Содержание

Введение

Что такое теплообменник? Отвечая на данный вопрос, можно определить его как устройство или технологию, внутри которой происходит явление теплообмена между 2 средами, обладающими разным показателем температурного состояния.

В соответствие с принципом работы, теплообменники можно разделить на 2 вида:

В рекуператоре движущиеся носители тепла разделяются стеной. Сюда причисляют преобладающее количество теплообменников с самыми различными типами конструкции. В группу регенеративных устройств входят теплообменники, у которых теплоносители в горячем и холодном состоянии находятся поочередно в непосредственном контакте с одной общей поверхностью. Тепло начинает накапливаться в стене, если она контактирует с горячим носителем тепла и может отдаваться в ходе контакта с холодным. Примером может послужить кауперная доменная печь.

Отвечая на вопрос о том, что такое теплообменник, стоит упомянуть и область его применения. В первую очередь они важны в технологическом процессе переработки нефти, а также в нефтехимических, химических, атомных, холодильных, газовых и т. д. отраслях человеческой промышленной деятельности. Энергетика и коммунальное хозяйство также не обходятся без них.

Из каких материалов изготавливают теплообменники

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

Отзывы потребителей о выборе и расчете теплообменника

Пластинчатый теплообменник системы ГВС должен быть подобран и рассчитан с помощью программного обеспечения. Как утверждают пользователи, при этом должны быть учтены некоторые основные параметры, среди них исходная температура теплоносителя, необходимая температура нагрева жидкости, а также расход нагреваемой среды. В роли греющей среды, которая будет протекать через пластинчатый теплообменник, предназначенный для систем горячего водоснабжения, может выступить вода, ее температура достигает 95 или 115 градусов. Если речь идет о паре, то его температура достигает 180 градусов. Это будет зависеть от разновидности используемого котельного оборудования. Пользователи подчеркивают, размер и количество пластин должно быть подобрано таким образом, чтобы вода на выходе обрела максимальную температуру в пределах 70 градусов или меньше.

Устройство и принцип работы теплообменника для систем отопления

Что такое теплообменник в системе отопления?

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

Что такое теплообменник?

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

Виды теплообменников

Различают несколько видов данного устройства. Все теплообменники делятся на:

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

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

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

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

Из каких материалов изготавливают теплообменники

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

Принцип работы теплообменника

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

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

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

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

Теплообменник состоит из трех групп пластин:

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

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

Внешний вид устройства

На любом теплообменнике нанесены технические характеристики:

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

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

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

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

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

Установка теплообменника

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

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

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

Очень важный момент при монтаже — это диаметр подключения, потому что прибор довольно компактный. В нем небольшой объем теплоносителя. Зазор между пластинами минимальный. Желательно брать такого же диаметра, который нам нужен, или больше. Например, 1 дюйм подключения. Лучше брать с запасом уровень мощности теплообменника. На габариты это не влияет.

Буквально больше на один или два сантиметра. Но зато скорость теплосъема  значительно увеличивается. Особенно это важно в системах, где теплоэлектростанция дает небольшую температуру. Например, при максимальной подаче температуры воды равной 65-70 °C, надо учесть данный факт, чтобы снять с теплоносителя максимально возможное количество теплоэнергии.

В каких сферах используется теплообменник

Сфера использования теплообменников очень обширная:

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

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

Использование разного вида рабочих сред

Грамотно подобранный теплоноситель способен значительно повысить производительность работы.

Водяной пар

Одним из широко распространенных теплоносителей является перегретый (насыщенный) водяной пар. Он обладает рядом достоинств: высокая интенсивность теплоотдачи, легкое транспортирование по трубам, возможность регулировать температуру. Чаще всего данный вид теплоносителя применяют в технологических процессах с многократным испарением, когда выпариваемый продукт направляется в подогреватели или другие выпарные установки.

Горячая жидкость

Не менее распространены в качестве агентов, циркулирующих по теплообменнику – горячие жидкости и вода. Они отличаются менее интенсивным подогревом и стабильно снижающейся температурой носителя.

Для пара и воды характерен один значительный недостаток: с повышением температуры происходит резкий рост давления в системе. На пищевых производствах аппараты не могут работать при температуре выше 160°С.

Масляный раствор

Масляный обогрев целесообразен в консервной промышленности, он позволяет эксплуатировать теплообменник при 200°С.

Горячий воздух и газ

Газ и горячий воздух (максимальная температура 300-1000°С) используются в сушильных устройствах и печах. Газообразные вещества имеют много недостатков: их трудно транспортировать и контролировать по температурному параметру, они обладают низким коэффициентом теплообмена, а топочные газы сильно загрязняют поверхность теплообменника.

Особенности устройства теплообменника газового котла

Одно из важнейших мест в отопительной схеме занимает устройство теплообменника газового котла. Но далеко не все потребители знают, в чем состоит его функция.

Между тем, именно от этого компонента, а также от правильности его встраивания в отопительную цепь, во многом зависит эффективность работы всей системы.

Функциональное назначение в газовом котле

Основное назначение любого обменника тепла — это, во-первых, передача тепловой энергии от источника нагревания (чаще всего, от газовой горелки) к теплоносителю (как правило, воде в замкнутом или незамкнутом контуре) и, во-вторых, передача тепла от одного теплоносителя, разогретого до нужной температуры, к другому, холодному, теплоносителю.

По способу передачи тепловой энергии от источника тепла к технической жидкости различают 3 основных вида термообменников.

При участии первичного, состоящего из медных трубок и пластин, осуществляется передача тепла от сгорающего в горелке газа к жидкому теплоносителю. Используется в основном в контуре отопления помещений.

Вторичный обменник передает тепло от нагретого (в первичном термобменнике) носителя непосредственно к нагреваемой среде. Представляет собой пластинчатое устройство, предназначенное для подогрева воды из водопроводной системы дома.

Третий вид обменника тепла — совмещенный битермический, осуществляет двойной обмен теплоносителей. Чаще всего на практике применяются двухконтурные (с первичным и вторичным обменниками тепла) котлы, реже — одноконтурное (только с первичным термообменником) отопительное оборудование.

Принцип работы первичного и вторичного устройств в двухконтурном отопительном котле

В схеме двухконтурного котла первичный теплообменник «отвечает» за работу отопительного контура.

Указанный обменник  получает тепло от горелки. Благодаря трехходовому перепускному клапану нагретая вода, циркулирующая в системе за счет гидропомпы, не попадает во вторичный теплообменник, а направляется исключительно по отопительному контуру. Жидкость, остывшая в процессе отдачи тепла помещениям, возвращается в нагревательный котел по обратной линии.

Вторичный обменник тепловой энергии включается в циркуляцию нагретой воды в том случае, если нагретая жидкость или перенаправляется в систему горячего водоснабжения (ГВС) с одновременным отключением отопительного контура, или проходит одновременно по системам отопления и ГВС. В первом случае клапан, перекрыв отопительный контур, пускает течение воды от первичного теплообменника к вторичному устройству.

Внутри данного термообменника проходит трубопровод, по которому в нагреватель поступает холодная вода из общей водопроводной сети. Проходя через толщу жидкости, разогретой до заданной температуры, холодная вода, в свою очередь, нагревается и в таком виде попадает уже в систему горячего водоснабжения.

Некоторые моменты профилактики

Для качественной работы двухконтурного котла надо обеспечить следующее:

  1. На входе в котел трубопровода холодного водоснабжения следует устанавливать фильтр, препятствующий загрязнению теплообменника.
  2. Чтобы замедлить образование накипи в трубопроводе, надо отрегулировать нагрев воды в ГВС не выше 45-50°С.
  3. Выполнять капитальную очистку теплообменников раз в 3-7 лет. Если вода слишком жесткая, чистить устройство не реже одного раза в 3 года.

Если эти требования будут соблюдены, потребитель может рассчитывать на долгую и надежную работу оборудования.

Особенности водяной отопительной системы

Принцип функционирования водяной отопительной системы построен на физических законах. Подогретый теплоноситель поднимается, охлажденный – спускается. Иными словами, лучшая циркуляция жидкости в системе отопления будет при большой температурной разнице выхода и возврата в котел теплоносителя. Оптимальная разница 25°.

Чтобы знать, как правильно сделать отопление в частном доме, необходимо ознакомиться со следующими правилами.

  • Установка котла должна быть выполнена на 2 метра ниже уровня трубной системы и батарей, в самой нижней точке отопительного контура;
  • При необходимости следует провести теплоизоляцию стояка, по которому жидкость поднимается в помещения;
  • при естественном циркуляции теплоносителя длина труб должна быть менее 30 метров;
  • для одноэтажного строения с естественным движением теплоносителя необходимо выполнить обратку с уклоном;
  • для многоэтажных строений необходимо устанавливать дополнительно насосное оборудование.

Как изготовить самодельный теплообменник

Теплообменник для системы отопления своими руками

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

Теплообменник для системы отопления своими руками

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 для системы отопления своими руками

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.

  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.

Теплообменники для систем отопления

Теплообменники для отопления предусмотрены для обмена теплом между двумя контурами с горячей и холодной водой. Они используются в системах отопления, где передают тепло теплоносителю благодаря более высокой температуре греющей среды. Незаменимость таких теплообменников проявляется в частных домах, где собственное отопление. После установки этих приборов подача от отопительной системы и теплосети становятся раздельными. По разные стороны к аппарату подключаются контур внутренней системы и труба с горячим теплоносителем. Теплообменный аппарат может подключаться как напрямую, так и параллельно.

Пластинчатые теплообменники для систем отопления

Наиболее популярны в блочных ТП независимого отопления пластинчатые теплообменники. В его основе лежит комплект пластин, перфорированных штамповкой, для расширения площади теплового обмена и создания каналов, по которым происходит движение воды. Пластины собраны в пакет, на последней неподвижной плите есть патрубки входа и выхода теплоносителя греющей и нагреваемой среды, в которые и выведены каналы из пластин.

Конструкция теплообменника для отопления

Теплообменник для отопления состоит из 2-ух стальных плит с патрубками, которые объединяются с помощью направляющих и винтовых шпилек. Гофрированные пластины и уплотнители стягиваются между плитами. Чтобы регулировать количество пластин, одна из пластин сделана подвижной. Место между прилегающими пластинами поочерёдно наполняется холодным и горячим теплоносителем, а непроницаемость системы обеспечивается уплотнителями. Малогабаритные размеры устройства гарантируют высокую эффективность, так как рельефная поверхность обеспечивает увеличение площади теплообмена.

Преимущества и недостатки

— лёгкость в установке;

— небольшие габаритные размеры;

— простота сервисного обслуживания;

— возможность изменить отапливаемую площадь;

— высокая эффективность с экономией энергии;

— продолжительный период работы;

Читайте также:  Топлива. Высшая теплотворная способность — таблица. (Удельная теплота сгорания). Высшая / низшая теплотворная способность — пояснения.

— определённые лимиты при использовании по максимальному давлению и температуре;

— необходимость рассчитывать каждое устройство персонально под заданные характеристики;

— восприимчивость к качеству теплоносителя и присутствию примесей;

Делаем своими руками

Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.

Изготовление пластинчатого теплообменника

пластиничный теплообменник

Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка;
  • 2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
  • плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
  • электроды;

Процесс сборки:

  1. Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
  2. Затем, из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
  3. Рифлёные квадраты свариваются друг с другом, полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
  4. В итоге, получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.
  5. В том случае, когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм – 2 шт; 300 *30 мм – 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
  6. В каждом из коллекторовделается отверстие, к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
  7. Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной – в верхней.

Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.

Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.

Теплообменник такой конструкции можно использовать для передачи тепла от одной жидкости, к другой. Для этого на открытые части пластин приваривается с 2 сторон стальная рубашка с патрубком вышеописанной конструкции.

Чертеж:

чертеж пластиничного теплообменника

Изготовление водяного теплообменника для печи

Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.

Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
  • труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
  • стальной лист толщиной 4 мм;
  • сварочный аппарат;
  • электроды;
  • газовый резак;
  • белый маркер;

Процесс изготовления:

  1. Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
  2. Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
  3. В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
  4. Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
  5. Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних “блинов”. Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
  6. Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней – осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.

Воздушный теплообменник

Воздушный теплообменник – это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.

Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.

Труба в трубе

теплообменник труба в трубе

Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.

Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • электросварка;
  • электроды;
  • болгарка;
  • труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
  • труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
  • стальной лист толщиной 4 мм;

Процесс изготовления:

  1. Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
  2. Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
  3. В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.

Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.

При подключении такой системы, как правило, теплообменник располагается в горизонтальной плоскости, а циркуляция жидкостей для повышения КПД осуществляется разнонаправлено.

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника труба в трубе:

чертеж теплообменника труба в трубе

Какие есть виды теплообменников ГВС?

В зависимости от емкости бака, как правило используются разные теплообменники, благодаря которым вы можете рассчитывать на более быстрый и экономичный нагрев всей воды до заданной температуры. Рассмотрим основные виды таких устройств и их особенности.

Теплообменник ГВС с змеевиком

Это относительно простая конструкция, в которой роль нагревательного элемента играет змеевик, заполненный установочной водой и часто имеющий довольно сложную форму, что облегчает ускорение процесса нагрева воды. Катушка чаще всего устанавливается в нижней части резервуара, но бывает, что производители устанавливают катушку вертикально, чтобы вода во всем объеме котла имела одинаковую температуру.

Теплообменник с двумя змеевиками

Это более усовершенствованная модель со змеевиком, за исключением того, что в этом случае вместо одного устанавливаются два змеевика. Все дело в том, что одну катушку нельзя удлинять до бесконечности — содержащаяся в ней вода течет, отдавая тепло, поэтому эффективность очень длинной катушки будет относительно низкой. Для этого в больших резервуарах установлены две катушки, что сокращает время нагрева используемой воды.

Этот тип решения, также известный как двухвалентный резервуар, используется в установках с более чем одним источником тепла.

Теплообменник горячей воды для теплового насоса

Такие устройства могут быть, в принципе, оснащены и змеевиком, в то время как иногда его отличает другой способ подключения — все будет зависеть от того, как тепловой насос и базовый котел работают вместе.

Теплообменник ГВС с нагревателем

В этой конструкции, помимо установки нагревательного элемента, также установлен электрический нагреватель. Это полезное решение, которое сокращает время ожидания появления горячей воды, если нагрев воды для установки потребует длительного ожидания.

Важно отметить, что нагреватель может работать в любое время и автоматически отключается при достижении определенной температуры. Хотя электричество не является дешевым источником тепла, установка обменников данного типа иногда имеет смысл.

Конструкция и монтаж

Нагревательный элемент может быть выполнен в виде регистра – решетки из гладко сваренных труб. Это наиболее распространенная конструкция. Однако ее можно упростить, сделав в виде бака, в форме цилиндра или прямоугольника. Основное условие – достаточная площадь для осуществления процесса обмена жидкости.

При изготовлении нагревательного элемента требуется соблюдение следующих правил:

  1. Во избежание закипания воды внутренний объем труб должен быть не менее 50 мм.
  2. Металл не должен прогорать, поэтому его рекомендуемая толщина составляет минимум 3 мм.
  3. При нагреве металл имеет способность расширяться, этот момент следует учесть, предусмотрев расстояние между стенами топки и нагревательным элементом.

Процесс установки нагревательного элемента состоит из нескольких простых действий:

  • на дно топочной емкости печи уложить теплообменник;
  • в печи предусмотреть отверстия для труб.

Далее следует соединить нагревательный элемент с отопительной системой и запустить воду.

Типы рекуперативных теплообменников

Большим спросом на сегодня пользуются рекуперативные теплообменные устройства. Соглас
но конструкционному исполнению выделяют следующие виды представленных агрегатов:

Кожухотрубный

Кожухотрубный аппарат
Это устройство, представляющее собой пучки труб, приваренные к кожуху и прикрепленные к трубным решеткам при помощи болтов.
Движение первого носителя тепла в межтрубном пространстве осуществляется через присутствующие на корпусе штуцера. Другой теплоноситель течет по трубам. На корпусе или крышке представленных устройств присутствуют перегородки.
В целях повышения отдачи тепла трубы подвергают процессу оребрения методом накатки или навивки ленты.

Погруженный

Его конструкция предполагает погружение одного теплоносителя в емкость с другим. Такие устройства характеризуются дешевизной и простотой.

Движение воды в межтрубном пространстве происходит с малой скоростью, результатом чего становится малая теплоотдача.

Теплообменные устройства типа «труба в трубе»

Состоит из нескольких звеньев, расположенных друг над другом и соединенных между собой. Каждое звено представляет собой конструкцию из вставленных друг в друга труб, между которыми и происходит теплообмен.
Их целесообразно эксплуатировать при высоких показателях давления и небольших расходах воды в системе.

Выбираете алюминиевые радиаторы для дома? Узнайте подробнее о технических характеристиках алюминиевых радиаторов отопления.

Как выбрать тепловой насос вы можете узнать тут

Электрические котлы отопления https://klimatlab.com/otoplenie/elektrokotly/elektricheskij-kotel-dlya-otopleniya-chastnogo-doma.html

Оросительный

Состоит из нескольких рядов труб, расположенных одна над другой, по наружной поверхности которых тонкой пленкой стекает охлаждающая их вода

Его активно применяют в холодильных установках, так как они выступают в роли конденсаторов.

Графитовый

Конструкция теплообменного устройства предполагает наличие блоков из графита, уплотненных между собой при помощи прокладок из резины и
зафиксированных крышками.
Графит считается прекрасным проводником тепловой энергии. Для устранения пористости происходит его обработка специальными составами.

Используется для химически агрессивных жидкостей.

Пластинчатый

Это устройство изготовлено из пластин, поверхность которых отштампована специальным методом. Результатом такой работы становится образование каналов, по которым движется теплоноситель. Между собой пластины уплотнены.
Процесс изготовления такого устройства отличается своей простотой, его легко чистить, он обладает высокой теплоотдачей. Минус – не выдерживает высокое давление.

Пластинчато-ребристый

Состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности — насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

Предназначены для теплообмена между неагрессивными жидкими и газообразными средами в интервале температур от плюс 200 °C до минус 270 °C.

Обладает малым весом и размерами, высокой прочностью и жесткостью.

Оребренно-пластинчатый

Его конструкция предполагает наличие оребренных панелей маленькой толщины, производство которых происходит при помощи высокочастотной сварки.
Благодаря такой конструкции и применяемым материалам удается достичь высокого температурного режима теплоносителя, малого гидравлического давления, высокого КПД, продолжительного срока эксплуатации, низкой стоимости.

Целесообразно его использовать при утилизации тепла газов.

Спиральный

Оснащен двумя каналами, которые навиты в форме спирали около основной разделительной перегородки. Их цель – нагрев и охлаждения жидкостей, обладающих высоким показателем вязкости.

Теплообменник из алюминия своими руками. Пошаговая инструкция, как сделать самостоятельно

Изготовить теплообменник можно самостоятельно своими руками, затраты на производство будут минимальными, при этом сам агрегат по своим эксплуатационным характеристикам ничем не будет уступать заводских аналогам.

Для сборки теплообменника понадобится:

  • алюминиевые и стальные трубки;
  • сварочный аппарат;
  • дрель по металлу.

На схеме вы можете посмотреть наиболее популярную конструкцию для теплообменника, которую легко изготовить дома.

Важно! Все указанные размеры носят рекомендованный характер, вы можете менять их в зависимости от ожидаемых характеристик устройства. Процесс сборки по чертежу включает в себя следующие этапы:. Процесс сборки по чертежу включает в себя следующие этапы:

Процесс сборки по чертежу включает в себя следующие этапы:

Монтаж теплообменных труб между двумя листами алюминия либо нержавеющей стали. Располагать трубки желательно в шахматном порядке, достаточно будет сделать пять трубок в верхнем и нижнем углу, а также 4 трубки в среднем ряду. Приварку проще всего осуществлять с помощью сварочного аппарата.
Из четырех отрезов металла собирается корпус теплообменника. Учитывайте, что в верхней части должно иметься специальное отверстие для присоединения трубы для отвода продуктов горения, в нижней части корпуса привариваются ножки для устойчивости.
Для лучшего обмена теплого воздуха внутри палатки желательно оборудовать теплообменник вентилятором

Использовать можно любой кулер от компьютера, обратите внимание на то, что для питания вентилятора нужно будет дополнительно приобрести аккумулятор подходящей емкости.
Проверка работоспособности оборудования. Если при первом запуске чувствует неприятный металлический запах, не стоит паниковать металл должен прогореть. Через 2-3 запуска запах пропадет.

Через 2-3 запуска запах пропадет.

Самодельное устройство можно использовать с газовыми горелками либо оборудовать его по типу печи с дополнительной камерой для загрузки сухого топлива.

Источники

  • https://okno-pro.ru/kotel/teploobmennik-dlya-doma.html
  • https://eurosantehnik.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-teploobmennikov-dlya-sistem-otopleniya.html
  • https://bulding.ru/gas/heating-a-private-house-through-a-heat-exchanger-what-is-a-heat-exchanger-for-hot-water-their-types-and-uses.html
  • https://tepliysezon.com/chto-takoe-teploobmennik-v-sisteme-otopleniya/
  • https://bmi-rus.ru/stroitelstvo/zachem-nuzhen-teploobmennik-v-sisteme-otopleniya.html
  • https://dymohod-msk.ru/teploobmennik-eto/
  • https://odstroy.ru/teploobmenniki-dla-otoplenia-doma-svoimi-rukami-podklucenie-vodanye-vozdusnye/
  • http://teplosten24.ru/teploobmennik-dlya-sistemy-otopleniya-svoimi-rukami.html
  • https://fichten-haus.ru/materialy/kak-izgotovit-teploobmennik-svoimi-rukami.html
  • https://karniz-dv.ru/kotly/effektivnyj-teploobmennik.html
  • https://tvoya-stroika.ru/tehnika/teploobmennik-dlya-chastnogo-doma.html
  • https://klimatlab.com/otoplenie/sistema/teploobmennik-dlya-otopleniya.html
  • https://saucyintruder.org/teploobmenniki-dla-otoplenia-svoimi-rukami/

[свернуть]
Adblock
detector