Конструкция теплообменника

Теплообменник – это техническое устройство, осуществляющее теплообмен между двумя средами с различной температурой. В большинстве случаев обмен тепловой энергией осуществляется через конструктивные элементы устройства. Но также встречаются и аппараты, которые функционируют по принципу смешивания двух сред.

Конструкция теплообменника сегодня используется почти во всех сферах деятельности: пищевая промышленность, металлургия, нефтегазовая промышленность и так далее. Особенно часто она оказывается незаменимой в жилищно-коммунальном хозяйстве. Широко применяются конструкции теплообменников в котлах и системах горячего водоснабжения.

Устройство теплообменника

Теплообменник – это важный элемент отопительной системы, без которого она не сможет функционировать. Данная деталь предназначена для обмена тепловой энергией между средами и для нагрева воды (или другой среды) от горелки. Поток теплоносителя поступает по трубкам, где мгновенно нагревается до необходимой температуры от сгорающего топлива, в качестве которого может выступать газ, электроэнергия, уголь и так далее. Современные теплообменники могут быть разных видов, они различаются по конструктивным особенностям, типу передачи тепла и способу взаимодействия сред.

Устройство теплообменных аппаратов может отличаться в зависимости от разновидности прибора. В настоящее время наибольшим спросом пользуется пластинчатый разборный теплообменник, отличающийся высокой производительностью, эффективностью и долговечностью. Он состоит из пары главных пластин с несколькими отверстиями. Одна из пластин подвижная, а другая – нет.

Отверстия в плитах, предназначенные для передвижения потоков, укреплены надежной специальной прокладкой и кольцами. Во время установки теплообменника к данным отверстиям подсоединяются элементы трубопровода через патрубки. В качестве соединительных деталей используются трубы различного диаметра и типа резьбы. Между главными пластинами располагается множество стальных или титановых пластин толщиной 0,5 мм.

Между всеми слоями пластин располагается специальная тонкая уплотнительная резина, устойчивая к высоким температурам. Каждая пластина через одну повернута на 180 градусов относительно соседних пластин. Такое размещение обеспечивает двойное уплотнение входящему канальному отверстию. Конструкция теплообменника может быть выполнена из разных материалов. Чаще всего это сталь, медь или чугун. Часто встречаются комбинированные модели.

Принцип работы конструкции теплообменника котла

Главные пластины конструкции теплообменника подключаются к трубопроводу через отверстия, по которым носитель и потребитель тепла поступают внутрь агрегата. Пристенный гофрированный слой во время скоростного потока набирает постепенно турбулентность. С разных сторон пластин каждая среда двигается навстречу друг другу. Благодаря наличию резиновых уплотнителей их смешивания не происходит.

Пластины, размещенные параллельно друг другу, образуют рабочие каналы. Двигаясь по этим каналам, среды обмениваются тепловой энергией, покидая внутренние пределы устройства. То есть, именно пластины являются важнейшей деталью конструкции теплообменников котлов. Потоки внутри конструкции теплообменника могут передвигаться по одноходовым и многоходовым схемам.

Виды конструкции теплообменников

Все виды конструкции теплообменников котлов можно разделить на 2 группы:

• Первичные. Такие теплообменники передают тепловую энергию прямиком в камеру сгорания топлива. Используются в жестких условиях, изготавливаются из качественных материалов.
• Вторичные. Нагрев теплообменника происходит за счет передачи тепловой энергии от теплоносителя другой среды. Чаще всего применяются при обустройстве системы ГВС при наличии дополнительного контура отопления.

Выделяют следующие виды конструкции теплообменников:

• Пластинчатые. Имеют вид трубопровода с пластинами с волнистыми каналами и штамповкой для циркуляции жидких сред. Такие конструкции теплообменников пользуются спросом благодаря их легкости сборки, простоте ухода, минимальному сопротивлению гидравлики.

• Кожухотрубные. К корпусу присоединены трубные решетки с пучками труб, которые закрываются крышками на прокладках с болтовым соединением. На корпусе имеются патрубки, сквозь которые теплоноситель поступает в межтрубное пространство. В многоходовых теплообменниках имеются перегородки, ускоряющие движение теплоносителя. Трубчатые теплообменники обладают компактными размерами и характеризуются высокой скоростью теплообмена.

• Элементные. Простейшая конструкция теплообменника без перегородок. Она схожа с конструкцией кожухотрубного теплообменника, но отличается более крупными габаритами. В данных аппаратах давление значительно выше.
• Спиральные. Имеют вид пары спиральных каналов, соединенных между собой при помощи сварки и формирующих теплообменные каналы. Между каналами располагается керн. Движение сред происходит по каналам. Также могут использоваться специальные прокладки. Такая конструкция теплообменника компактная, высокоэффективная, но сложная в обслуживании.

• Погружные. Конструкция теплообменника данного типа создана таким образом, чтобы один теплоноситель двигался по змеевику, который погружен в бак, заполненный другим теплоносителем. Среда в межтрубном пространстве двигается не очень быстро, из-за чего теплоотдача от жидкости небольшая. Погружные теплообменники обычно устанавливаются в небольших устройствах. Такая конструкция простая и дешевая.

Для того чтобы не ошибиться с выбором подходящего агрегата, рекомендуется детально сравнить характеристики нескольких моделей и проконсультироваться со специалистом.