Для чего нужен теплообменник в автомобиле?

Теплообменник

Теплообме́нник, теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Содержание

Основные понятия, касающиеся теплопередающих устройств

Теплообменник – устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Редактирование: К удалению. Этот раздел содержит второстепенные понятия и ничего нового к остальным разделам не добавляет.

Основные типы

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой [1] .

Поверхностные теплообменники

Рекуперативные теплообменники

Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники [2] :

  • Кожухотрубные теплообменники,
  • Элементные (секционные) теплообменники,
  • Двухтрубные теплообменники типа «труба в трубе» [3] ,
  • Витые теплообменники,
  • Погружные теплообменники,
  • Оросительные теплообменники,
  • Ребристые теплообменники,
  • Спиральные теплообменники,
  • Пластинчатые теплообменники,
  • Пластинчато-ребристые теплообменники,
  • Графитовые теплообменники.
  • фторопласт-Тефлоновые теплообменники.

Регенеративные теплообменники

В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным. [1]

Смесительные теплообменники

Смеси́тельный теплообме́нник (или конта́ктный теплообме́нник) — теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА — теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор [4] . Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п [5] .

Конструкции теплообменников

Конструкционно теплообменники подразделяют на:

  • объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;
  • скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;
  • пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).
  • пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности — насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников — компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

  • Оребренные пластинчатые теплообменники, ОПТ состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры греющих сред, небольшие сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.
  • спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разде­лительной перегородки — керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных тепло­обменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. [2] Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных. [6] .

В то же время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на этот факт также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных сред.

Теплообменник или как понять, что антифриз попал в масло!

Теплообменник — это техническое устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя средами, имеющими различные температуры.

Скажем сразу откровенно слабое место всех современных двигателей!

Перемешивание моторной смазки с охлаждающей жидкостью двигателя – неисправность критическая, требующая немедленного вмешательства и устранения. Другими словами, эксплуатировать машину нельзя, только ремонтировать. Хоть и нечасто, но такая проблема встречается на новых и подержанных автомобилях. Чтобы избежать дорогостоящих ремонтов, хозяин авто должен четко представлять порядок своих действий, когда обнаружено масло в антифризе.

Читайте также  Et 38 диски что значит?

Система охлаждения силового агрегата представляет собой сеть каналов, проходящих через блок и головку цилиндров. Она герметична и потому работает под давлением, возникающим в результате нагрева и расширения жидкости. Система смазки имеет похожее строение, только каналы более узкие, а давление создает масляный насос.

Крайне важно следить за уровнями и состоянием технических жидкостей, масла и антифриза.

Существует несколько причин, по которым происходит смешивание двух разных жидкостей:

  1. В автомобилях с современными и сложными двигателями присутствует элемент охлаждения моторной смазки – масляный радиатор или по другому ТЕПЛООБМЕННИК. В нем и случается перемешивание антифриза с маслом в результате пробоя прокладок.
  2. Прокладка между головкой и блоком цилиндров – слабое место любого мотора. Когда в ней возникает мельчайшая трещина, жидкость с более высоким давлением проникает в «чужую» систему. Как правило, масло поступает в антифриз, потому что масляный насос «давит» сильнее, нежели помпа. Хотя случается и взаимное проникновение.
  3. Трещины в металле самой ГБЦ.

Как определить попадание смазки в антифриз:

  • из-за ухудшения охлаждающих свойств антифриза двигатель начинает сильнее греться, чаще срабатывает электрический вентилятор;
  • уровень масла постепенно снижается, а тосола – повышается (заметить довольно сложно);
  • крыльчатка помпы взбивает масляно-водяную смесь, превращая ее в густую белую эмульсию, засоряющую фильтр, отчего падает давление моторной смазки;
  • снаружи на блоке либо корпусе теплообменника видны потеки, берущие начало возле прокладки (появляются не всегда);
  • масло в расширительном бачке меняет цвет и консистенцию охлаждающей жидкости.

Как правило, беда не приходит одна. Тосол, попавший в поддон картера, может создать серьезные проблемы: в лучшем случае эмульсия засорит смазывающие каналы и фильтр. При худшем раскладе коленчатый вал провернет вкладыши (подшипники скольжения) в результате масляного голодания. Дорогостоящий ремонт обеспечен.

Признак поломки хорошо заметен – из выхлопной трубы валит белый дым в большом количестве, а мощность мотора резко падает.

Когда подобная проблема возникает на машине, оборудованной теплообменником – охладителем моторной смазки, возникают затруднения с самостоятельной диагностикой неисправности. Если внешние признаки в виде потеков отсутствуют, то после выявления эмульсии в расширительном бачке срочно обращайтесь в наш автотехцентр, мы проведем замену прокладок теплообменника и промоем масляную и охлаждающую системы.

На автомобилях марок GM теплообменник расположен за коллектором, и постоянно подвержен сильному нагреву, из-за этого прокладки дубеют и начинается течь масла!

Все современные моторы теплонагруженные, рабочая температура моторов достигает 103-105С, а у некоторых моторов еще выше. Детонация ДВС, высохшие пластиковые трубки, дубовые резиновые прокладки и преждевременное окисление масла являются платой за экологичность.

7 основных недостатков двигателей Opel и Chevrolet

Эти моторы разрабатывал Opel. Но они встречаются и на других моделях концерна GM, которому немецкая компания принадлежит с 1929 года (в 2017-м ее перекупил концерн PSA). Двигатели рабочим объемом 1,6 и 1,8 л с 2005 года устанавливали на автомобили Opel Astra H, Vectra C, Zafira B, Insignia A, а также на Chevrolet Aveo и Cruze.

Конструкция двигателей выглядит основательной. Их чугунные блоки цилиндров износостойкие и ремонтопригодные. Коленчатый вал — полнопротивовесный (в продолжении каждой из восьми щек вала установлен противовес), что способствует снижению вибраций и увеличивает ресурс. У мотора неплохие мощные характеристики благодаря применению регулируемых фаз газораспределения на впуске и на выпуске, а также системе изменения длины впускного трубопровода. Но есть у этих моторов и несколько недостатков — как конструктивных и так и связанных с качеством изготовления деталей.

Термостат

Электронноуправляемый термостат должен оптимизировать температурный режим двигателя, но на двигателях XER он часто выходит из строя, и мотор перегревается. Часто термостат приходится менять уже на 50 000 км пробега. Оригинальная запчасть стоит около 7000 рублей, китайский аналог (по отзывам неплохого качества) — вдвое дешевле.

Теплообменник

Находится под катколлектором. И служит для подогрева масла после холодного пуска двигателя и, наоборот, охлаждения его в сильную жару. Устройство полезное, но исполнение хромает. Множество каналов и труб для прохода масла и антифриза уплотнены фигурными прокладками и колечками. При негерметичности возможны утечки наружу. Но куда хуже, когда масло попадает в антифриз. Трущимся парам двигателя работа на такой эмульсии крайне вредна: возможен повышенный износ деталей и даже появление задиров на поверхностях. Проблемы с герметичностью теплообменника начинаются после пробега 80 000 км.

Комплект прокладок обойдется от 1500 рублей, но работа по замене очень трудоемкая. Недаром опытные ремонтники предлагают заварить каналы теплообменника, чтобы навсегда избавиться от подобных проблем.

Фазовращатели

Ремень привода ГРМ вращает распредвалы через муфты, которые доворачивают валы на небольшой угол, определяемый блоком управления двигателем. Делается это для достижения оптимальных фаз газораспределения при разных оборотах и нагрузках на двигатель. Муфты приводятся давлением масла, подаваемого через электромагнитные клапаны. Техническое исполнение — обычное для большинства подобных систем, но именно на моторах Z16XER и Z18XER клапаны часто подвисают, а муфты без должного маслоснабжения начинают издавать грохочущие звуки.

Гидротолкатели

В приводе клапанов зазоры регулируются подбором толкателей (стаканчиков) разной высоты. Регулировка зазоров требуется нечасто — раз в 100 000 км. В Москве за работу берут от 6000 рублей. И при этом часто автомобиль зависает в сервисе на несколько дней — что у ремонтников может не оказаться стаканчиков нужной высоты, и их приходится заказывают. Ситуация усугубляется еще и тем, что на опелевские моторы эти запчасти в дефиците.

Модуль зажигания

У большинства современных моторов за искрообразование на каждой свече отвечает индивидуальная катушка зажигания. А у опелевских моторов применен единый модуль. Дорогое (6000–10000 рублей) устройство приходится менять целиком из-за пробоя даже одного свечного наконечника. Выход модуля зажигания из строя встречается при пробегах от 70000 км и обычно спровоцирован несвоевременной заменой свечей зажигания.

Система вентиляции картера

В пластмассовой крышке головки блока цилиндров установлена резиновая мембрана, регулирующая поток картерных газов. Ее разрыв происходит при пробегах больше 80000 км. Начинают плавать обороты двигателя, в картере возникает излишнее разрежение, которое засасывает масло во впускной трубопровод. Раньше меняли клапанную крышку в сборе, теперь — только диафрагму и прокладку крышки. На запчасти уйдет около 1000 рублей.

Диски на распредвалах

На двигателях ранних выпусков нередко смещались задающие диски, установленные на распредвалах для определения датчиками их углового положения. При этом ЭБУ двигателя фиксировал ошибку, зажигал контрольную лампу Check engine и снижал мощность двигателя, переходя на обходной (аварийный) алгоритм работы. Такие неисправности случались не только на старых машинах — иногда это происходило при пробегах до 50 000 км.

Подтверждено За рулем

Моторы Z16XER и Z18XER служат без капремонта до 200 000–250 000 км при бережной эксплуатации и своевременном обслуживании. В подтверждение приведем опыт эксплуатации Chevrolet Aveo T300 с мотором Z16XER, который не так давно выбыл из редакционного парка. После пройденных автомобилем 180 000 км мы разобрали мотор и, оценив состояние деталей, вынесли вердикт: до переборки еще минимум 70–80 тысяч км. Но за это время из всех перечисленных проблем мы не столкнулись только с течью теплообменника и прорывом мембраны в клапанной крышке. Скорее всего, нам просто повезло.

Читайте также  Полировальная паста для автомобиля какая лучше?

Для чего нужен теплообменник в системе отопления

Как видно из названия, теплообменник – это устройство для обмена теплом. Среды или поверхности с разными температурами взаимодействуют, изменяя температуру друг друга.

Теплообменники используют в вентиляции, охлаждении, кондиционировании, но велика их роль и в отоплении. Их устанавливают на различных производствах, в коммунальном хозяйстве и для персонального использования.

Важно позаботиться о наличии такого устройства, например, в частном доме с независимой системой отопления. С его помощью можно будет регулировать температуру воздуха в помещении, контролировать забор тепла от основного источника и т.д.

Теплообменники для систем отопления

В системах отопления эти устройства не так популярны в нашей стране, как в других, там, где каждый пользователь может забирать столько тепла от общего источника, сколько ему требуется. ТО играют ключевую роль в отоплении дома или дачи, а также везде, где есть необходимость регулировать температуру. Установка такого устройства в котельной позволяет автоматизировать работу всей системы и сэкономить.

В качестве носителя тепла чаще всего выступает вода, но может быть и антифриз, масло и т.д.

По сути, ТО — это разделитель между основным источником тепла (поставщиком) и системой конечного пользователя. Система отопления, в которой присутствует ТО, называется независимой. В котельных обменники устанавливаются для погодного регулирования, а также он снижает износ современных труб. Дело в том, что их сейчас делают из пластика, и максимальная температура, которую они могут выдерживать – 90 градусов.

Если теплообменника в системе нет, то от центра (котла) горячая вода передается непосредственно потребителю – в батареи. Но котельная не регулирует подачу тепла, и она не меняется в зависимости от выбора потребителей или погодных условий.

Если в ИТП жилого дома установить теплообменники, то это позволяет существенно экономить. Каждый жилец регулирует температуру по потребностям с помощью кранов на радиаторах в квартирах. Тепло можно увеличивать при сильных морозах и уменьшать при потеплении.

Иногда такие устройства устанавливают и в самой котельной. Такая двойная система, что тоже помогает сэкономить: во внутреннем контуре меньше теплоносителя, а значит, в котлах почти не образуется накипь, они могут служить гораздо дольше.

Теплообменник в домашнем отоплении

В системе отопления дома или дачи теплообменник играет ключевую роль.

Если вы устанавливаете у себя такое устройство, то потом можно развернуть целую систему регулирования: для контроля температуры в разных комнатах, работы теплых полов и т.д. К теплообменнику проводят трубу с горячим носителем от котельной, а с другой стороны – внутреннюю систему с реле, контроллерами и т.д. Вы получаете не только контроль над температурой воздуха в помещении, использование этого устройства помогает прогревать дом более равномерно, стабилизирует давление в трубах, экономит энергию и продлевает срок службы труб.

Кроме того, он сам по себе может служить источником для получения горячей воды: в один контур приходит горячий носитель, а к другому подводится водопровод. Это тоже способ сэкономить: на бойлерах и электроэнергии.

Подключить теплые полы, обогрев ступеней и т.д. тоже не получится без теплообменника. Теплые полы забирают на себя большое количество горячей воды, оставляя соседние помещения в холоде. Кроме того, оптимальной температура носителя тепла для такого пола не должна быть выше 45 градусов.

Виды теплообменников

Все устройства делятся на две большие группы. В первых среды смешиваются друг с другом, во втором случае – они разделены стенкой. Их используют чаще и называют поверхностными. В свою очередь, такие теплообменники делятся тоже на два типа.

  1. Рекуператоры. В них тепло передается через стенку, от разных носителей, которые независимо друг от друга движется по разным каналам.
  2. Регенераторы. Два потока контактируют с одной и той же поверхностью. Например, горячий поток нагревает ее, а затем холодный забирает тепло.

Самые распространенные ТО первого типа – рекуперативные. К ним относятся

  • Кожухотрубчатые: внутри кожуха находятся трубы, внутри которых течет одна среда (горячая), а другая (холодная) движется между ними.
  • Погружные: представляют из себя бак, заполненный жидкостью, внутри которого находится змеевик со второй средой.
  • Спиральные: несколько спиралей привариваются к одной перегородке. Используются для работы с вязкими средами.
  • Пластинчатые разборные: самый распространенный вид. Это особым образом перфорированные (для увеличения поверхности) пластины, собранные вместе, а между ними движутся различные среды.
  • «Труба в трубе»: одна труба вставляется в другую, между ними проходит теплообмен. Может состоять из нескольких звеньев. Выдерживают высокое давление, расход воды в системе небольшой.
  • Оросительный: собраны несколько труб, по их поверхности течет охлаждающая жидкость. Часто используются в качестве конденсаторов.

Подберем теплообменник для отопления со скидкой до 70 %

Пластинчатый теплообменник: устройство

В основном, в независимых системах отопления применяются пластинчатые теплообменники. По сути это набор пластин, которые перфорируют для увеличения полезной площади и собирают между двумя плитами. Одна из этих плит обычно не фиксируется, ее можно снимать и увеличивать или уменьшать количество пластин. Бывают с спаянные варианты, их уже не получится разобрать.

Между пластинами движутся горячая и холодная жидкости, попеременно. Конструкция герметична благодаря уплотнителям.

Пластины – это основа конструкции. Их изготавливают из стали, меди, графита, титана и других сплавов, толщиной от 0,4 до 1 мм., в зависимости от давления. Выбор материала обусловлен условиями использования, а также выбором среды, которой будет заполнено устройство. Чаще всего это вода, но бывают случаи, например, на специализированных производствах, где используют агрессивные жидкости.

Пластины плотно прижаты друг к другу и образуют каналы благодаря специальной штамповке. На одной стороне каждой пластины есть пазы, куда вставляются резиновые прокладки для герметичности. Устанавливают их одну за одной, в поворот 180 градусов.

В пластинах по 4 отверстия. Два из них служат для провода и отвода горячей и нагреваемой жидкости. Два другие предотвращают смешение жидкостей за счет дополнительной изоляции. Если произойдет прорыв одного из контуров, то дренажные пазы также препятствуют смешиванию.

Благодаря тому, что греющая и нагреваемая среды направлены в противоток друг другу, и извилистому течению (по каналам) эффективность обмена теплом увеличивается, а гидравлическое сопротивление относительно небольшое.

Система самоочищается за счет турбулентных потоков, но на пластинах может откладываться накипь, осадки веществ, находящихся в воде, потому их нужно периодически промывать специальными растворами. Можно понять, что пришло время для очистки по снижения работоспособности прибора, перепадах давления и т.д.

При сборке сначала закрепляются направляющие на штативе и неподвижной плите. На них нанизываются пластины, и подвижная плита стягивается с неподвижной болтами.

Существует 2 варианта компоновки пластин.

Одноходовая. Теплоноситель разделяется на потоки, которые текут параллельно друг другу по пластинам, потом сливается и выходит в порт для вывода.

Многоходовая. Здесь устройство чуть сложнее. Благодаря перегородкам в разделительных пластинах теплоноситель течет по каналам, как бы разворачиваясь в пластине.

Плюсы и минусы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые ТО обладают хорошими характеристиками теплопередачи при компактных размерах. Еще один плюс таких устройств в том, что их можно изготовить индивидуально под конкретные задачи.

К плюсам однозначно можно отнести:

  • Вариативность размеров теплообменника и материалов, из которых его изготавливают.
  • Возможность изменять количество пластин и таким образом изменять мощность устройства (если речь не идет о запаянном ТО).
  • Высокий процент теплопередачи.
  • Низкие теплопотери.
  • Простота использования: устройство легко разобрать, промыть, собрать.
  • Легко ремонтировать: пластины, в случае необходимости, можно просто заменить.
Читайте также  Многожильный или одножильный провод что лучше?

Но есть у пластинчатых теплообменников и минусы:

  • Давление в пластинах не должно превышать 25 кг/кв.см.
  • Температура не выше 200 градусов.
  • Если теплоноситель содержит большое количество примесей, на пластинах будет быстро образовываться накипь.

Некоторые изменения в конструкции повышают прочность и КПД пластинчатых теплообменников. Есть такие разновидности, как пластинчато-ребристый и оребренно-пластинчатый. В первом варианте между разделительными пластинами проложены ребристые насадки. Подходят для теплообмена с неагрессивными жидкостями и газом. Оребренно-пластинчатые актуальны при газовом отоплении.

Как правильно выбрать теплообменник

Есть огромное количество теплообменников и нужно знать, как правильно их выбрать. Лучше всего, если такой прибор изготовят под конкретные задачи профессионалы. Он будет рассчитан на определенную нагрузку, материалы будут подходить для теплоносителя и срок службы прибора будет значительно больше, чем при выборе наугад. Что нужно знать для выбора теплообменника:

  • температура в контуре теплосети;
  • тепловая нагрузка;
  • температура во внутреннем контуре;
  • рабочее давление;
  • допустимые потери напора;
  • загрязненность рабочей среды;
  • характеристики теплоносителя и т.д.

Подробнее об этом можно узнать на странице
Рассчитать теплообменник
где вы можете указать нужные вам характеристики и получить предложение по ПТО от наших менеджеров.

Теплообменники необходимы для систем отопления как юридическим организациям (поставщикам услуг, управляющим компаниям и т.д.), так и частным лицам – для установки теплого пола или подогрева ступенек в доме, контроля расходов на отопление, экономии на энергии. Современные ТО просты и безопасны в использовании.

Взгляните на представленные теплообменники для отопления

Обзор теплообменного оборудования

Краткий обзор теплообменного оборудования

Теплообменники— это технические устройства, предназначенные для передачи тепла от одной среды к другой.

В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников:

1) поверхностные теплообменники, в которых передача тепла между средами происходит через разделяющие их поверхности – глухую стенку;

2) теплообменники смешения, в которых тепло передается от одной среды к другой при их непосредственном соприкосновении.

Значительно реже применяются в промышленности регенеративные теплообменники, в которых нагрев жидких сред происходит когда горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.

На сегодняшний день поверхностные теплообменники являются наиболее распространенным теплообменным оборудованием. Можно выделить следующие конструкции поверхностных теплообменных аппаратов: кожухотрубный теплообменник, типа «труба в трубе», погружные, пластинчатые теплообменники, спиральные и т.д.

Конструкции и виды поверхностных теплообменников

Кожухотрубные теплообменники

Теплообменник трубчатый (рис.1) состоит из пучка труб, помещенных в цилиндрическом корпусе 1 (кожухе). Корпус кожухотрубчатого теплообменника представляет собой трубу, сваренную из одного или нескольких стальных листов. Толщина стенки кожуха (корпуса) определяется давлением рабочей среды и диаметром кожуха, но применяется на практике не менее 4 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха приваривают фланцы. На наружной поверхности кожуха прикрепляют опоры аппарата. Пространство между трубками 3 и боковой поверхностью кожуха называется межтрубным. Трубки завальцованы (закреплены) или приварены к трубным решеткам 2. К фланцам корпуса крепятся крышка и днище 5, на них расположены патрубки 4 для подвода и отвода нагреваемой среды НС. На корпусе также имеются патрубки 4 для подвода и отвода охлаждаемой среды ОС (на рисунке охлаждаемой средой является пар).

Рис.1 Кожухотрубный теплообменник

1- корпус; 2- трубная решетка; 3- греющая труба; 4- патрубок; 5- днища; 6- опоры; 7- болт; 8- прокладка; 9- обечайка.

Трубки обычно имеют диаметр d ≥10 мм и изготовляются из материалов, хорошо проводящих тепло (латунь, медь, сталь углеродистая, сталь нержавеющая). Большим недостатком одноходовых теплообменников является несоответствие между пропускной способностью пучка трубок и площадью теплообмена. Например трубка диаметром 20 мм (при скорости потока 1 м/сек) может пропустить около 1,0 т/ч жидкости; при этом площадь поверхности трубки при обычной длине 3,5 м составляет всего около 0,2 м 2 . Этой площади будет недостаточно для существенного подогрева такого большого количества жидкости. Этот недостаток можно устранить группировкой труб в отдельные пучки (ходы) и установкой соответствующих перегородок. В этом случае мы достигаем эффекта за счет увеличения пути движения потока в несколько раз. Такой теплообменник называется многоходовым (рис.2а ). Здесь рабочая жидкость проходит через трубное пространство в несколько ходов, протекая последовательно через все пучки труб.

Рис.2 Схема многоходового трубчатого теплообменника:

а) по трубному пространству; б) по межтрубному пространству

При небольшом числе ходов (два-три) перегородки делают по хордам, при большом- радиально или концентрически. Конструктивно удобнее устраивать четное число ходов, обычно не более 16. Если в межтрубном пространстве теплоносителем является жидкость, то для увеличения ее скорости также устраивают перегородки — продольные и поперечные (для пара применяют только одноходовое исполнение). Продольные перегородки делят межтрубное пространство на столько же ходов, сколько имеет трубное. Эти перегородки обеспечивают принцип противотока рабочих тел. Перегородки установлены параллельно трубкам и не достигают противоположной трубной решетки. Большое число перегородок не рекомендуется из-за трудности уплотнения их стыков с трубными решетками.

Поперечные перегородки бывают перекрывающие и неперекрывающие. Перекрывающие перегородки пересекают все межтрубное пространство, оставляя вокруг каждой трубки кольцевую щель шириной около 2 мм. Расстояние между перегородками обычно 100 мм. Рабочее тело протекает через кольцевые щели с большой скоростью. При этом в промежутках между перегородками образуются турбулентные завихрения, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи. Такие перегородки неприменимы, если жидкости могут выделять осадок, т.к. узкие щели легко им забиваются. Неперекрывающие перегородки (рис.2б ) выполняют, например, с проходом в виде сектора или сегмента.

Трубчатый теплообменник с U-образными трубками

Двухходовый теплообменник часто выполняют с U-образными трубками, открытые концы которых завальцованы в одну и ту же трубную решетку (рис.3). При запуске в работу теплообменников нужно обращать внимание на направление движения рабочих тел. Горячая (охлаждаемая) жидкость должна опускаться (подача сверху), а холодная (нагреваемая) — подниматься. В этом случае получаем противоток, который обеспечивает лучшую термическую срезку.

Рис.3 Схема теплообменника с U- образными трубками

1- крышка; 2- корпус; 3- U- образные трубки

Трубчатые теплообменники нашли широкое применение в паровых системах с температурой сред выше 200 градусов и давлением выше 25 атмосфер. Во всех других случаях целесообразно применять пластинчатые теплообменники, так как они будут более дешевыми, занимать меньше места и удобными в эксплуатации.

Теплообменники «труба в трубе»

Теплообменники «труба в трубе» применяют при небольших расходах рабочих жидкостей и высоких давлениях. Их собирают из нескольких последовательно соединенных элементов, образованных двумя концентрически расположенными трубами (рис.4). Каждый элемент состоит из 2-х труб, вставленных одна в другую. Элементы соединены в батарею последовательно, параллельно или комбинировано. При этом трубы соединяются с трубами, а кольцевые пространства с кольцевыми пространствами. Достоинством таких теплообменников является соблюдение противотока, что обеспечивает наиболее полное использование теплоносителя. Они позволяют достигать довольно высоких скоростей жидкости в диапазоне 1-1,5 м/с, что уменьшает возможности отложения загрязнений на поверхности теплообмена и увеличивает значения коэффициентов теплопередачи. Отметим, что эти теплообменники более громоздки, по сравнению с кожухотрубными, и требуют большего расхода металла на единицу поверхности теплообмена.

Рис.4 Теплообменник типа «труба в трубе»

1- наружная труба; 2- внутренняя труба; 3- колено; 4- патрубок

Теплообменники «труба в трубе» морально устарели и применяются крайне редко.