускного отверстия. Вода течет по трубкам от правого входа к левому выходу.

Однопроходный теплообменник

Как работают кожухотрубные теплообменники?

Видео ниже представляет собой отрывок из нашего онлайн-курса по теплообменникам .

Кожухотрубный теплообменник разделен на две основные системы , которые называются кожухом и трубной стороной . Каждая система имеет одну связанную проточную среду. В нашем примере мы предположим, что на стороне кожуха находится горячее минеральное масло, которое необходимо охладить, а на стороне трубы — охлаждающая вода.

Охлаждающая вода поступает в теплообменник и течет по трубкам. Минеральное масло поступает в теплообменник и течет в кожухе, окружающем трубы.Две жидкости не смешиваются, , так как стенка трубок этому препятствует. Поскольку жидкости не смешиваются напрямую, происходит непрямое охлаждение , (не прямое охлаждение).

Турбулентный поток увеличивает скорость теплопередачи теплообменника, а также снижает вероятность накопления растворенных твердых частиц на стенках трубы и кожуха (турбулентный поток имеет эффект самоочистки).

Турбулентный поток внутри трубок создается вставкой трубных вставок (также известных как «турбулизаторы , ») в каждую из трубок.Турбулентный поток внутри кожуха создается перегородками , которые используются для многократного направления воды по трубам при ее прохождении через теплообменник.

Вставки для трубок (черная линия в середине трубки)

Тепло передается между двумя жидкостями, потому что они находятся в тепловом контакте друг с другом. Масло выходит из охладителя теплообменника, а вода выходит из теплообменника более теплой.

Параллельный, встречный и перекрестный поток

Параллельный, встречный и перекрестный поток

Теплообменники доступны во многих формах и размерах.Чтобы упростить классификацию теплообменников, их часто разделяют на группы в зависимости от конструкции и рабочих характеристик. Одной из таких характеристик является поток типа .

Существует трех основных типов потока , это параллельный , встречный и перекрестный поток . Из-за конструктивных соображений и применения теплообменников редко бывает, чтобы теплообменник был только одним из этих типов потока, обычно они представляют собой комбинацию нескольких типов потока e.грамм. противоток.

Параллельный поток

Параллельный поток возникает, когда среды со стороны кожуха и со стороны трубы входят в теплообменник с одного и того же конца теплообменника и текут к противоположному концу теплообменника. Изменение температуры ( дельта T / ΔT ) в двух средах одинаково для обеих, то есть они оба увеличиваются или уменьшаются на определенную величину. Обратите внимание, что температура на выходе для обеих сред имеет тенденцию к сближению, и охлаждение ниже этой точки невозможно, даже если температура более холодной жидкости на входе ниже температуры схождения (температура схождения на графике ниже составляет примерно 80 ° C).

Теплообменник с параллельным потоком

Противоток

Противоточные теплообменники (также известные как противоточные ) имеют две текучие среды, которые текут во встречном направлении , (180 ° друг от друга) друг к другу. Каждая текущая среда входит в теплообменник на противоположных концах и выпускается на противоположных концах. Поскольку более холодная среда выходит из противоточного теплообменника в конце, где горячая среда входит в теплообменник, более холодная жидкость будет приближаться к температуре горячей жидкости на входе; это делает потенциальную дельту Т намного больше, чем у теплообменника с параллельным потоком. Противоточные теплообменники являются наиболее эффективным типом теплообменников.

Противоточный теплообменник

Поперечный поток

В теплообменниках с перекрестным потоком одна среда течет перпендикулярно (под углом 90 °) через другую. Теплообменники с перекрестным потоком обычно используются в приложениях, где одна из жидкостей меняет состояние (двухфазный поток). Например, конденсатор паровой системы, в котором пар, выходящий из турбины, попадает в кожух конденсатора, а холодная вода, протекающая по трубам, поглощает тепло от пара, конденсируя его в воду.С помощью этого типа потока в теплообменнике можно конденсировать большие объемы пара.

Теплообменник с перекрестным потоком

Однопроходный и многопроходный

Экономичный и эффективный способ повышения эффективности теплообменников — это многократное соприкосновение протекающих сред друг с другом. Каждый раз, когда одна среда проходит над другой, происходит обмен тепла.

Когда одна текущая среда проходит над другой только один раз, это называется теплообменником «, однопроходный, ».

Конструкция однопроходного теплообменника

Когда одна текущая среда проходит над другой более одного раза, это называется теплообменником « multi-pass ».

Конструкция многопроходного теплообменника

Многопроходные в трубках

Обычно многопроходный теплообменник меняет направление потока в трубках с помощью одного или нескольких наборов U-образных изгибов в трубках. U-образные изгибы позволяют жидкости течь вперед и назад по длине теплообменника.Этот тип теплообменника известен как кожухотрубный теплообменник с U-образной трубкой.

U-образный теплообменник

Также возможно изменить направление потока через трубки, используя нижнюю или верхнюю сторону пучка трубок для одного прохода, а противоположную сторону — для следующего прохода. Таким образом, каждая половина пучка труб соответствует одному проходу.

Многопроходная в корпусе

Второй метод достижения нескольких проходов — установка перегородок на межтрубной части теплообменника.Они направляют жидкость со стороны кожуха назад и вперед по трубкам для достижения многопроходного эффекта.

Многопроходный теплообменник

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Дешевле по сравнению с пластинчатыми теплообменниками.
• Относительно простая конструкция и удобство обслуживания.
• Подходит для более высоких давлений и температур по сравнению с пластинчатыми теплообменниками.
• Падение давления ( дельта P / ΔP ) меньше, чем у пластинчатого теплообменника.
• Легко найти и изолировать протекающие трубки.
• Трубки могут иметь «двойные стенки», чтобы снизить вероятность утечки жидкости со стороны кожуха в жидкость со стороны трубы (или наоборот).
• Простые в установке расходные аноды.
• Не загрязняются так же легко, как пластинчатые теплообменники.

Недостатки

• Менее эффективен, чем пластинчатые теплообменники.
• Требуется больше места для открытия и снятия пробирок.
• Холодопроизводительность не может быть увеличена, но пластинчатый теплообменник может быть увеличен.

Аннотации 3D-модели

Разделительная пластина

Перегородка разделяет нижнюю и верхнюю половины теплообменника. Перегородка отводит текучую среду по трубкам. Вход / выход Вход или выход текучей среды, которая протекает через трубы или кожух теплообменника.

Корпус / оболочка

Корпус / оболочка используется для удержания протекающей среды и внутренних частей дома. Он также служит прочной структурной деталью, на которую могут быть прикреплены другие детали. Крышка Крышка используется для герметизации одного конца корпуса и предотвращения утечки.

Прокладка

Прокладка помещается между двумя металлическими поверхностями. Прокладка обычно изготавливается из бумаги или резины и «зажата» между металлами для создания уплотнения.Уплотнение предотвращает утечку.

Форма прокладки также предотвращает утечку вокруг перегородки.

Стационарный трубный лист

Трубная решетка находится внутри кожуха и поддерживает концы трубок. Затем вес труб дополнительно поддерживается перегородками (в зависимости от конструкции).

Перегородки

Перегородки используются для изменения направления потока текучей среды. Изменение направления обеспечивает равномерное распределение тепла по теплообменнику.Эффективность снижается, если поток через теплообменник распределяется неравномерно.

Болт

Гайки и болты используются для крепления деталей теплообменника. Выбранные болты должны обладать подходящими характеристиками прочности на разрыв и коррозионной стойкости. Болты — это «охватываемая» часть гайки и болта в сборе.

Гайка

Гайки и болты используются для крепления деталей теплообменника. Выбранные гайки должны обладать подходящими характеристиками прочности на разрыв и коррозионной стойкости.

Гайки — это «охватывающая» часть гайки и болта в сборе.

Галстуки

Стяжки используются в качестве направляющих для перегородок, чтобы гарантировать отсутствие вращательных или осевых перемещений перегородок.

Трубки

Одна из текучих сред течет непосредственно по трубкам, в то время как другая турбулентно течет снаружи. Тепло передается между двумя средами из-за близости (тепло передается посредством теплопроводности к стенкам трубки, а затем к внешней среде).

Корпус

Трубки, перегородки и стяжки находятся внутри кожуха (корпуса). Именно кожухотрубная конструкция дала название этому типу теплообменника.

Дополнительные ресурсы

http://www.mcraeeng.com/how-shell-and-tube-heat-exchangers-work/page-2/blog.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Shell_and_tube_heat_exchanger

https://www.explainthatstuff.com/how-heat-exchangers-work.html

Теплообменники для процессов очистки воды

Автор: Harv Scholz, PE | Pureflow, Inc.

Основные сведения о теплообменнике

Теплообменник — это устройство, используемое для передачи тепла от одного технологического потока к другому без смешивания двух потоков. Эти агрегаты обычно изготавливаются из нержавеющей стали, по крайней мере, со стороны чистой воды, и могут быть из нержавеющей стали или углеродистой стали со стороны нагревающей / охлаждающей среды. Ниже показан простой теплообменник типа «труба в трубе».В этом случае горячая жидкость проходит через оболочку (внешнюю камеру), а холодная жидкость проходит через внутреннюю камеру, получая тепло от жидкости со стороны оболочки и, следовательно, выходит со стороны трубы с более высокой температурой.
В системах очистки воды теплообменники используются в нескольких приложениях:

1. Для охлаждения очищенной воды, когда она циркулирует по распределительному контуру — мощность перекачивания нагревает воду, так же как и прохождение воды через УФ-излучение для стерилизации или удаления ТОС.Теплообменник с циркулирующей по нему охлажденной водой будет сохранять технологическую воду прохладной, обычно до 70 ° F, чтобы уменьшить рост бактерий.

2. Для дезинфекции распределительного контура горячей водой — периодически необходимо продезинфицировать распределительный контур очищенной воды и резервуар для хранения, чтобы убить бактерии. Это можно сделать с помощью озона или химикатов. Альтернативой является тепловая дезинфекция системы с помощью горячей воды минимум 176 ° F (80 ° C). Это избавляет от необходимости обращения с химическими веществами и избавляет от необходимости вымывать химикаты из системы.Воду можно эффективно нагревать и охлаждать с помощью кожухотрубного теплообменника, используя пар в качестве источника тепла и охлажденную воду в качестве источника охлаждения.

3. Для дезинфекции резервуаров с активированным углем горячей водой — В некоторых отраслях промышленности резервуары с активированным углем используются для удаления соединений хлора, органических веществ, а также нежелательного вкуса и запаха из городской воды перед производством. Эффективный метод дезинфекции резервуаров с углем — циркуляция горячей воды при температуре 180 ° F + через слой углерода. Теплообменник можно использовать для нагрева воды с целью обеззараживания углерода с использованием пара завода в качестве источника тепла.

4. Для предварительного нагрева воды для химического процесса — Большинство химических процессов более эффективны, когда химическая смесь нагревается. Этот принцип используется почти во всех процессах CIP (очистка на месте).

Размер теплообменника

Чтобы определить размер теплообменника для одного из этих приложений, поставщик должен знать расход и температуру каждой жидкости, проходящей через теплообменник. Ему также необходимо знать ограничения по размеру, пределы падения давления и загрязняющие вещества, которые могут загрязнять поверхности теплопередачи.Есть много других факторов, которые влияют на расчет теплопередачи, такие как размер трубы, вязкость жидкостей, теплопроводность жидкостей и возможное загрязнение поверхностей теплопередачи загрязняющими веществами в паре или воде. Сложный процесс определения размеров обычно выполняется с помощью компьютера, запрограммированного для этой конкретной функции.

Типы теплообменников

Теплообменники, используемые для процессов очистки воды, обычно относятся к одному из перечисленных ниже типов:

• Кожух и трубка — Состоит из внешнего кожуха или трубы, которая охватывает пучок меньших труб.Технологическая жидкость обычно протекает через внутренние поверхности трубок, в то время как нагревающая или охлаждающая среда протекает через внешние поверхности трубок.

U-образные теплообменники , как показано на изображении выше, обычно используются Pureflow, поскольку они имеют экономичную конструкцию, которая хорошо работает с чистыми жидкостями внутри и снаружи труб. Свободные концы U-образных элементов позволяют трубкам расширяться или сжиматься при изменении температуры, устраняя напряжение на стыках трубных решеток и обеспечивая надежную долгосрочную надежность.Большинство кожухотрубных теплообменников Pureflow заказываются с свернутыми трубками (концы трубок плотно прижаты к отверстию в трубной решетке с помощью специального роликового инструмента), а затем приварены к трубным решеткам. В санитарном строительстве концевые сварные швы трубы шлифуются и полируются. Внутренняя полировка обычно составляет 32Ra, но может быть и более тонкой, например, 25Ra, и, возможно, электрополировкой, если это необходимо.

Санитарные кожухотрубные теплообменники , используемые Pureflow, обычно представляют собой конструкции с двойной трубной решеткой, где одна трубная решетка изолирует жидкость со стороны кожуха внутри кожуха, а другая, отделенная от первой воздушным зазором, герметизирует сторону трубки. жидкость внутри крышки.Это гарантирует, что две жидкости не могут случайно смешаться в случае утечки в стыке трубной решетки.

Если жидкость со стороны трубы загрязнена и склонна к засорению поверхностей со стороны трубы, предпочтительнее использовать теплообменник с прямой трубкой. Эта конструкция имеет крышку или колпачок на каждом конце, что обеспечивает полный доступ к обоим концам теплообменника. Это позволяет выполнять операции по очистке каждой трубки, такие как проталкивание стержнем щеткой или опрыскивание водой под высоким давлением через насадку.

Справа показан прямотрубный теплообменник с двумя проходами жидкости со стороны трубы.Если длина ограничена, используется несколько проходов со стороны трубы. Множественные проходы можно использовать и со стороны кожуха, когда этот поток ниже, чем желательно в большой кожухе. Стрелки потока указывают пути прохождения жидкостей со стороны трубы и оболочки. Съемные крышки на каждом конце обеспечивают доступ к трубкам для очистки, если это потребуется.

Обратите внимание, что со стороны кожуха теплообменников выше есть перегородки, которые заставляют жидкость со стороны кожуха проходить через пучок труб, а не течь параллельно кожуху.Это значительно улучшает теплопередачу.

Преимущества кожухотрубных теплообменников

o Прочная конструкция — позволяет использовать более высокое рабочее давление

o Минимальное количество прокладок / уплотнительных колец, что означает годы без обслуживания

o Может быть сделано практически без перекрестного загрязнения за счет использования двойных трубных решеток и сварных соединений труб.

o Сантехническая конструкция с полированными поверхностями, простая в изготовлении

• Пластинчатые и рамные теплообменники — Этот тип теплообменника состоит из ряда тисненых или гофрированных пластин из нержавеющей стали с прокладками между ними, установленных друг на друга таким образом, что одна жидкость проходит через чередующиеся промежутки между пластинами, а вторая жидкость проходит через оставшиеся альтернативные пространства.Жидкости распределяются и собираются в портах в каждом углу пластин. Прокладки с отверстиями в определенном порядке определяют, какая жидкость будет проходить через каждое пространство. На концах пакета расположены толстые пластины из углеродистой или нержавеющей стали, которые вдавливаются винтовыми узлами, чтобы сжать узел пластины и прокладки, так что он поддерживает уплотнение под давлением. Впускные и выпускные соединения потока будут на неподвижной концевой пластине.

Пути потока через пластинчатый теплообменник в сборе

Пластины гофрированы для обеспечения турбулентного потока и хорошей теплопередачи.

Пластинчато-рамные теплообменники — это экономичный способ достижения большой площади теплообмена в небольшом пространстве. Однако у них есть риск утечки с одной стороны на другую или наружу. Несмотря на то, что производители заявляют, что они работают с паром, резкие температуры и давления пара потребуют более частой замены прокладок, чем в кожухотрубных теплообменниках. Эти замены прокладок могут быть дорогостоящими и трудоемкими, тем самым сводя на нет первоначальное преимущество в стоимости пластин и рам для пара.

Хотя фактический пакет пластин может быть не очень толстым, длина рамы будет значительно больше, чтобы можно было расширить штабель для осмотра, очистки и замены прокладок. Изолировать эти теплообменники может быть сложно. В большинстве случаев изоляционная оболочка должна покрывать весь расширенный объем. Изоляционная оболочка также должна быть съемной, иногда в нескольких секциях, чтобы обеспечить доступ к батарее теплообменника. Это означает, что куртка более восприимчива к повреждениям при дополнительном обращении.

Показанный справа пластинчато-рамный теплообменник Альфа Лаваль T6 разработан специально для нагрева воды паром. Пластины стали шире и короче, чтобы уменьшить скорость пара и, как следствие, эрозию и шум. Конструкция также снижает скорость воды и падение давления.

Преимущества пластинчатых и рамных теплообменников

o Высокая общая способность к теплопередаче — для одних и тех же двух жидкостей и потоков пластинчато-рамный теплообменник обычно имеет более высокий рейтинг теплопередачи, чем кожухотрубный теплообменник.

o Компактная конструкция — сочетание высокого общего коэффициента теплопередачи и общей компактной конфигурации пластинчато-рамного теплообменника позволяет ему иметь такую ​​же теплоемкость, что и кожухотрубный теплообменник большего размера.

o Простота обслуживания и очистки — пластинчатый теплообменник и рама легко разбираются для очистки или замены прокладок.

o Более низкая начальная стоимость — стоимость обычно ниже, чем кожух и трубка, но замена прокладки может быть дорогостоящей.

Применение теплообменников — блок водяного отопления

Блок выше представляет собой кожухотрубную систему теплообменника, используемую для нагрева воды для технологических нужд и для санитарной обработки горячей воды. Для создания этой системы были добавлены дополнительные устройства для обработки пара и конденсата. К ним относятся ручные запорные клапаны, автоматический запорный клапан для пара, регулирующий клапан для пара, уловитель конденсатного насоса и несколько меньших отверстий для пара и конденсата, сифоны и дренажные системы.