Типы и свойства теплообменников для котлов

Типы и свойства теплообменников для котлов

Прямая передача тепла от сгорающего топлива теплоносителю невозможна. В отопительных котлах она выполняется за счет работы специального устройства. Это теплообменник для газового котла. От его конструкции и материала зависит срок службы аппарата и его КПД.

  1. Основная функция теплообменника для котла
  2. Материал изготовления
  3. Сталь
  4. Чугун
  5. Медь
  6. Классификация теплообменников
  7. Первичные
  8. Вторичные
  9. Битермические
  10. Критерии выбора
  11. Правильная эксплуатация
  12. Возможные неисправности
  13. Популярные производители
  14. Navien
  15. Baxi
  16. И другие

Основная функция теплообменника для котла

В теплообменнике происходит нагревание воды, которая циркулирует в системе и передает тепло радиаторам

На горелку котла подают газ и воздух для сжигания. Газ горит, выделяя тепло, продукты сгорания выводятся вовне. Источник тепла в этом случае – элемент неподвижный.

Теплоноситель – вода или антифриз – поступает в теплообменник. Это устройство, которое обеспечивает теплообмен между двумя средами с разной температурой. Последний размещается в камере сгорания над горелкой. Вода, двигаясь по теплообменнику, нагревается и подается в трубы отопления. Чаще всего устройство имеет вид набора пластин или трубок. Чем больше его рабочая поверхность, тем лучше и быстрее нагревается вода.

Материал изготовления

Изготавливают теплообменник для котла из материалов прочных, хорошо проводящих тепло, не склонных к коррозии и достаточно устойчивых к давлению. Поскольку приходится учитывать и стоимость материала, выбор невелик.

Сталь

Стальной теплообменник дешевле в цене, но менее долговечный

Это самый доступный материал. Сталь очень прочная, но хорошо поддается обработке. Цена невелика. Плюс такого варианта – стойкость к высокой температуре. Сталь пластична и при нагреве не покрывается трещинами, не деформируется даже на участках, контактирующих с горелкой.

Стальной теплообменник на твердотопливный или газовый котел склонен к коррозии. Вода внутри трубок и продукты сгорания в камере котла разрушительно действуют на материал. Это сказывается на долговечности. Модель из стали много весит, это приводит к дополнительному расходу топлива на прогрев самого элемента.

Теплообменник из нержавеющей стали устойчив к коррозии и служит не менее 50 лет.

Чугун

Материал гораздо устойчивее к коррозии чем сталь, не боится ржавчины и действия кислотных ангидридов. Срок эксплуатации достигает 50 лет. Однако чугун – сплав хрупкий, под действием температуры может растрескиваться. Чтобы избежать повреждений, чугунный трубчатый теплообменник необходимо промывать: если используется обычная вода, то 1 раз в год; если антифриз – то 1 раз в 2 года; если дистиллированная жидкость – 1 раз в 4 года.

Вес элемента из чугуна еще больше, поэтому на нагрев приходится тратить больше топлива и времени.

Медь – благородный металл, не подверженный никаким видам коррозии. Она химически инертна, отлично переносит давление. Медь лучше проводит тепло, поэтому для нагрева самого элемента и протекающей жидкости требуется меньше топлива. Вес медной модели невелик, размеры компактны при очень развитой рабочей поверхности.

Недостаток – высокая цена. Также медный теплообменник слишком чувствителен к нагреву до высоких температур. Чаще встречается у котлов от зарубежных изготовителей.

Классификация теплообменников

Первичный теплообменник для контура отопления в виде змеевика с пластинами

Газовые котлы могут выполнять несколько функций. Главная – обогрев жилища. Однако двухконтурные модели также нагревают воду для разных бытовых нужд: от мытья посуды до ванной. По этому признаку и различают теплообменники.

Первичные

Обслуживает систему отопления. Представляет собой трубу с довольно большим диаметром, изогнутую в виде змеевика в одной плоскости. Чтобы увеличить рабочую поверхность устройства, здесь же размещают пластины разного размера.

Первичный теплообменник подвергается самым высоким нагрузкам. Извне на него действуют продукты сгорания – копоть, грязь, кислотные ангидриды, изнутри – соли, растворенные в теплоносителе. Чтобы снизить износ, деталь покрывают краской и обрабатывают антикоррозийными составами.

Лучший вариант – теплообменник из нержавейки или меди, так как он не подвержен ржавлению и не боится отложения солей.

Вторичные

Вторичный теплообменник для ГВС

Такой теплообменник нагревает жидкость для горячего водоснабжения. Температура его нагрева меньше, но и нагревать воду для бытовых нужд выше +60 С не стоит. Чаще всего это пластинчатая конструкция: собирается из множества пластин с выдавленными ходами, по которым циркулирует водопроводная вода. Многоходовые модели более эффектны, так как в пределах одной пластины жидкость несколько раз меняет направление, то есть находится в ней дольше и прогревается лучше. Изготавливают его из стали, меди, алюминия.

Битермические

Битермические теплообменники при засорении необходимо менять на новые

Представляет собой вставленные друг в друга 2 трубы. По внутренней перемещается теплоноситель, по внешней – вода для ГВС. Жидкость для отопления нагревается в камере сгорания и частично отдает тепло воде для бытовых нужд.

Конструкция гораздо дешевле. Но хотя вода здесь нагревается быстрее, ее объем ограничен. Кроме того, битермический теплообменник очень чувствителен к качеству воды и намного быстрее загрязняется. Чистить прибор недостаточно. Чтобы предотвратить быстрое засорение и вывод из строя, необходимо установить на входе фильтры для воды.

Очистить совмещенный теплообменник как обычный отдельный не удается. При больших отложениях соли или засорении элемент придется поменять.

Критерии выбора

Главный параметр теплообменника — его мощность

Читайте также:
Стиль неоклассика в интерьере (100 фото)

При выборе устройства учитывают назначение – в данном случае это нагрев теплоносителя, и тип среды – пар, воду, антифриз. Газовый котел обычно работает с водой, но бывают исключения.

Остальные критерии выбора:

  • Температура теплоносителя на входе и выходе – необходимо рассчитать, какое количество тепла должен получать потребитель. Исходя из этих данных вычисляют мощность теплообменника.
  • Допустимые потери по давлению – давление воды во время прохождения по теплообменнику снижается. Если оно падает слишком низко, не удается создать столб горячей воды достаточной высоты.
  • Максимальная рабочая температура – на горелке достигает 600–700 С. Такую температуру выдерживает чугунный и стальной теплообменник, медный с некоторым трудом. Алюминиевую модель использовать запрещается.
  • Максимальное рабочее давление – не ограничивает выбор конструкции или материала.

Значимым параметром оказываются габариты. При одинаковой эффективности кожухотрубный теплообменник занимает площадь в 3–4 раза больше, чем пластинчатый.

Правильная эксплуатация

Промывку теплообменника проводят в зависимости от жесткости воды

Транспортировка, монтаж и эксплуатация теплообменного устройства подробно описаны в инструкции:

  • Теплообменник в аппарате размещают так, чтобы к нему был свободный доступ для осмотра и ремонта.
  • Запуск выполняют при стабильных показателях давления и температуры. Нельзя повышать температуру быстрее, чем на 10 градусов в минуту или увеличивать давление больше, чем на 10 бар в час.
  • При заполнении водой воздушные клапаны и вентили за теплообменником остаются открытыми. После запуска насоса их закрывают. Таким образом добиваются стабильного давления.

Чтобы избежать отложения солей, на водопроводную трубу перед входом котел ставят фильтр.

Возможные неисправности

Стальные изделия подвергаются коррозии и подлежат замене

Большинство неполадок требует вмешательства специалистов. Некоторые может устранить и пользователь:

  • Снижение давления – если вызвано загрязнением, достаточно почистить теплообменник. При неправильном подключении к сети нужно сверить подсоединение с чертежом в инструкции.
  • Снижение КПД – при механическом загрязнении устройство промывают. Если причина в накоплении масла, некондиционных газов, устанавливают дополнительные устройства для их вывода.
  • Протечка – чаще всего вызвана разложением уплотнителей. Их заменяют.
  • Смешение рабочих сред – возникает при коррозии пластин или трубок. Пластины можно заменить частично, кожухотрубный теплообменник придется ставить новый.

Пока действует гарантия, запрещается самостоятельно вскрывать теплообменник и выполнять какой-либо ремонт.

Популярные производители

Теплообменник чугунный для напольного котла Белето

Теплообменники выпускают многие производители. Наиболее популярными в 2019 году были следующие компании.

Navien

Крупнейший корейский производитель. Выпускает изделия, предназначенные для бытовых котлов. Преимущество – стойкость к низкому качеству воды и гидроударам. Устройство прекрасно адаптировано к плохим условиям эксплуатации.

Итальянский изготовитель. Представляет на рынке настенные и конденсационные котлы напольные с чугунным теплообменником, а также электрические обогреватели.

Первичные теплообменники компания выполняет из меди и латуни. Для вторичных пластинчатых используется нержавеющая сталь. Это повышает стоимость изделий, но обеспечивает максимальную долговечность.

И другие

На рынке есть и другие достойные производители:

  • Fondital Victoria Compact – итальянская фирма. Предлагает битермические медные теплообменники высокой производительности.
  • Белето – известный российский завод, выпускает разнообразное газовое оборудование. Изготавливает стальные, чугунные и медные теплообменники разного типа.
  • Аристон – предлагает алюминиевые и медные теплообменники. Материалы нечувствительны к коррозии, а технология изготовления гарантирует их прочность.

Если есть необходимость увеличить КПД котла при замене устройства, консультируются со специалистом, чтобы рассчитать требуемые параметры.

Теплообменные аппараты: виды, устройство, принцип работы

Введение

Теплообменник – техническое устройство, предназначенное для передачи тепла между нагретой средой и холодной. Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред.

Области применения теплообменных аппаратов:

  • системы отопления;
  • металлургия;
  • энергетика;
  • тепловые пункты;
  • химическая и пищевая промышленности;
  • системы кондиционирования и вентилирования воздуха;
  • коммунальное хозяйство;
  • атомная и холодильная отрасли.

Виды теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от:

  • типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные);
  • типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные);
  • типа конструкции;
  • направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые).

Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении (если нужно увеличить картинку, то просто кликните по ней):

Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы

По типу взаимодействия сред

Поверхностные

Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных.

Смесительные

Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ.

Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:

Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО

Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха.

К смесительным теплообменникам относятся:

  • паровые барботеры;
  • сопловые подогреватели;
  • градирни;
  • барометрические конденсаторы.

По типу передачи тепла

Рекуперативные

В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник.

Регенеративные

Отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс.

Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.

Рис. 3. Регенеративный теплообменник

На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток.

Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются.

Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло.

По типу конструкции

Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик:

  • мощность теплообменника;
  • давление в системе;
  • тип сред (агрессивные или нет);
  • рабочие температуры;
  • прочие требования.

Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1.

По направлению движения сред

Одноходовые теплообменники

В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Наглядно это показано в следующем видео:

Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений.

Многоходовые теплообменники

Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата.

Пример работы двухходового пластинчатого теплообменника представлен в данном видео:

Устройство теплообменника

Как отмечалось выше, конструкции теплообменных аппаратов очень сильно отличаются между собой, поэтому подробно о каждой из них будет рассказано в следующих статьях.

В качестве примера можно рассмотреть пластинчатый разборный теплообменник, как наиболее современный и вытесняющий старые поколения теплообменных аппаратов: кожухотрубные (кожухотрубчатые), «труба в трубе» и другие виды.

Данный вид ТО состоит из двух главных пластин: подвижной и неподвижной прижимных плит. Обе плиты имеют несколько отверстий.

Отверстия, имеющие входящее и выходящее назначение потоков, надежно укрепляют специальной прокладкой и прочными кольцами спереди и сзади соответственно.

Рис. 4. Устройство РПТО

При монтаже к входным и выходным отверстиям через патрубки подключаются элементы трубопровода. Для соединения могут быть использованы трубы различного диаметра и с разным типом резьбы (современные требования предлагают использовать резьбу ГОСТа №12815 и ГОСТа №6357). Оба вида имеют прямую зависимость от устройства и его вида.

Посередине между прижимными плитами размещается множество пластин. Толщина пластин находится в пределах всего 0,5 мм, изготавливаются они, только из нержавеющей стали или титана с помощью метода холодной штамповки.

Все слои пластин перемежаются тонкой специальной уплотнительной резиной, которая устанавливается между всеми слоями пластин. Материал резины обладает заметной повышенной устойчивостью к высоким температурам, благодаря которой рабочие каналы становятся полностью герметичными.

Прямые направляющие снизу и сверху обеспечивают фиксацию пакета пластин, а также являются направляющими при сборке агрегата. Пластины сжимаются до необходимого размера при помощи затяжных гаек.

Внутреннее расположение пластин выбрано не случайно, каждая пластина через одну повернута на 180° относительно, рядом расположенных, соседних пластин. Благодаря данному устройству теплообменного аппарата входящее канальное отверстие имеет двойное уплотнение.

Наглядно устройство пластинчатого теплообменника, его сборку и принцип действия можно посмотреть в данном видео:

Принцип работы теплообменника

Передняя и задняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу. По ним теплоноситель и теплопотребитель поступают внутрь агрегата.

Рис. 5. Движение сред внутри пакета пластин

Пристенный слой гофрированного типа, в условиях потока, имеющего большую скорость, начинает постепенно набирать турбулентность. Каждая среда перемещается на встречу друг другу с разных сторон пластины, чтобы избежать смешения.

Параллельно расположенные пластины формируют рабочие каналы. Перемещаясь по всем каналам, каждая среда производит тепловой обмен и покидает внутренние пределы оборудования. Это означает, что все пластины являются самым важным элементом среди всех деталей теплообменника.

Потоки внутри пластинчатого теплообменника могут идти по одноходовым и многоходовым схемам в зависимости от технических характеристик и условий решаемой задачи:

Рис. 6. Схемы движения теплоносителей в пластинчатом разборном теплообменнике в зависимости от принципа работы

Заключение

В данной статье вы смогли ознакомиться с видами теплообменников, их назначением, сферами применения. В следующей статье мы подробно рассмотрим пластинчатые теплообменники – в чем их особенность, какие виды существуют и как они отличаются между собой, поэтому подписывайтесь на e-mail рассылку и новости в соцсетях, чтобы не пропустить их.

Стоит помнить, что в настоящее время кожухотрубные (кожухотрубчатые) теплообменники активно вытесняются пластинчатыми, поскольку последние более универсальны и просты в обслуживании.

Если вам нужно подобрать теплообменник под свою задачу, то вы можете посмотреть модели, которые поставляет наша компании в соответствующих разделах каталога.

Если же у вас возникают трудности, то свяжитесь с нашими инженерами или заполните форму:

Виды теплообменников

  • Принцип работы
  • Сферы применения
  • Расчет
  • Сравнение КТО и ПТО

Виды теплообменников, которые сегодня существуют, слишком разнообразны. Поэтому в рамках данной статьи мы дадим общее определение пластинчатому теплообменному оборудованию.

Что такое теплообменник?

Назначение теплообменников – передача тепла от нагретой среды к холодной. А применение не ограничивается какой-то одной сферой индустрии – оборудование используется повсеместно (в энергетике, металлургии, пищевой и химической промышленности, на тепловых пунктах, в системах отопления, вентилирования и кондиционирования и так далее).

Виды оборудования по передаче тепла

1. Поверхностные теплообменники

Теплообмен между разными средами осуществляется через стенки из специального теплопроводящего материала, т.е. контура здесь полностью герметичны. Оборудование поверхностного типа в свою очередь делится на:

  • рекуперативные (температурный обмен между теплоносителями осуществляется через тонкие стенки контуров, а поток среды имеет неизменное направление);
  • регенеративные (отличаются от рекуперативных изменяющимся направлением потока).

2. Смесительные теплообменники

Здесь передача тепла достигается путем смешивания двух сред и данный вид теплообменника применяется намного реже вышеуказанных.

Виды оборудования по применению

  • кожухотрубные теплообменники – состоят из пучка труб, соединенных в решетку при помощи пайки или сварки;
  • пластинчатые теплообменники – имеют площадь теплообмена, состоящую из пластин, соединенных термостойкими уплотнителями;
  • витые теплообменники – собираются из концентрических змеевиков, а рабочая среда в них движется по изогнутым трубам и по межтрубному пространству;
  • спиральные теплообменники – представляют собой тонкие стальные листы, свернутые в спираль;
  • водяные, воздушные и т.д.

Видов очень много, поэтому перечислять их все просто не имеет смысла. Самым популярным из вышеперечисленного оборудования считается пластинчатый теплообменник, вот его особенности и рассмотрим детальнее.

Подбор и расчет стоимости теплообменника удобным для вас способом

Получить консультацию
Рассчитаем по параметрам

Делаем расчёт точно и профессионально, без всяких манипуляций

Есть готовый расчет теплообменника?

Рассчитаем стоимость по номеру расчета, серийному номеру, расчетному листу, спецификации, по шильдику теплообменника

Откуда взять расчетные данные для ПТО?

Расчетные данные (нагрузки, давления, температурные графики) выдаются теплоснабжающими организациями (тепловыми сетями, котельными) в виде пояснительных записок, Технических условий (ТУ).

Также эти данные вы можете взять из договора с теплоснабжающей организацией, или из проекта модернизации или переоборудования ИТП, УУТО. Если у вас остались вопросы по данным для расчета, то можно обратиться к менеджеру за консультацией.

ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС
и наш специалист поможет подобрать оборудование

Подробнее о видах теплообменников

1. Пластинчатые разборные теплообменники (состоят из отдельных пластин, разграниченных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и крепежных болтов)

2. Пластинчатые паяные теплообменники (состоит из набора металлических гофрированных пластин, изготовленных из нержавеющей стали, которые соединены между собой посредством пайки в вакууме с использованием медного или никелевого припоя)

3. Пластинчатые сварные теплообменники предназначены для использования в условиях экстремально высоких температурах и давлениях на установках, параметры которых не позволяют использовать уплотнения. Эти теплообменники отличаются высокой эффективностью, малыми габаритами и требуют минимального обслуживания. Материал пластин – нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы.

Рабочие среды – высокотемпературный пар, газы и жидкости, в том числе агрессивные, а также их смеси. Сварные ТО отличаются от РПТО опять же методом герметизации пластин, в сварных аппаратах пластины свариваются сталью, образованные сварные кассеты компонуются внутри стальных плит. Применяются в тех. процессах с агрессивными средами, газовыми средами, на больших давлениях.

4. Пластинчатые полусварные теплообменники. Аналогично, как и в сварных аппаратах, пластины свариваются в кассеты, но метод соединения кассет между друг другом посредством паронитовых соединений. Область применения – тех. процессы с агрессивными средами. Пластинчатый полусварной теплообменник сделан в виде конструкции из небольшого количества сварных модулей. А они в свою очередь соединены при помощи лазерной сварки в виде пары пластин. Вся эта конструкция собрана между торцевыми плитами при помощи болтов. Между каждым сварным модулем проложен резиновый уплотнитель.

Такие теплообменники применяются в особых случаях, когда в качестве теплоносителя будет использовано вещество с очень высокой температурой, давлением, любым другим опасным параметром или просто опасное вещество. В этом случае оно будет перемещаться в заваренных каналах по теплообменным пластинам.

5. Кожухотрубные теплообменники (их основными элементами являются пучки труб, собранные в трубные решетки и помещенные в корпус, патрубки и концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой, пайкой)

6. Спиральные теплообменники (поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделителю (керну) и свернутыми в виде спирали) В спиральном теплообменнике, в отличии от РПТО используются всего две пластины, свернутые вокруг керна в спираль и «упакованные» в сваренные кожух.

Используются спиральные аппараты в тех. процессах, с агрессивными средами и высокими давлениями (P.S. на данный момент из брендов на нашем рынке остался один производитель – Alfa Laval. GEA и Sondex отказались от дальнейшего выпуска данных аппаратов. Исключительная компактность и эффект самоочистки делают спиральные теплообменники Альфа Лаваль в высшей степени универсальным оборудованием – они применимы, как в работе с жидкими неоднородными средами, склонными к образованию отложений на теплопередающих поверхностях, так и при наличии конденсации пара или газа в условиях высокого вакуума.

Конструкция теплообменника

Оборудование состоит из двух основных плит – неподвижной и подвижной. В обеих пластинах сделано несколько отверстий, предназначенных для входа и выхода среды. Между двумя основными плитами установлено множество пластин, которые герметизируют с помощью резиновых прокладок. Направляющие сверху и снизу определяют положение оборудования. Пластины можно сжать до нужного размера, с помощью специальных гаек. Расположение пластин не случайно, пластины через одну повернуты на 180°, относительно соседних. Благодаря этому входящее отверстие канала уплотнено дважды.

1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив) , 5 – рабочая пластина с уплотнением, 6 – нижняя направляющая, 7 – патрубки, 8 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 9 – шильд с названием и техническими данными, 10 – шпильки

Принцип работы

Главный элемент теплообмена – жидкость. Жидкости перемещаются в противотоке по каналам, созданным благодаря гофрированным пластинам, которые образуют каналы. Пристенный гофрированный слой, из-за высокой скорости потока начинает набирать турбулентность. Каждая среда продвигается по одной пластине, но с разных ее сторон, во избежание смешения. Все пластины теплообменника одинаковые, и установить их так же просто, как и сварной теплообменник. Благодаря этому приспособление образует некий пакет, в котором находятся 4 коллектора, они предназначены для ввода и отвода различных сред. В теплообмене принимают участие все пластины за исключением крайних (первой и последней).

Имея даже самые низкие показатели гидравлического сопротивления, теплоотдачу можно увеличить при помощи тонкого потока и турбулентности. При этом и турбулентность, и тонкий поток очищают пластины от нежелательных и даже самых устойчивых налетов.

Задняя и передняя плита имеют отверстия, которые подключаются к трубопроводу, и производят нагревание сред. Трубы могут отличаться между собой методом присоединения (к примеру, есть тип с резьбой ГОСТа №6357 и с резьбой по ГОСТу №12815). Оба они зависят от типа устройства. Размещенные параллельно пластины теплообменника создают каналы. Проходя все каналы, среда осуществляет теплообмен и покидает оборудование. Это значит, что пластины самый важный элемент всего теплообменника. Их толщина составляет всего 0,5 мм, производят их из нержавеющей стали методом холодной штамповки. Между пластинами устанавливают устойчивую к температурам резину, которая делает каналы герметичными. Входящие и выходящие отверстия укрепляют специальной прокладкой и кольцами, спереди и сзади соответственно.

Выбор теплообменника происходит с учетом его рабочих требований. Чем они выше – тем больше потребуется пластин. Именно число пластин отвечает за общую эффективность.

Сферы применения

Пищевая промышленность. Производя спирт, пиво, растительное масло, сахар и молочные продукты, обязательно используют теплообменники. Здесь они предназначены для пастеризации продуктов, их охлаждения и возможного испарения. Для таких целей очень часто используют паяный вид пластинчатых теплообменников, хотя нередко также применяют разборной теплообменник.

Металлургия. Охлаждение на металлургии нужно как нигде. Это связано с тем, что печи, стаканы, различные гидравлические системы и другие устройства вырабатывают огромное количество тепла. Для снижения этого показателя используют пластинчатые теплообменники, которые выступают как охладители. В качестве охладителей могут использоваться паяные, сварные и даже спиральные теплообменники. Выбор устройства напрямую зависит от условий его эксплуатации.

Судостроение. За охлаждение главного двигателя судна и всей центральной системы также отвечает теплообменник. Здесь вместо обычной среды может быть использована морская вода или моторные масла различных уровней вязкости. Кроме этого на судне теплообменники могут применять для поддержания работы отопительной системы, для ГВС, но это касается исключительно крупных суден.

Нефтегазовая промышленность. Для крекинга, охлаждения и подогрева нефти также используются пластинчатые теплообменники. Зачастую такие теплообменники:

  • низкого давления
  • сетевые
  • химической подготовки воды

В таких теплообменниках принято использовать пластины из титана, толщиной в 7 миллиметров, с давление в 25 бар. Для такого оборудования применяют уплотнители NBR или Витон, если нужны прокладки устойчивые к высоким температурным условиям.

Коммунальное теплоснабжение. Подогрев воды, «теплый пол», горячее водоснабжение – для всего этого также используют пластинчатые теплообменники. Такое устройство способно работать при температуре до 150 градусов по Цельсию, с давлением до 16 кПа. В таких теплообменниках используют пластины из антикоррозийной стали, толщина которых может достигать 5 миллиметров. Имеется уплотнение из этиленпропилена.

ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС
и наш специалист поможет подобрать оборудование

Исходные данные и расчет теплообменника

1 – Температура на входе и выходе обоих контуров.
Пример: максимальная входная температура – 55°С, а LMTD – 10°С. Теплообменник будет дешевле и меньше в том случае, когда эта разница будет больше.

2 – Максимально допустимая рабочая температура, давление среды.
Цена будет ниже в случае плохих параметров.

3 – Массовый расход (m) рабочей среды в обоих контурах (кг/с, кг/ч).
Или пропускная способность теплообменника. Часто указывают лишь один параметр – объем расхода воды. Общий массовый расход можно вычислить если объем пропускной способности умножить на плотность. Например, плотность холодной воды в центральной системе примерно равна 0.99913.

4 – Тепловая мощность (Р, кВт).
Или тепловая нагрузка (количество тепла, отданное теплообменником) вычисляет по формуле:

P = m * cp *δt

  • где m – расход среды
  • cp – удельная теплоемкость (для воды, нагретой до 20 градусов, равна 4,182 кДж/(кг *°C))
  • δt – температурная разность на входе и выходе одного контура (t1 – t2)

5 – Дополнительные характеристики.

  • чтобы выбрать состав пластин, необходимо узнать в какой рабочей среде будет использоваться теплообменник и ее вязкость;
  • средний температурный напор LMTD (рассчитывается по формуле ΔT1 – ΔT2/( In ΔT1/ ΔT2), где ΔT1 = T1(температура на входе горячего контура) – T4(выход горячего контура) и ΔT2 = T2 (вход холодного контура) – T3 (выход холодного контура);
  • уровень загрязненности среды (R) – редко используют, так как этот параметр нужен только в некоторых случаях.

Видео «Как рассчитать теплообменник?»

Теплообменники в настенных газовых котлах, основные виды и назначения

Теплообменник в газовых котлах выполняет основную функцию устройства, а именно — нагрев теплоносителя. Модель теплообменника и его тип определяет конструкцию устройства, а также специфику его применения.

Теплообменники, которые можно встретить в газовых настенных котлах, обычно систематизируют подобным образом:

первичные, в которых теплопередача происходит от газа к жидкости; вторичные, в которых тепло передается от жидкости (теплоноситель) к жидкости (силуэт ГВС); совмещенные (битермические), в которых происходит двойственный теплообмен от газа к теплоносителю и от теплоносителя к санитарной воде.

Первичный теплообменник представляет собой медную трубу, изогнутую в форме змеевика в одной плоскости, на которой находятся медные пластины. Поверхность первичного теплообменника покрыта защитным слоем для охраны от коррозии. В зависимости от длины трубы и числа ребер определяется его мощность. По конструкции первичные теплообменники идентичны, но отличаются мощностью, габаритными размерами и методом подключения труб. На процесс теплообмена значительно влияют засорение пластин теплообменника грязищею и копотью, а также отложение солей жесткости и грязи внутри теплообменника.

Отложение солей жесткости и грязи внутри теплообменника значительно снижают теплообмен из-за уменьшения теплопроводности стенок теплообменника и нарушения циркуляции теплоносителя. Следственно в регламентных сервисных работах сервисного сервиса непременна проверка состояния пластин и стенок теплообменника. По этой же причине непременным условием при вступлении в эксплуатацию котла является присутствие фильтра в системе отопления.

Вторичные теплообменники (либо теплообменники ГВС) — объединенные между собой пластины из тонкой нержавеющей стали. Они установлены в котлах BAXI (серия LUNA-3 Comfort), Protherm (серия Пантера), Navien (серия Ace TURBO), Electrolux (серия Hi-Tech). Вследствие крупной площади теплообмена и высокой теплопроводности пластин обеспечивается нужный теплообмен, даже невзирая на высокую скорость потока теплоносителя. Из-за скорости потока вторичный теплообменник не подвержен рискам отложения солей жесткости на своих стенках. К конструктивным особенностям пластинчатых теплообменников ГВС дозволено отнести направление потоков теплоносителя и холодной воды, которые, как водится, направлены насупротив друг другу. Мощность пластинчатого теплообменника зависит от числа пластин, спаянных между собой. Чем огромнее пластин, тем огромнее площадь теплообмена и тем выше мощность. Битермические теплообменники совмещают в себе два силуэта: отопления и жгучего водоснабжения. Они установлены в котлах BAXI (серия Main Four), BAXI (серия MAIN 5) и Electrolux (серия Basic).

Конструктивно битермический теплообменник представляет собой коаксиальную трубу (трубу в трубе), на поверхности которой напаяны медные пластины — ребра теплообменника. Внутренняя труба теплообменника предуготовлена для санитарной воды ГВС, а наружная — для теплоносителя системы отопления.

Во время работы в режиме отопления тепло от сгораемых газов передается непринужденно теплоносителю. Когда котел работает в режиме ГВС, тепло сгораемых газов передается теплоносителю, а после этого силуэту ГВС; при этом циркуляция в силуэте отопления должна быть остановлена.

Использование битермического теплообменника в котле устраняет надобность в дополнительных гидравлических узлах: трехходовом клапане и вторичном теплообменнике. Это снижает стоимость котла и повышает безопасность его работы. Недостатком этого теплообменника является то, что теплопередача в режиме работы жгучего водоснабжения ограничена. Соответственно, число приготовляемой жгучей воды ниже, чем в котлах с двумя теплообменниками. Помимо того, не рекомендуется применять котлы с битермическими теплообменниками в тех районах, где вода содержит повышенное число солей жесткости. Это обусловлено тем, что из-за большого перепада температур в силуэтах отопления и ГВС процесс отложения солей происходит больше насыщенно.

В завершение скажем несколько слов о теплообменниках с повышенной емкостью. Они установлены в котлах VIP-класса, скажем, BAXI (серия LUNA-3 Comfort). По конструкции они представляют собой бойлер емкостью на 6-8 л, внутри которого фактически по каждому объему размещен медный змеевик. Указанные теплообменники еще называют мини-бойлерами. Через стенки мини-бойлера проходит силуэт ГВС, а по змеевику — силуэт теплоносителя.

Превосходства данного теплообменника в том, что вследствие огромному объему теплоносителя в теплообменнике во время метаморфозы температуры и скорости потока воды ГВС сглаживаются пульсации температуры воды на выходе котла. Другими словами, на выходе из котла неизменно обеспечивается жгучая вода стабильной температуры само­стоятельно от прыжков температуры воды на входе и метаморфозы напора воды. Помимо того, теплообменник с повышенной емкостью разрешает применять функцию «стремительного старта», что обеспечивает жгучую воду заданной температуры сразу позже включения крана.

Таковы основные виды теплообменников, которые используются в газовом отопительном оборудовании. Верим, что данный короткий экскурс совместно с опубликованными в предыдущих выпусках журнала статьях (о газовом и трехходовом клапанах, датчиках) поможет огромнее узнать об особенностях конструкции газовых котлов.

Для чего нужен теплообменник для котла

Теплообменник котла является важнейшей деталью современного отопительного оборудования, поэтому от качества этого изделия будет зависеть продолжительность безаварийной работы всей установки. О том, какие материалы применяются для изготовления элемента передачи тепла, а также об основных критериях выбора необходимо знать, прежде чем отправляться в магазин для приобретения нового прибора для обогрева.

Основная функция

Теплообменник для котла необходим для передачи энергии от сгораемого топлива теплоносителю. Учитывая тот факт, что в качестве распространителя тепловой энергии, как правило, выступают различные жидкости, то к этой детали отопительного оборудования предъявляются высокие требования по прочности и устойчивости к высокой температуре.

Для чего нужен теплообменник, несложно понять, если детально рассмотреть принцип работы такого оборудования.

Устройство и принцип работы

Эта деталь представляет собой относительно небольшую ёмкость, которая устанавливается в камеру, где происходит сжигание топлива. Оптимальная форма такого изделия – это зигзагообразная трубка, к которой также могут быть приварены тонкие стальные листы, которые повышают КПД передачи тепла.

В таком изделии циркулирует жидкость, которая после нагрева направляется к радиаторам отопления. Когда теплоноситель остывает, его подают по обратному контуру в котёл.

Классификация теплообменников для котлов

Элементы теплообмена для газового котла могут существенно отличаться по конструкции и использованию. Наиболее часто в тепловом оборудовании используются следующие устройства:

Первичные

Эта категория устройств используется для передачи тепловой энергии непосредственно в камеру сгорания топлива.

Внимание! Первичные теплообменники эксплуатируются в очень жёстких режимах, поэтому должны быть изготовлены из очень качественных материалов.

Вторичные

Вторичный теплообменник нагревается за счёт передачи энергии от теплоносителя другой жидкости.

Такое устройство идеально подходит для обеспечения потребности в горячей воде при наличии отдельного отопительного контура.

Битермические

Битермический теплообменник – это современный и практичный элемент котла отопления.

Такая конструкция состоит из 2 раздельных трубок, установленных одна в другую. Применяются изделия этого типа преимущественно для одновременного нагрева воды для отопления и для бытовых нужд.

Материалы изготовления устройств

Элементы теплообмена могут изготавливаться из различных металлов и сплавов. Наиболее часто такая конструкция состоит из следующих материалов:

  • Стали.
  • Чугуна.
  • Меди.

Стальное изделие является самым недорогим, но обладает относительно невысоким КПД и плохой устойчивостью к агрессивным средам.

Внимание! Частично проблему недолговечности стальной детали можно устранить применением нержавейки.

Чугун значительно долговечнее стали, но может разрушиться при резком изменении температуры теплоносителя. Медные изделия более дорогие, поэтому встречаются реже и используются преимущественно в битермических системах в качестве внутренней ёмкости.

Критерии выбора

При приобретении котла следует, прежде всего, учитывать особенности его работы. Наиболее разнятся требования к эксплуатации в зависимости от используемого топлива.

Теплообменник для газового котла должен быть устойчив к перепадам давления и температуры, а также к агрессивному воздействию кислорода, растворенного в теплоносителе. Оптимальным вариантом для теплового оборудования, использующего газ в качестве источника тепла, является применение изделий из нержавеющей стали.

Теплообменник твёрдотопливного котла изготавливается из материалов, устойчивых к очень высокой температуре.

Внимание! Идеальным вариантом для твёрдотопливного котла является применение чугунного теплообменника.

Популярные производители

Для того чтобы приобрести высококачественное изделие, рекомендуется обратить внимание, прежде всего, на продукцию известных производителей. К этой категории фирм, относятся:

Итальянский бренд, под которым выпускается отопительное оборудование, работающее на различных видах топлива. Приобрести можно как стандартные однокомпонентные изделия, так и сложные битермические изделия высочайшего качества.

Устройства теплообмена от всемирно известного бренда отличаются продолжительным периодом эксплуатации. Приобрести также можно любою модель в зависимости от типа и мощности котельной установки.

Установки теплообмена этой фирмы также отличаются высочайшим качеством и продолжительным периодом эксплуатации.

Определившись с тем, для чего нужен теплообменник в системе домашнего отопления, следует также изучить возможные технические проблемы, которые могут возникнуть при эксплуатации этой детали.

Возможные неисправности

Для того чтобы правильно эксплуатировать котёл отопления, совершенно не обязательно знать, где находится теплообменник. Если жёсткость теплоносителя в норме, а котёл не будет запускаться без предварительного заполнения жидкостью отопительной системы, то можно рассчитывать на длительную работу такого вида оборудования. В противном случае не обойтись без изучения следующего раздела, в котором объясняется, как правильно снять теплообменник с котла.

Демонтаж теплообменника с котла

При необходимости для проведения ремонта можно извлечь элемент теплообмена из котла своими руками. Снятие детали выполняется в такой последовательности:

  • Перекрыть подачу теплоносителя, электроэнергии и топлива к котлу.
  • Снять переднюю крышку.
  • Снять крышку с камеры сгорания.
  • Отключить провода температурного датчика.
  • Снять изделие с переходников.

Внимание! В зависимости от модели тепловой установки последовательность действий и расположение деталей может незначительно отличаться.

Извлечённую таким образом теплообменную деталь можно будет отремонтировать и установить в обратном порядке.

Отзывы пользователей

Владельцы котлов часто самостоятельно осуществляют замену таких элементов котла, в которых образовалась течь, поэтому многие спешат добавить отзывы об установленных деталях на официальных сайтах изготовителей такого типа оборудования, вот некоторые из них:

Денис. г. Тамбов: «Биометрический теплообменник установил в котельный аппарат собственными силами. К сожалению, при разборке пришлось сделать разрез в металле, чтобы вытащить намертво «прикипевшую» деталь».

Сергей. г. Воронеж: «В вопросе — какой теплообменник лучше установить в газовом котле? — пришлось долго разбираться. Наконец было отдано предпочтение двухконтурному изделию, хотя вначале было совсем непонятно, что это такое битермический теплообменник».

В статье подробно рассказано зачем нужен теплообменник в котле отопления. Этот элемент является абсолютно необходимым для полноценного функционирования отопительной системы. Если возникли серьёзные неполадки в работе оборудования, а собственных познаний недостаточно в ремонте сложных отопительных систем, то лучше обратиться за помощью к специалистам.

Теплообменное оборудование. Теплообменник. Виды, характеристики устройство теплообменников.

Общие сведения

Теплообменный (или теплоиспользующий) аппарат является одним из наиболее распространенных и важных элементов энергетических, коммунально-бытовых и технологических установок. Любые преобразования энергии из одного вида в другой, а также передача энергии от одного аппарата либо машины к другому сопровождаются переходом некоторой части всех других видов энергии в тепловую. Поэтому практически во всех машинах и аппаратах теплообмен имеет важное значение.

На теплоиспользующие аппараты приходится значительная доля капиталовложений в энергетические, коммунально-бытовые и технологические установки. При строительстве тепловых электростанций (если учесть, что паровые котлы также являются теплообменниками) капиталовложения в теплообменные аппараты составляют до 70 % капиталовложений на оборудование станций. На современных нефтеперерабатывающих заводах капиталовложения в теплообменные аппараты достигают 40—50 %, на газобензиновых заводах — 40 %.

Теплообменные аппараты, как и другие элементы энергетических, коммунально-бытовых и технологических установок, работают в условиях переменного режима. Однако эксплуатационные, статические и динамические характеристики теплообменных аппаратов зависят не только от изменения расходных режимов и технологических параметров потоков, но и от таких факторов, как накопление загрязнений, накипи, сажи, смол на стенках труб, появление коррозии и др.

Высокая тепловая производительность теплоиспользующего аппарата определяется многими факторами, в первую очередь интенсивным теплообменом, высокой теплопроводностью материала, малым заносом поверхностей теплообмена, своевременной продувкой и промывкой внутренних полостей аппарата, поддержанием оптимального режима работы. Экономичность работы аппарата может быть достигнута малыми затратами энергии на прокачивание теплоносителей, минимальным уносом технологического продукта с продувочными газами и промывочными водами, увеличением межремонтных периодов, максимальной механизацией и автоматизацией обслуживания. Заданные технологические условия процесса (температура, давление, химический состав и концентрация среды, время технологической обработки) и высокое качество продукции обеспечиваются выбором оптимальных температур теплоносителей, правильным расчетом поверхности теплообмена, подбором надлежащих конструкционных материалов, не вступающих в химическое взаимодействие со средой, выбором наивыгоднейших скоростей теплоносителей, строгой цикличностью или непрерывностью процесса и удобством его регулирования.

Виды и классификация теплообменных аппаратов

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. Последние принято называть теплоносителями.

Необходимость передачи теплоты от одного теплоносителя к другому возникает во многих отраслях техники: энергетике, химической, металлургической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности.

В котельном агрегате теплота, выделяющаяся при горении топлива, передается воде и пару, т.е. котельный агрегат представляет собой совокупность теплообменных аппаратов. В атомной силовой установке выделяемая ядерным реактором теплота воспринимается первичным теплоносителем, который сам становится радиоактивным. В двигателе используется вторичный теплоноситель, который получает тепло от первичного в теплообменном аппарате. Процесс регенерации в газотурбинной установке осуществляется путем передачи теплоты в теплообменнике от отработанных продуктов сгорания сжатому воздуху.

Широкое распространение теплообменных аппаратов обусловило многообразие их конструктивного оформления.

Теплообменные аппараты классифицируются следующим образом:

по назначению — подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т. п.;

по принципу действия — рекуперативные, регенеративные и смешивающие.

Рекуперативными называются такие теплообменные аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями происходит через разделительную стенку. При теплообмене в аппаратах такого типа тепловой поток в каждой точке поверхности разделительной стенки сохраняет постоянное направление.

Температура нагрева теплоносителя составляет 400—500 °С для конструкций из углеродистой стали и 700—800 °С для конструкций из легированных сталей.

В рекуперативных теплообменниках теплоносители омывают стенку с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. Процесс теплообмена протекает непрерывно и имеет обычно стационарный характер. На рис. 1 показан пример рекуперативного теплообменника, в котором один из теплоносителей протекает внутри труб, а второй омывает их наружные поверхности.

Стенка, которая омывается с обеих сторон теплоносителями, называется рабочей поверхностью теплообменника.

Регенеративными называются такие теплообменные аппараты, в которых два теплоносителя или более попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева.

Рис. 1. Простейший рекуперативный теплообменник: I, II — теплоносители

Во время соприкосновения с разными теплоносителями поверхность нагрева или получает и аккумулирует теплоту, а затем отдает ее, или, наоборот, сначала отдает аккумулированную теплоту и охлаждается, а затем нагревается. В разные периоды времени теплообмена (нагрев или охлаждение поверхности нагрева) направление теплового потока в каждой точке поверхности нагрева изменяется на противоположное.

В качестве примера на рис. 2 представлена схема регенеративного воздухоподогревателя котельного агрегата с медленно вращающимся (2—5 мин –1 ) ротором — аккумулятором теплоты. Ротор имеет набивку из тонких гофрированных стальных листов (рис. 2,б), заключенных в закрытый кожух 3. К кожуху присоединяются воздушный и газовый короба. Во время работы теплообменника ротор его вращается, поэтому нагретые элементы набивки непрерывно переходят из полости горячего газа в полость холодного воздуха, а охладившиеся элементы — наоборот.

Рис. 2. Регенеративный воздухоподогреватель:

а — общий вид; б — отдельные пластины различной формы; в — секция с пластинами; 1 — газовые патрубки; 2, — радиальное и периферийное уплотнения; 3 — неподвижный наружный кожух; 4 — набивка; 6 — вал ротора; 7 — верхний и нижний подшипники; 8 — воздушные патрубки; 9 — электродвигатель

Смешивающими называют такие теплообменные аппараты, в которых теплои массообмен происходят при непосредственном контакте и смешивании теплоносителей. Поэтому смешивающие теплообменники иногда называют контактными. Наиболее важным фактором в рабочем процессе смешивающего теплообменного аппарата является поверхность соприкосновения теплоносителей. В качестве примера на рис. 3 показана схема смешивающего теплообменника (деаэратора) для подогрева воды паром при термическом удалении растворенных газов (воздуха).

В качестве теплоносителей в зависимости от назначения производственных процессов могут применяться самые разнообразные газообразные, жидкие и твердые вещества.

В производственных аппаратах и системах отопления и горячего водоснабжения наиболее широкое распространение получили водяной пар, горячая вода, дымовые и топочные газы.

Водяной пар как греющий теплоноситель

имеет следующие достоинства:

1) высокие коэффициенты теплоотдачи при конденсации водяного пара позволяют получать относительно небольшие поверхности теплообмена;

2) большое изменение энтальпии при конденсации водяного пара позволяет расходовать малое массовое количество его для передачи сравнительно большого количества теплоты;

3) постоянная температура конденсации при заданном давлении дает возможность наиболее просто поддерживать постоянный режим и регулировать процесс в аппаратах.

Рис. 3. Смешивающий теплообменник для подогрева воды паром при термическом удалении растворенных газов

Наиболее часто употребляемое давление греющего пара в теплообменниках составляет от 0,2 до 1,2 МПа.

Горячаявода применяется как греющий теплоноситель, в основном, в отопительных и вентиляционных установках. Подогрев воды осуществляется в специальных водогрейных котлах, производственных технологических агрегатах (например, печах) или водонагревательных установках ТЭЦ и котельных. Горячую воду как теплоноситель можно транспортировать по трубопроводам на значительные расстояния (на несколько километров). При этом понижение температуры воды в хорошо изолированных трубопроводах составляет не более 1 °С на 1 км. Достоинством воды как теплоносителя является сравнительно высокий коэффициент теплоотдачи. Как правило, в системах производственного и коммунального отопления используется горячая вода с температурой 70—150 (200) °С.

Дымовые и топочные газы как греющая среда применяются обычно на месте их получения для непосредственного нагрева промышленных изделий и материалов, если физико-химические характеристики последних не изменяются при загрязнении сажей и золой. Если по условиям эксплуатации загрязнение обрабатываемого материала недопустимо, дымовые газы направляются в рекуперативный теплообменник, где отдают свою теплоту воздуху, а последний нагревает обрабатываемый материал.

Достоинством топочных газов является возможность нагрева ими материала до весьма высоких температур, которые требуются иногда по технологическим условиям производства.

Однако дымовые и топочные газы как греющая среда имеют ряд недостатков:

1) малая плотность газов влечет за собой необходимость получения больших объемов для обеспечения достаточной теплопроизводительности, а последнее приводит к созданию громоздких трубопроводов;

2) вследствие малой удельной теплоемкости газов их необходимо подавать в аппараты в большом количестве с высокой температурой. Последнее обстоятельство вынуждает применять огнеупорные материалы для трубопроводов;

3) из-за низкого коэффициента теплоотдачи со стороны газов теплоиспользующая аппаратура должна иметь большие поверхности нагрева и поэтому получается весьма громоздкой.

В настоящее время в промышленности для высокотемпературного обогрева кроме дымовых газов применяют минеральные масла, органические соединения, расплавленные металлы и соли. Характеристика некоторых высокотемпературных теплоносителей приведена в табл. 1.

Таблица 1. Характеристики некоторых высокотемпературных теплоносителей

Температура теплоносителя в системе отопления: расчет и регулирование

Какой должна быть температура теплоносителя в системе отопления, чтобы в доме жилось комфортно? Этот момент интересует многих потребителей.

При выборе температурного режима, учитывается несколько факторов:

  • необходимость достижения нужной степени обогрева помещений;
  • обеспечение надежной, стабильной, экономичной и продолжительной работы отопительного оборудования;
  • эффективная передача тепловой энергии по трубопроводам.

Температура теплоносителя в отопительной сети

Но следует учитывать, что в зависимости от температуры воздуха снаружи здания строение через ограждающие конструкции может терять разную величину тепла. Поэтому температура теплоносителя в системе отопления, исходя из внешних факторов, варьируется пределе от 30 до 90 градусов. При нагреве воды свыше в отопительной конструкции начинается разложение лакокрасочных покрытий, что запрещено санитарными нормами.

Оптимальная температура для котельной

Для обеспечения эффективной теплоотдачи в котлах отопления должна быть более высокая температура, поскольку, чем больше тепла может перенести определенный объем воды, тем лучше степень обогрева. Поэтому на выходе из теплогенератора стараются приблизить температуру жидкости к максимально допустимым показателям.

Помимо этого, минимальный нагрев воды или другого теплоносителя в котле нельзя опускать ниже точки росы (обычно данный параметр равен 60-70 градусов, но он во многом зависит от технических особенностей модели агрегата и вида топлива). В противном случае при горении теплогенератора появляется конденсат, который в соединении с агрессивными веществами, имеющимися в составе дымовых газов, приводит к повышенному износу прибора.

Согласование температуры воды в котле и системе

Существует два варианта, как можно согласовать высокотемпературные теплоносители в котле и более низкотемпературные в отопительной системе:

  1. В первом случае следует пренебречь эффективностью функционирования котла и на выходе из него выдавать теплоноситель такой степени нагрева, которая требуется системе в настоящее время. Так поступают в работе небольших котельных. Но в итоге получается не всегда подавать теплоноситель в соответствии с оптимальным температурным режимом согласно графику (прочитайте: “График отопительного сезона – начало и конец сезона”). В последнее время все чаще в небольших котельных на выходе монтируют регулятор нагрева воды с учетом показаний, который фиксирует датчик температуры теплоносителя.
  2. Во втором случае, нагрев воды для транспортировки по сетям на выходе из котельной делают максимальным. Далее в непосредственной близости от потребителей производится автоматическое регулирование температуры теплоносителя до необходимых значений. Такой способ считается более прогрессивным, его применяют на многих крупных теплосетях, а поскольку регуляторы и датчики стали дешевле, его все чаще используют на небольших объектах теплоснабжения.

Принцип работы регуляторов отопления

Регулятор температуры теплоносителя, циркулирующего в отопительной системе – это прибор, с помощью которого обеспечивается автоматический контроль и корректировка температурных параметров воды.

Состоит данное устройство, изображенное на фото, из следующих элементов:

  • вычислительный и коммутирующий узел;
  • рабочий механизм на трубе подачи горячего теплоносителя;
  • исполнительный блок, предназначенный для подмеса теплоносителя, поступающего из обратки. В ряде случаев устанавливают трехходовой кран;
  • повысительный насос на участке подачи;
  • не всегда повысительный насос на отрезке «холодного перепуска»;
  • датчик на линии подачи теплоносителя;
  • клапаны и запорная арматура;
  • датчик на обратке;
  • датчик температуры наружного воздуха;
  • несколько датчиков температуры помещения.

Теперь необходимо разобраться, как происходит регулирование температуры теплоносителя и как функционирует регулятор.

На выходе из отопительной системы (обратке) температура теплоносителя зависит от объема воды, прошедшей через нее, поскольку нагрузка является относительно постоянной величиной. Прикрывая подачу жидкости, регулятор тем самым увеличивает разность между линией подачи и обраткой до требуемого значения (на данных трубопроводах устанавливают датчики).

Когда наоборот необходимо увеличить поток теплоносителя, тогда в систему теплоснабжения врезают повысительный насос, которым тоже управляет регулятор. С целью понижения температуры водяного входящего потока применяют холодный перепуск», который означает, что часть носителя тепла, уже проциркулировавшего по системе, вновь направляют на вход.

В результате регулятор, перераспределяя потоки теплоносителя в зависимости от данных, зафиксированных датчиком, обеспечивает соблюдение температурного графика отопительной системы.

Нередко такой регулятор комбинируют с регулятором горячего водоснабжения с помощью одного вычислительного узла. Прибор, регулирующий ГВС, проще в управлении и в части исполнительных механизмов. При помощи датчика на линии горячего водоснабжения выполняется регулировка прохода воды через бойлер и в итоге она стабильно имеет стандартные 50 градусов (прочитайте: “Отопление через водонагреватель”).

Преимущества применения регулятора в теплоснабжении

Использование регулятора в отопительной системе имеет следующие положительные моменты:

  • он позволяет четко выдерживать температурный график, в основе которого лежит расчет температуры теплоносителя (прочитайте: “Правильный расчет теплоносителя в системе отопления”);
  • не допускается повышенный нагрев воды в системе и тем самым обеспечивается экономное расходование топлива и тепловой энергии;
  • производство тепла и его транспортировка происходят в котельных при самых эффективных параметрах, а необходимые для обогрева характеристики теплоносителя и ГВС создает регулятор в ближайшем к потребителю тепловом узле или пункте (прочитайте: “Теплоноситель для системы отопления – параметры давления и скорости”);
  • для всех абонентов теплосети обеспечиваются одинаковые условия вне зависимости от расстояния до источника теплообеспечения.

Посмотрите также видео о циркуляции теплоносителя в системе отопления:

Температура теплоносителя в системе отопления: расчет и регулирование

Какой должна быть температура теплоносителя в системе отопления, чтобы в доме жилось комфортно? Этот момент интересует многих потребителей.

При выборе температурного режима, учитывается несколько факторов:

  • необходимость достижения нужной степени обогрева помещений;
  • обеспечение надежной, стабильной, экономичной и продолжительной работы отопительного оборудования;
  • эффективная передача тепловой энергии по трубопроводам.

Температура теплоносителя в отопительной сети

Но следует учитывать, что в зависимости от температуры воздуха снаружи здания строение через ограждающие конструкции может терять разную величину тепла. Поэтому температура теплоносителя в системе отопления, исходя из внешних факторов, варьируется пределе от 30 до 90 градусов. При нагреве воды свыше в отопительной конструкции начинается разложение лакокрасочных покрытий, что запрещено санитарными нормами.

Оптимальная температура для котельной

Для обеспечения эффективной теплоотдачи в котлах отопления должна быть более высокая температура, поскольку, чем больше тепла может перенести определенный объем воды, тем лучше степень обогрева. Поэтому на выходе из теплогенератора стараются приблизить температуру жидкости к максимально допустимым показателям.

Помимо этого, минимальный нагрев воды или другого теплоносителя в котле нельзя опускать ниже точки росы (обычно данный параметр равен 60-70 градусов, но он во многом зависит от технических особенностей модели агрегата и вида топлива). В противном случае при горении теплогенератора появляется конденсат, который в соединении с агрессивными веществами, имеющимися в составе дымовых газов, приводит к повышенному износу прибора.

Согласование температуры воды в котле и системе

Существует два варианта, как можно согласовать высокотемпературные теплоносители в котле и более низкотемпературные в отопительной системе:

  1. В первом случае следует пренебречь эффективностью функционирования котла и на выходе из него выдавать теплоноситель такой степени нагрева, которая требуется системе в настоящее время. Так поступают в работе небольших котельных. Но в итоге получается не всегда подавать теплоноситель в соответствии с оптимальным температурным режимом согласно графику (прочитайте: “График отопительного сезона – начало и конец сезона”). В последнее время все чаще в небольших котельных на выходе монтируют регулятор нагрева воды с учетом показаний, который фиксирует датчик температуры теплоносителя.
  2. Во втором случае, нагрев воды для транспортировки по сетям на выходе из котельной делают максимальным. Далее в непосредственной близости от потребителей производится автоматическое регулирование температуры теплоносителя до необходимых значений. Такой способ считается более прогрессивным, его применяют на многих крупных теплосетях, а поскольку регуляторы и датчики стали дешевле, его все чаще используют на небольших объектах теплоснабжения.

Принцип работы регуляторов отопления

Регулятор температуры теплоносителя, циркулирующего в отопительной системе – это прибор, с помощью которого обеспечивается автоматический контроль и корректировка температурных параметров воды.

Состоит данное устройство, изображенное на фото, из следующих элементов:

  • вычислительный и коммутирующий узел;
  • рабочий механизм на трубе подачи горячего теплоносителя;
  • исполнительный блок, предназначенный для подмеса теплоносителя, поступающего из обратки. В ряде случаев устанавливают трехходовой кран;
  • повысительный насос на участке подачи;
  • не всегда повысительный насос на отрезке «холодного перепуска»;
  • датчик на линии подачи теплоносителя;
  • клапаны и запорная арматура;
  • датчик на обратке;
  • датчик температуры наружного воздуха;
  • несколько датчиков температуры помещения.

Теперь необходимо разобраться, как происходит регулирование температуры теплоносителя и как функционирует регулятор.

На выходе из отопительной системы (обратке) температура теплоносителя зависит от объема воды, прошедшей через нее, поскольку нагрузка является относительно постоянной величиной. Прикрывая подачу жидкости, регулятор тем самым увеличивает разность между линией подачи и обраткой до требуемого значения (на данных трубопроводах устанавливают датчики).

Когда наоборот необходимо увеличить поток теплоносителя, тогда в систему теплоснабжения врезают повысительный насос, которым тоже управляет регулятор. С целью понижения температуры водяного входящего потока применяют холодный перепуск», который означает, что часть носителя тепла, уже проциркулировавшего по системе, вновь направляют на вход.

В результате регулятор, перераспределяя потоки теплоносителя в зависимости от данных, зафиксированных датчиком, обеспечивает соблюдение температурного графика отопительной системы.

Нередко такой регулятор комбинируют с регулятором горячего водоснабжения с помощью одного вычислительного узла. Прибор, регулирующий ГВС, проще в управлении и в части исполнительных механизмов. При помощи датчика на линии горячего водоснабжения выполняется регулировка прохода воды через бойлер и в итоге она стабильно имеет стандартные 50 градусов (прочитайте: “Отопление через водонагреватель”).

Преимущества применения регулятора в теплоснабжении

Использование регулятора в отопительной системе имеет следующие положительные моменты:

  • он позволяет четко выдерживать температурный график, в основе которого лежит расчет температуры теплоносителя (прочитайте: “Правильный расчет теплоносителя в системе отопления”);
  • не допускается повышенный нагрев воды в системе и тем самым обеспечивается экономное расходование топлива и тепловой энергии;
  • производство тепла и его транспортировка происходят в котельных при самых эффективных параметрах, а необходимые для обогрева характеристики теплоносителя и ГВС создает регулятор в ближайшем к потребителю тепловом узле или пункте (прочитайте: “Теплоноситель для системы отопления – параметры давления и скорости”);
  • для всех абонентов теплосети обеспечиваются одинаковые условия вне зависимости от расстояния до источника теплообеспечения.

Посмотрите также видео о циркуляции теплоносителя в системе отопления:

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: