Обмен через пальто или тарелку?

  1. Пластинчатые теплообменники
  2. Когда и где использовать пластинчатые теплообменники?
  3. А трубчатые или кожухотрубные теплообменники?
  4. Когда и где использовать трубчатые теплообменники?
  5. Кожухотрубные теплообменники
  6. Самый популярный
  7. Где использовать?

На рынке существует множество различных конструкций теплообменников. Это огромное разнообразие только доказывает, что универсального обменника на самом деле не существует. В этой статье я остановлюсь только на двух типах теплообменников, наиболее часто используемых в системах водяного отопления зданий.

Пластинчатые теплообменники

Теплообменник представляет собой устройство, задачей которого является передача тепла между двумя его носителями, то есть веществами, которые находятся в жидком или газообразном состоянии. Они обычно состоят из двух пространств, разделенных материалом, который является хорошим проводником тепла. Этот материал обычно представляет собой пучок металлических пластин в пластинчатом теплообменнике или пучок металлических труб в трубчатом теплообменнике. Давайте подробнее рассмотрим, чем характеризуется тот или иной тип теплообменника, определяемый спецификой его конструкции.

В пластинчатом теплообменнике происходит теплообмен между двумя жидкостями через стенку специально профилированной пластины. Они изготавливаются как разборные (на болтах) или несъемные, паяные (Cu, Ni) или сварные. Материал панелей может быть нержавеющая сталь, кислотостойкая сталь, титан, сплавы титана и палладия, никель. Доски обычно имеют V-образное тиснение (так называемая елочка). Пластины, примыкающие друг к другу, имеют перевернутый рисунок тиснения, образуя сеть пересекающихся каналов, в которых текучие среды протекают в противотоке. Специальное профилирование нагревательных пластин обеспечивает высокую турбулентность потока. Это обеспечивает очень эффективный теплообмен и предотвращает накопление грязи внутри теплообменника. Изменяя количество пластин, тип штамповки на пластинах и расположение каналов в теплообменнике, устройство можно точно настроить в соответствии с индивидуальными потребностями получателя.

Когда и где использовать пластинчатые теплообменники?

Благодаря форме кубовидной формы и небольшим размерам, обусловленным большим коэффициентом теплопередачи, их легче интегрировать в ограниченное пространство, в частности на небольшой высоте. Их преимущество заключается в простоте сборки и разборки благодаря расположению всех соединительных разъемов на одной стороне и в одной плоскости. Эти теплообменники легко очищаются химически, а также механически скручиваются. Они характеризуются высокой устойчивостью к изменениям давления и температуры благодаря высокой гибкости как тонкостенная конструкция. В пластинчатых теплообменниках есть возможность быстрого обнаружения утечек.

В случае утечки смешивание теплообменных жидкостей не происходит. Они соответствуют самым строгим гигиеническим стандартам. Пластинчатые теплообменники характеризуются самоочищающимися свойствами, возникающими в результате повышенной турбулентности потока и отсутствия мертвых зон в потоке. Вы можете легко и точно изменить поверхность теплопередачи, добавив или удалив пластины. Из-за малой теплоемкости материала теплообменника, малой толщины перегородок большое значение имеет точность определения рабочих температур. Пластинчатые теплообменники характеризуются высокой динамикой работы. Температура нагреваемой жидкости изменяется почти сразу же при изменении расхода или температуры нагревающей жидкости. Таким образом, эти теплообменники хорошо работают в проточных водонагревателях с подогревом или в современных насосных системах отопления с малой мощностью.

А трубчатые или кожухотрубные теплообменники?

В трубчатом теплообменнике (например, труба в трубе) или трубчатой ​​оболочке (например, JAD) теплообмен происходит между двумя жидкостями через стенку, которая является поверхностью трубы или пучка труб внутри корпуса, составляющих корпус теплообменника. Трубы трубчатого теплообменника могут быть выполнены из меди, латуни, сплавов CuNi, нержавеющей стали, кислотостойкой стали, титана. То же самое относится и к мантии и голове. Соединительные сопла, расположенные с обеих сторон головки, изготовлены из нержавеющей стали, титана или углеродистой стали. Трубчатые теплообменники выполнены как одноэлементные или многоэлементные. Разнообразие типов позволяет выбирать теплообменники в широком диапазоне давлений, температур и потоков.

Когда и где использовать трубчатые теплообменники?

Благодаря сборке теплообменников в вертикальном положении, трубчатые теплообменники экономят пространство при условии, что высота монтажного пространства будет подходящей для подачи труб под патрубки теплообменника. Поверхность обмена может быть изменена путем добавления последовательных теплообменников, но не так легко и точно, как в пластинчатых теплообменниках. Модульная структура обеспечивает использование прокладок на соединениях модулей, которые подвергаются процессам разложения и старения (самый слабый элемент системы). Отдельные модули являются несъемными, поэтому их можно чистить только химически. Эти теплообменники хорошо переносят большие перепады давления с обеих сторон перегородки. Они выдерживают гидравлическое воздействие. Они характеризуются большой логарифмической разностью температур и разным ходом фактора с обеих сторон.

Они отлично подходят для теплообмена между жидкостями с большой разницей в теплоемкости или с большой разницей в плотности. Они могут использоваться в установках с динамическими рабочими характеристиками, но из-за большей емкости в пространстве корпуса и градации, кратной мощности одного модуля, изменение температуры показывает большую инерцию, чем в пластинчатых теплообменниках. Трубчатые теплообменники являются идеальным решением в паровых системах. Они также хорошо работают в системах, где происходит изменение концентрации одной из жидкостей (конденсатор, испаритель), а также когда существует небольшая разница температур между теплообменными жидкостями (труба в трубе).

Большие поперечные сечения каналов (труб) обеспечивают устойчивость трубчатого теплообменника к твердым загрязнителям, переносимым в жидкости. Однако в пространстве мантии из-за более низкой скорости потока могут происходить естественные осадки и осаждение примесей в нижней части. В случае разрыва трубы он может быть легко герметизирован в днищах сит, а в аварийной ситуации может работать теплообменник со слегка уменьшенной площадью теплообмена. Трубные теплообменники более привлекательны с точки зрения цены благодаря более простой технологии производства.

В заключение хочу отметить, что оба типа теплообменников, как пластинчатых, так и трубчатых, успешно используются в системах центрального отопления, горячего водоснабжения, солнечных, геотермальных, теплообменных системах в промышленных процессах, в качестве конденсаторов и испарителей в насосах. охладители тепла и жидкости, в промышленных системах охлаждения (маслоохладители) и охлаждения. Поэтому выбор конкретного типа теплообменника должен быть хорошо продуман и проанализирован, чтобы использовать характеристики теплообменников, важные для пользователя.

Кшиштоф Петикевич, Danfoss Poland Sp. z o. o

Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубные теплообменники, благодаря возможности использования различных материалов и конструкций, позволяют получить наиболее оптимальные условия теплообмена даже в самых сложных средах и рабочих параметрах.

В конструкции теплообменников чаще всего используется сталь - из углеродистой стали, нержавеющей стали и кислотостойких сталей с низким содержанием углерода (таких как AISI 304L, 316L, 316Ti, 321L), вплоть до сплавов типа Duplex или Hastelloy. В некоторых обменниках также используются титановые трубки, медные или алюминиевые сплавы. Трубчатые теплообменники позволяют подбирать материал в соответствии с конкретными условиями эксплуатации, средой или рабочими параметрами, а также находить «золотую середину» между ценой и температурой или стойкостью к эрозии.

Соединение отдельных элементов теплообменника осуществляется сваркой, а не пайкой, что при соответствующей технологии значительно повышает устойчивость к высоким давлениям и температурам. Также возможно изготовление теплообменника со съемной катушкой (например, для облегчения периодической очистки) и использования смотровых и сервисных отверстий в виде заглушек и люков. Разобранные элементы обычно крепятся болтами с помощью фланцевых соединений.

Самый популярный

Наиболее популярные типы кожухотрубных теплообменников стандартизированы и описаны Ассоциацией производителей трубчатых теплообменников и известны как типы TEMA. Из них BEU (так называемые U-образные трубки) и BEM (с прямыми трубками) являются наиболее распространенными типами. Конечно, помимо ассортимента TEMA, мы можем найти на рынке другие трубчатые конструкции, более или менее отличающиеся от предлагаемых технических характеристик, например, теплообменники типа JAD или теплообменники с прямыми трубами. Также можно использовать множество дополнительных модификаций, улучшающих работу теплообменника в определенных условиях, например, двух- или четырехпоточные теплообменники, которые могут увеличивать скорость среды в трубах, или использование гофрированных или ребристых труб, позволяющих турбулентный поток среды при более низких скоростях потока и увеличивающих поверхность теплообмен.

Благодаря широкому выбору материалов и типу конструкции трубчатые теплообменники идеально подходят для применений, где другие теплообменники выходят из строя. Специальные приложения этих обменников:

  • Теплообменники с прямыми трубами, обычно называемыми бассейновыми, которые обеспечивают низкие потери давления при очень высоких скоростях потока
  • Фармацевтические вспомогательные вещества - обеспечение высокой стерильности работы и безопасности при теплообмене. Благодаря возможности использования труб с низкой шероховатостью, возможно полное опорожнение теплообменника под действием силы тяжести. Благодаря этому риск отложения опасных веществ, брожения или реакции с окружающей средой сводится к минимуму.
  • Теплообменники со средней и высокой теплообменной способностью - используются там, где производство пластинчатых теплообменников более не выгодно из-за технологических ограничений и высоких производственных затрат по сравнению с трубчатыми теплообменниками.
  • Теплообменники для работы с маслами или другими вязкими и плотными средами - благодаря выбору подходящего диаметра и длины трубы обеспечивают достаточный теплообмен при падении давления в теплообменнике.
  • Теплообменники взаимодействуют с сильно загрязняющими средами - благодаря возможности выбора диаметра трубы обеспечивают свободный поток среды с твердыми частицами заданных размеров. В случае отложений, используя подходящую конструкцию, можно легко очистить трубы и теплообменник.
  • Обменники, взаимодействующие с морской водой и агрессивными средами - благодаря использованию соответствующих материалов становятся устойчивыми к коррозии или факторам, вызывающим эрозию материала (например, при ударе высокой скорости пара молекулами воды или средами с мелкими твердыми частицами, такими как песок).
  • Конденсаторы и испарители в больших чиллерах - благодаря возможности использования высокопроизводительных винтовых компрессоров, некоторые холодильные контуры, которые достигают высокой мощности, требуют большей поверхности теплообмена в конденсаторах и испарителях, чем те, которые могут быть предложены пластинчатыми теплообменниками. Наиболее распространенными являются трубчатые теплообменники в устройствах, работающих с хладагентом R134a.
  • Теплообменники, работающие при высоких температурах и давлениях - правильный выбор материала и технологии сварки позволяет теплообменнику работать в экстремальных условиях.

Где использовать?

С несомненными преимуществами трубчатых теплообменников иногда выигрывают более дешевые и более компактные паяные или винтовые теплообменники. Примерами являются тепловые подстанции малой мощности и другие применения, где присутствуют низкие скорости потока и низкие агрессивные и чистые среды, такие как растворы этилена или пропиленгликоля или вода. Паяные пластинчатые теплообменники также более популярны в небольших контурах фреонового охлаждения, в которых используются поршневые или спиральные компрессоры.

Поэтому выбор теплообменника зависит, в частности, от рабочих параметров и типа среды. В случае экстремальных температур, давления или агрессивных сред обычно не возникает проблем с указанием соответствующего типа теплообменника. При стандартных применениях следует обратить внимание на явление большого увеличения потерь давления при увеличении скорости потока, происходящее в больших масштабах в пластинчатых теплообменниках. Это явление может привести к ситуации, когда покупка подходящего насоса, необходимого для преодоления высокого сопротивления потока в теплообменнике, перевесит стоимость всей установки. Хотя мы будем платить намного дешевле за пластинчатый теплообменник, общая стоимость установки будет увеличена на стоимость соответствующего насоса.

Давид Чвяльковски, Secespol sp. Z o. O

На рынке существует множество различных конструкций теплообменников

Новости
Строим Баню своими руками
Прежде чем начинать строить баню своими руками нужно выбрать материал, из которого её будем строить. Самая теплая баня получается из камыша и глины. Баня из деревянных бревен или из кирпича также очень

Как построить баню дешево своими руками
Баня является излюбленным местом отдыха для многих. Ее самостоятельно можно соорудить на дачном участке или на территории собственного дома. Постройка такого строения – процесс довольно продолжительный

Баня своими руками: основные рекомендации
Любовь к бане у русского человека передается из поколения в поколение и уже заложена в самих генах. Многие из нас, будучи еще совсем детьми, парились в баньке со своими отцами и дедами, а, повзрослев,

Как правильно построить баню своими руками: инструкции, фото, видео и полезные советы
Каждый второй, а может быть и первый, мечтает о бане. Это место для отдыха, расслабления и очищения. И конечно, эпицентр оздоровления, источник целительной силы и энергии. Многие задумываются о том,

Русская баня своими руками – от проекта до отделки + Видео
1 Особенности русской бани В древности для знати строили "чистилище" русского духа из рубленого бревна. Считалось, что главной характерной чертой бани является легкий пар. Влажность в парной должна быть

Строим баню своими руками: варианты возведения
Итак, строим баню своими руками. Какие же именно работы делаются в первую очередь? Любое строительство необходимо начинать с фундамента. Для несложной конструкции бани, например из бруса, подойдет

Строим гараж из металлопрофиля своими руками + чертежи, фото и видео
Построить гараж из металлопрофиля своими руками под силу каждому домовладельцу. Вам не понадобятся специфические навыки. Достаточно изучить технологию и следовать её основным требованиям. Что такое

Как построить баню? Строительство бани от фундамента до крыши
Баня является неотъемлемой частью русского быта. И даже наш соотечественник, пронизанный духом современности, не откажется от хорошей возможности попариться в семейной бане, построенной своими руками

Как правильно построить русскую деревянную баню на даче: устройство, поэтапное строительство (фундамент, стены, полы, крыша, полок, парная), технология, постройка - строим баню своими руками (пошаговая инструкция, правила, советы, рекомендации, фото)
Как бы ни хвалили финские сауны, японские офуро и турецкие хамамы, но лучше русских бань ничего нет. Поэтому неудивительно, что многие владельцы загородных домов и дач хотят иметь свою баню. Часть из

Как построить баню своими руками правильно и быстро: щитовую, дешевую, фото и видео
  Постройка собственной бани на участке загородного дома, дело достаточно серьезное и хлопотное, поэтому подойти к этому вопросу нужно с полной ответственностью. В этой статье мы постараемся осветить