Назначение теплообменников. Для чего нужен теплообменник

Отопительные системы необходимы как теплосетям (поставщикам услуг, управляющим компаниям и т.д.), так и частным лицам — для контроля расходов на снабжение и экономии энергии, а также для установки теплых полов или уровней отопления. Современные теплообменники просты и безопасны в использовании.

Для чего нужен теплообменник в системе отопления

К теплообменным устройствам относятся водонагреватели, испарители, пароиспарители, низкотемпературные многофункциональные книги, кондиционеры или части систем охлаждения. Устройства используются в энергомеханике, металлургии, нефтегазовой, химической промышленности, отопительных установках, системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

В пищевой промышленности теплообменники используются для пастеризации и охлаждения продуктов. В судостроительной промышленности они используются для охлаждения главной машины и всей центральной системы судна.

Теплообменники также используются в коммунальном теплоснабжении. Например, в отоплении, подогреве полов, отоплении и горячем водоснабжении.

Конкретные параметры устройства зависят от его типа.

Виды теплообменного оборудования

В зависимости от способа передачи тепла различают устройства для перемешивания и устройства для поверхностного нагрева.

Смесительные

Эти устройства также называют «контактными». Тепло передается им при непосредственном контакте или участии двух рабочих средств: теплоносителя и теплоприемника.

Они подходят для охлаждения и нагревания, испарения и конденсации, плавления и кристаллизации различных жидких, газообразных или твердых сред. Другими словами, в ходе процесса может измениться общее состояние контактирующего оборудования.

Поверхностные

Для двух медиапотоков предусмотрены отдельные герметичные контуры. Среды обмениваются теплом при контакте друг с другом через стенки контура из термоматериала.

Поверхностные устройства можно дополнительно разделить на.

Освежает. Теплоноситель и теплоприемник проходят через устройство, не смешиваясь друг с другом. Поток теплоносителя всегда стабилен в одном и том же направлении. Принцип работы таких теплообменников можно понять на «водном» примере. Без кипячения хладагент нагревают в неглубоком сосуде и помещают в более крупный сосуд.

Регенерация. При таком способе замены тепла рабочие поочередно воздействуют на одну и ту же поверхность нагрева. Поверхность поглощает и накапливает тепло от теплоносителя, после чего подача прекращается. Затем низкотемпературная среда проходит через структуру и поглощает тепло. Во многих случаях средство теплопередачи и поглотитель тепла представляют собой одно и то же вещество. Работу этого типа теплообменника можно увидеть в бочках с водой в теплицах. В теплые дни вода в бочке нагревается, высвобождая энергию ночью для обогрева здания.

Наиболее распространенным типом теплообменного оборудования является кожухотрубный и пластинчатый.

Кожухотрубные

Это наборы труб, собранных в трубную решетку и помещенных в корпус (мантию). Трубки и концы трубок крепятся к сварным швам или сварным соединениям. Пучки трубок содержат среду, которая охлаждает или нагревает их. Тепло между ними передается либо от стенки трубы к боковой стенке оболочки, либо, наоборот, со стороны трубы. Балки могут состоять из различных типов труб, например, гладких, ударных и т.д.

Такие системы обычно обрабатывают жидкости под разным давлением. Жидкость под высоким давлением циркулирует по трубам, а жидкость под низким давлением — по кожухам. Эти теплообменники могут быть объединены друг с другом по частичной схеме для увеличения объема жидкости и скорости процесса теплообмена.

Пластинчатые

Пластины представляют собой гофрированные поверхности и каналы для потока жидкости и соединяются в единую конструкцию с помощью пластин, термостойких помех (фланцев) и соединений. Между пластинами расположены прокладки и имеется пенный уплотнитель. Водонепроницаемость предотвращает вовлечение и утечку функциональных средств и определяет, по каким каналам может протекать каждое средство.

В зависимости от способа подключения различают следующие устройства пластинчатого типа

Тип сплита. Он состоит из отдельной металлической гофрированной пластины, двух камер на конце устройства, рамы и крепежных болтов. Пластины разделены между собой эластичными прокладками, которые обеспечивают герметичность.

Бернс. Они изготавливаются из одной плиты и соединяются сваркой меди или никеля. Они изготавливаются исключительно из высококачественной нержавеющей стали, а процесс сварки осуществляется в вакууме.

Теплообменники в системе отопления

Системы отопления могут быть зависимыми или независимыми.

Зависимая система

Теплообменник отсутствует. Тепло подается от сети центрального отопления (котельной) непосредственно к радиаторам в нормальных количествах потребителю. Если в системе нет теплообменника, то котельная установка не регулирует подачу тепла и не изменяется в зависимости от погоды или пожеланий людей.

Независимая система

Такая система отопления состоит из одной или нескольких индивидуальных тепловых подстанций (ИТП) с теплообменным оборудованием. Нагревательное вещество служит объекту или его части. При наличии более одной установки отдельная система состоит из множества IHS, один из которых является центральным блоком. Она распределяет энергию по другим подстанциям централизованного теплоснабжения, которые поставляют энергию потребителям. В одном из двух вариантов комплекс получает энергию от сети централизованного теплоснабжения.

Индивидуальные тепловые пункты находятся в независимых сооружениях, технических или подвальных, пристройках к дому. Их процедуры полностью автоматизированы и не требуют большого количества персонала. Информация обо всех параметрах подстанции централизованного теплоснабжения передается в диспетчерскую. Устройство поддерживает температуру теплоносителя в зависимости от внешней температуры, предотвращая чрезмерно низкие или высокие температуры в помещении. Он регистрирует потребление тепла, регистрирует равномерное распределение, проверяет параметры безопасности и защищает от несчастных случаев.

Комплексное теплообменное оборудование МГП помогает регулировать количество поступающей энергии в соответствии с потребностями потребителя. Человек может контролировать температурный режим в помещении с помощью радиаторных лодочек. Это позволяет снизить потребление тепла до 30%.

Теплообменники также устанавливаются в самом котле для регулирования температуры и уменьшения износа современных пластиковых труб. Максимальная температура, которую можно выдержать, составляет 90°C. Благодаря теплообменнику количество теплоносителя во внутреннем контуре котла меньше, в котле меньше соли — они служат дольше.

Система отопления частного дома

Теплообменники устанавливаются в системе отопления коттеджа или дома с автономным отоплением. Они отделяют сеть центрального отопления от внутреннего контура системы отопления. С одной стороны к устройству подключаются трубы с горячей средой от котла или центральной котельной. С другой стороны находятся внутренние трубопроводы системы с электричеством и контроллером.

Установка такого устройства в частном доме позволяет быстрее и равномернее нагревать воздух в комнатах, упрощает управление климатом в доме, экономит электроэнергию и стабилизирует температуру и давление в трубах, что продлевает срок их службы.

Теплообменники для отопления частной собственности также помогают в производстве горячей воды. Для этого в один трубопровод подается горячая среда, а в другой проводник — водопроводная вода. Выход — горячая вода, которая подается прямо в кран. Этот метод позволяет экономить котел и электроэнергию.

Они отличаются от рециркуляции тем, что движение теплоносителей и потребителей тепла происходит регулярно. Основное применение этих агрегатов — охлаждение газа и отопление.

Использование теплообменников в разных системах

Зачем нужны теплообменники? Сектора эксплуатации этих устройств можно разделить на различные категории, такие как промышленность, государственные службы и бытовые нужды. В любом случае, установки различаются по материалам, размерам, мощности и средствам труда.

В системе отопления

Теплообменное оборудование для систем отопления позволяет значительно сократить потребление ресурсов и достичь высокой степени контроля и регулирования процессов.

Системы отопления следующие.

• зависимой – система без теплообменника, когда тепло поступает от центрального теплового пункта регулярно в определенном количестве;
• независимой – система с теплообменником, который позволяет регулировать количество поступающей энергии в соответствии с потребностями конечного потребителя.

Зачем системам отопления нужны теплообменники? Она разделяет единую структуру на две части: одна относится к поставщику тепла, а другая — к потребителю тепла. Устройство действует как промежуточная станция, через которую проходит горячая вода с различными примесями, такими как антифриз, масло и другие материалы.

Теплообменник в ИТП

Использование пластинчатого оборудования для автоматизации индивидуальных тепловых подстанций может снизить потери энергии до 40% за счет высокой установки.

Независимые системы отопления состоят из центрального пункта, распределяющего тепло на различные объекты, с дополнительными теплообменниками, установленными в индивидуальных тепловых пунктах, от которых тепло поступает к конечному потребителю. Наличие теплообменных конструкций в этой системе — это возможность для владельцев квартир регулировать температурный режим в помещении. Избыточное тепло не расходуется, что приводит к значительной экономии ресурсов.

В системе горячего водоснабжения

Увеличение мощности кожуховых теплообменников возможно только за счет увеличения ширины и длины змеевиков. Это негативно сказывается на размере жилья. Бесполезные конструкции занимают много места и неудобны в установке. Теплообменники, которые в три раза меньше, обеспечивают аналогичную производительность.

В котельной

В котлах принято использовать два типа тепловых альтернатив. Это защищает от гидроударов, химикатов, механических загрязнений и перепада давления. Независимые контуры позволяют автономно управлять и регулировать каждую структуру. В этом случае долговечность котла значительно увеличивается, и на стенках устройства не скапливается соль.

Использование теплообменных устройств в промышленности

Теплообменники имеют различные технические характеристики. Все модели можно разделить на две основные категории.

• теплообменные устройства, в которых основной процесс – передача тепла;
• теплообменные устройства, в которых охлаждение, конденсация, пастеризация и иные процессы – основные, а передача тепловой энергии выступает в качестве сопутствующего компонента.

Модели делятся на группы в соответствии с их основным применением.

Они широко используются в различных отраслях промышленности. Импорт устройств в производственный процесс может значительно ускорить работу и повысить эффективность.

Использование разного вида рабочих сред

Правильно выбранный теплоноситель может значительно повысить производительность устройства.

Водяной пар

Высший (насыщенный) водяной пар является одним из наиболее распространенных теплоносителей. Он имеет много преимуществ: высокая интенсивность теплопередачи, легкая передача труб, регулирование температуры. Этот тип теплоносителя наиболее часто используется в технологических процессах с множественными выхлопами, где испаренный продукт предварительно нагревается или направляется в другой испаритель.

Горячая жидкость

Не менее распространены горячие жидкости и вода, циркулирующая из теплообменников. Они характеризуются более сильным нагревом и устойчивым спадом.

Пар и вода имеют существенные недостатки. При повышении температуры давление в системе быстро увеличивается. На предприятиях пищевой промышленности агрегаты не могут работать при температуре выше 160°C.

Масляный раствор

Нагрев масла практичен в консервной промышленности — теплообменники могут работать при температуре 200°C

Горячий воздух и газ

В сушилках и печах используется газ и горячий воздух (макс. температура 300-1000°C). Газ имеет ряд недостатков. Его трудно транспортировать и контролировать температуру, он имеет низкий коэффициент теплопередачи, а выхлопные газы сильно инфицируют поверхности теплообменника.

Теплообменное оборудование для систем отопления позволяет значительно сократить потребление ресурсов и достичь высокой степени контроля и регулирования процессов.

Устройство теплообменника

Как упоминалось выше, планы теплообменников сильно различаются и подробно описаны в следующих статьях.

В качестве примера, складчатый теплообменник с пластинами можно считать самым современным и вытесняющим кожухотрубные, трубчато-альпийские и другие типы теплообменников старого поколения.

Этот тип состоит из двух основных пластин. Подвижная пластина и неподвижная крепежная пластина. Обе пластины имеют несколько отверстий.

Отверстия, предназначенные для входящих и выходящих потоков, надежно укреплены специальными прокладками и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

Рис. 4: Настройка RTTO

При монтаже трубные элементы соединяются с входными и выходными отверстиями с помощью отводов. Для соединения могут использоваться различные диаметры труб и типы резьбы (последние требования предполагают использование ГОСТ № 12815 и ГОСТ № 6357). Оба эти фактора напрямую связаны с устройством и его типом.

В середине крепежной пластины находится набор пластин. Пластины толщиной всего 0,5 мм изготавливаются из нержавеющей стали или титана.

Все слои пластин содержат тонкую специальную уплотнительную шину, установленную между всеми слоями пластин. Резиновый материал значительно повышает устойчивость к высоким температурам и делает рабочий канал полностью герметичным.

Нижняя прямая направляющая и верхняя удерживают пакет дощечек на месте и служат в качестве отвертки при сборке устройства. Пластина сжимается до необходимого размера, помогая затянуть гайку.

Внутреннее расположение пластин не случайно: каждая пластина поворачивается на 180° по отношению к соседней пластине. Благодаря такому расположению теплообменника, отверстие впускного канала имеет двойное уплотнение.

Конструкция, монтаж и принцип работы пластинчатого теплообменника показаны в следующем видеоролике

Принцип работы теплообменника

Передняя и задняя пластины имеют отверстия, соединенные с трубопроводом. Это позволяет передавать теплоноситель и потребителям тепла.

Рис. 5.Перенос среды в пакет пластин.

Пристенный слой является гофрированным, и в условиях высокоскоростного потока постепенно начинает формироваться турбулентность. Каждая среда движется навстречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы предотвратить смешивание.

Параллельные пластины образуют рабочие каналы. Двигаясь по всем каналам, каждая среда совершает теплообмен и выводится из внутреннего пространства аппарата. Это означает, что каждая пластина является самым важным элементом из всех частей теплообменника.

Поток в пластинчатом теплообменнике может быть организован в одном или нескольких проходах, в зависимости от технических характеристик и условий применения.

Рисунок 6.Схема движения теплоносителей в пластинчатом теплообменнике в соответствии с принципом работы

Заключение

В этой статье вы сможете узнать о различных типах теплообменников, их назначении и области применения. В следующей статье пластинчатые теплообменники будут рассмотрены более подробно. Объясняются особенности, типы и различия пластинчатых теплообменников. Чтобы не пропустить, подпишитесь на нашу рассылку и новости в социальных сетях.

Стоит помнить, что кожухотрубные теплообменники в настоящее время активно заменяются пластинчатыми теплообменниками. Это связано с тем, что пластинчатые теплообменники более гибкие и их легче обслуживать.

Если вам необходимо выбрать теплообменник для вашего применения, вы можете ознакомиться с предлагаемыми нами моделями в соответствующем разделе нашего каталога.

Если у вас возникли какие-либо проблемы, свяжитесь с инженером или заполните форму.