Принцип работы теплообменника в системе отопления

Организация схемы движения теплоносителя определяется так, чтобы греющая и нагреваемая среды перемешались по разным сторонам одной пластины. Горячие и холодные каналы расположены через них поочерёдно. Теплообменник – одна из разновидностей рекуперативных аппаратов для обмена тепла.

Как работает теплообменник

В принципах их работы в основе лежит движение теплообмена между двумя средами, для чего необходима контактная пластинка без смешения. На передней и задней плитах теплообменника имеются отверстия, через которые теплопотребитель и теплоноситель поступают в агрегат. Пристенный слой гофрированного типа в условиях потока, движущегося с большой скоростью, постепенно набирает турбулентность. Среды движутся навстречу друг другу с разных сторон пластины, избегая смешения. Пластины, которые расположены параллельно, формируют рабочие каналы. Перемещаясь по ним, каждая среда производит тепловой обмен и покидает внутренние пределы оборудования. Таким образом, пластины – важный элемент теплообменника. Потоки внутри пластинчатого теплообменника проходят по одноходовым и многоходовым схемам в зависимости от технических характеристик и условий решаемой задачи.

Конструкция теплообменника

Конструкция теплообменника для системы отопления состоит из нескольких разборных элементов:

• плиты – статичные и подвижные;
  
• пластины;
  
• направляющие – по ним происходит движение тепла, они имеют округлую форму;
  
• крепления – предназначены для сбора плиты в общую конструкцию.

Существует несколько вариантов пластинчатых теплообменников различных в соответствии с габаритами рам. Данный показатель определяет мощность используемого в системе оборудования и показатель вырабатываемого уровня теплоотдачи. Повысить продуктивность теплообменника достаточно просто: увеличить количество пластин. В зависимости от этого меняются габариты и вес оборудования.

Виды теплообменников

Пластинчатые теплообменники делятся на несколько видов в соответствии с конструктивными особенностями. При организации системы отопления можно выбрать разборный, паяный, сварной или полусварной.

Разборный. В конструкции вторичного разборного пластинчатого теплообменника основную функцию движения тепла от одного теплоносителя к другому выполняет пакет пластин. Они расположены поочерёдно и между ними располагаются плотные прокладки из резины, поэтому вероятность смещения сред полностью исключена. Строение теплоносителя позволяет организовать два контура движения.

Паяный. В основе системы паяного устройства тоже лежит пакет пластин. Но элементы спаяны и разобрать их невозможно. В качестве материала пайки в паяных моделях используют медь и никель. В продаже вы можете встретить никельпаяный и меднопаяный пластинчатые и кожухотрубные теплообменники. Если в качестве носителя тепла в паяных устройствах выступают агрессивные среды, рекомендован никелевый припой.

Полусварной. Пластинчатый вторичный теплообменника оснащено пакетом пластин, которые размещены комбинированным способом:

• пайка осуществляется попарно;
  
• снаружи сдвоенного мини-пакета располагают уплотнения;
  
• затем устанавливают следующий мини-пакет.
  

Конструктивные особенности устройства делают возможным использовать вторичные пластинчатые теплообменники для работы не только с водой, но и с агрессивными средами, а также в охлаждении. Методика сварки позволяет полностью исключить возможность утечки фреона.

Сварные. В этом случае пластины сваривают без уплотнителя. Поток теплоносителя движется по каналу гофрированного типа, а второй поток – по трубчатому. Сварная модель предназначена для работы с предельно высокими параметрами, максимальная температура может достигать 900 °С, а давление – до 100 бар. То же касается и выбора сред в системе, за счёт отсутствия уплотнительных элементов из резины и сварному способу крепления вероятность утечки полностью исключена. Такие паяные устройства предназначены для условий производства.

Теплообменники по типу передачи тепла

Теплообменник используется для передачи тепла от одной среды к другой. Реализация возможна двумя способами:

1. регенеративным. У вторичного пластинчатого устройства есть стенка из материала с высокой теплопроводностью. Она разделяет и препятствует смешению двух циркулирующих сред;
   
2. рекуперативный. Здесь обмен теплом осуществляется на одной поверхности. Жидкие среды теплопроводников вступают с ней в контакт поочерёдно.

Теплообменники по применению

Паяный, полусварной и разборной теплообменник независимо от особенностей своей конструкции работает только благодаря тому, что позволяет осуществить теплообмен между соседними средами без возможности их перемешивания. Пластинчатые модели применяют в сфере ЖКХ для организации индивидуальных систем отопления, в энергетической и других сферах.

Столь широкий выбор вариантов применения и популярность пластинчатых устройств для отопления обусловлены небольшими габаритами теплообменников, работой разных диапазонах давления и их высокой эффективностью, которая в первую очередь обусловлена вихревой циркуляцией вещества носителя тепла. Эта же особенность позволяет полностью исключить вероятность образования накипи на внутренних поверхностях и в целом любого осадка.

Основным элементом вторичного пластинчатого теплообменника являются тонкие стальные пластины. Их распределяют по пакетам.

В основе принципа работы лежит способность передачи тепла от горячей среды к холодной. Поток сред постоянно циркулирует внутри системы под высоким давлением, смешение воды или другого носителя тепла полностью исключено за счёт наличия прокладок из резины, их размещают как раз в зонах возможного контакта. Современные пластинчатые теплообменники эффективны за счёт того, что среды под давлением перемещаются щелевидным каналам, имеющим сложную форму.

В зависимости от сферы применения теплообменники делят на несколько видов:

1. Кожухотрубные. Конструкция установки  - трубы, собранные в единую связку. Для соединения используется элемент в виде решётки. Фиксация происходит методом сварки и спайки.
   
2. Пластинчатые. Данный вариант устройства отопления – конструкция из пластин. Он имеет определённые размеры и соединяется методом сварки.
   
3. Витые. Конструкция для отопления состоит из змеевиков. Теплоноситель передвигается по системе изогнутых труб, помимо контура проходит и через всё устройство.
   
4. Спиральные. Используют листы стали, согнутые в спираль.
   
5. Водяные и воздушные отопительные приборы.
   

Вообще вариантов теплообменников очень много, но представленные в списке, являются самыми распространенными. Наибольшей популярностью пользуются пластинчатые теплообменники. В первую очередь рекомендуется изучить их особенности.

Теплообменники по направлению движения сред

Эффективность работы пластинчатого теплообменника основана не только на особенностях конструкции устройства, но и на направлении движения потока сред под давлением:

1. сонаправленный поток. Теплоноситель, например, вода движется по контуру в одном направлении. Это неплохой вариант обмена теплом, однако, на выходе теплообмен завершится и оба потока будут иметь одинаковую температуру. Если характеристики потоков в системе различаются, то равновесие наступит раньше, то есть теплообмен завершится ещё в контуре;
   
2. противонаправленные потоки в отопительной системе. Потоки движутся в противоположных направлениях, что позволяет обеспечить оптимальный показатель обмена теплом на всем протяжении движения. После прохождения всего контура системы температура нагреваемой воды или другой среды будет равна температуре теплоносителя на входе и наоборот.

Определиться с выбором, какая именно модель вам нужна, бывает непросто. Разумно обратиться с этим вопросом к специалисту.

Теплообменники по типу взаимодействия сред

В зависимости от используемого типа взаимодействия сред вторичные теплообменники делятся на:

1. поверхностные. Среды не смешиваются, а их контакт в контуре происходит через специальную поверхность. Если это пластинчатая модель, то используются пластины, а в кожухотрубных используют трубки;
   
2. смесительные. В некоторых случаях теплообмен осуществляется путём смешивания сред. В качестве примера такого устройства можно привести градирни. Их применяют на производстве для охлаждения воды в большом объёме с использованием потока воздуха. К ним относятся паровые барботеры, сопловые подогреватели, градирни, барометрические конденсаторы.

Сферы применения теплообменников

Пластинчатые и кожухотрубные теплообменники используют везде. Это незаменимые устройства в газовой, холодильной, нефтехимической, нефтеперерабатывающей сфере. От предполагаемых условий использования зависит конструкция оборудования:

• пищевая промышленность. Оборудование незаменимо в процессе производства молочных продуктов, сахара, растительных масел и алкоголя;
• металлургия. Применение отопительных пластинчатых теплообменника обусловлено необходимостью в охлаждении. В процессе работы печи системы гидравлики и другие функциональные элементы нагреваются, поэтому становится обязателен монтаж пластинчатого паяного, сварного, спирального теплообменника;
• судостроение. Используется в системах тоже в качестве источника охлаждения. Для охлаждения двигателя в контуре может быть использована даже морская вода. Возможно применение в системе отопления, но обычно на больших судах;
  
• коммунальное теплоснабжение. Отопительный вторичный пластинчатый или кожухотрубный теплообменник идеально подходит под нагрев воды в системе отопления. Требуются пластины из антикоррозийной стали.
  

Пластинчатые модели, соединенные путём сварки или просто сборные, – это самый удобный, эффективный и в целом выигрышный вариант теплообменника. Они простые с точки зрения монтажа и установки, не требуют специального ухода, в случае поломки и выхода системы из строя вы с лёгкостью найдёте мастера способного её починить. Этот вариант обустройства системы отопления выбирают для обеспечения теплом и жилых зданий, и коммерческих объектов.

Поделиться с друзьями: