Пластинчатый теплообменник своими руками – устройство системы и пошаговая инструкция по изготовлению

Содержание

Теплообменник своими руками

Легко ли сделать теплообменник своими руками и как установить отопление в доме: подавляющее большинство владельцев дач и загородных домов рано или поздно задаются вопросами.

Теплообменники – промышленные и бытовые технические устройства для передачи энергии между двумя средами с разной температурой. Среды называются теплоносителями и могут быть однородными (например, жидкость/жидкость) и разнородными (жидкость/газ). В быту это важная часть системы отопления. Он может быть нагревательным и охлаждающим. В большинстве случаев на границе двух сред имеется твердая перегородка с хорошей теплопроводностью. Среды никогда не соприкасаются между собой, передача энергии всегда идёт в одном направлении. Такие аппараты называются рекуперативными. В металлургической и химической промышленности есть также регенераторные устройства, в которых один и тот же теплоноситель то отдаёт, то забирает тепло. В отдельных случаях к ним относят смесители, в которых встречаются две струи газа или жидкости с разной температурой, но в техническом плане такое определение не выдерживает критики.

Виды теплообменников

В большинстве случаев задача теплообменника – нагрев холодной жидкости, воздуха или твёрдых тел (строительных конструкций). Однако существуют и охлаждающие устройства, примеры которых мы видим в холодильниках и морозильных камерах. Рабочим теплоносителем в них служит газ фреон, принимающий на себя тепло окружающей среды. В двигателях внутреннего сгорания избыток тепла забирает тосол.

В ходе технического прогресса инженеры разработали различные варианты нагревательного теплообменного оборудования рекуперативного типа, в которых используются разные виды активных теплоносителей – горячая вода, водяной пар, нагретая парогазовая смесь, выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания и т.д. Конструктивно можно выделить следующие виды теплообменников:

  • кожухотрубные, где под общим кожухом с низкой теплопередачей тесно проложены пучки труб с горячей и холодной жидкостями;
  • “труба в трубе”, когда конструкция состоит из внешнего и внутреннего цилиндрических контуров. По внутренней трубе циркулирует горячий теплоноситель, по внешней – холодный. При этом внутренняя труба должна быть сделана из меди или другого материала с хорошей теплопроводностью, а внешняя – из материала с минимальным коэффициентом теплопередачи – например, из полипропилена;
  • погружные (змеевиковые), представляющие собой бак с помещённым в нём проточным змеевиком. Горячая жидкость, протекающая по змеевику, нагревает содержимое бака;
  • спиральные, в которых нагревающий носитель перемещается по трубкам, завитым в форме спирали. Такая форма обеспечивает максимальную поверхность теплопередачи;
  • пластинчатые и пластинчато-ребристые. Они оптимальны как для разогрева теплоносителя внутри них, так и для нагревания воздуха и строительных конструкций вокруг.

Пример такого теплообменника – привычные плоские радиаторы отопления, которые устанавливаются вдоль стен или размещаются в них.

Пластинчатые и цилиндрические конструкции размещаются также и в зоне горения топлива в котлах м печах. В них вода мгновенно превращается в пар и устремляется по контуру.

К теплообменному оборудованию не относятся нагревательные элементы, которые сами генерируют тепло (например, за счёт высокого электрического сопротивления или химических реакций). Часто мы сталкиваемся с многоступенчатым теплообменом. Характерный пример – замкнутый нагревательный контур с горячей водой. С одной стороны, вода проходит через топку котла, где принимает энергию горения топлива, с другой - отдаёт тепло помещению через поверхность радиаторов отопления или труб, проложенных в полу.

Из чего делают теплообменники?

Лучше всех в мире проводит тепло искусственная разновидность углерода под названием графен. Его теплопроводность – более 4.000 ватт на метр-Кельвин, в 10 раз выше теплопередачи серебра. Графит и алмаз значительно отстают от графена, но тоже проводят тепло гораздо лучше любых металлов. Вполне возможно, в недалёком будущем обогрев зданий будет осуществляться с помощью батарей из кристаллического углерода. Опыты в этом направлении ведутся уже давно.

Пока же человек пользуется почти исключительно металлическими теплообменниками. Ввиду дороговизны серебра чаще всего применяются медные трубы и пластины. Теплопроводность меди – 401 Вт/(м-K), что лишь на 29 единиц меньше теплопередачи серебра. Недостаток – значительный удельный вес. Поэтому в помещениях медь заменяют лёгким алюминием. Правда, коэффициент теплопередачи этого металла в 2 раза ниже, чем у меди.

Нержавеющая сталь при всей своей коррозионной стойкости и внешней привлекательности, в качестве материала для теплопередачи не годится. Она проводит тепло в 10 раз хуже, чем серебро и медь.

Бак с теплообменником для печи

Эксплуатация отопительного и нагревательного оборудования связана с потенциальным риском. Горячие носителтели в случае протечки или прорыва трубопровода могут причинить вред здоровью и испортить имущество. Лучший вариант – использовать сертифицированное нагревательное оборудование ведущих мировых производителей. Но если вы имеете техническое образование и навыки работы своими руками, можно для начала попробовать собрать и установить несложный, но эффективный пластинчатый теплообменник для бани.

Несомненный плюс этой конструкции состоит в том, что бак с горячей водой не обязательно встраивать в печь-каменку. Бак располагается автономно, не раскаляется докрасна и не представляет опасности для неосторожных банщиков. Циркуляция воды происходит по двум жаропрочным каучуковым шлангам и медному змеевику, который размещается непосредственно в топке. Секрет в том, что входное отверстие бака находится в его дне, а выходное – ближе к крышке. Змеевик должен располагаться на уровне дна циркуляционного бака. Когда баня не топится, контур находится в состоянии покоя. Как только в змеевике повышается температура, нагретая вода устремляется через отверстие в дне бака, а её место занимает холодная вода из верхней части резервуара. В результате интенсивной конвекции бак объёмом 100 литров можно нагреть до 80 градусов меньше чем за час. Стенки бака делаются из нержавеющей стали, здесь её невысокая теплопроводность играет уже вам на руку, вода не остывает, пока не остынет воздух в бане.

Дополнительным преимуществом такой мини-системы является то, что её монтаж не требует сварки. Отверстия в корпусе бака можно просверлить перфоратором, соединения шлангов и змеевика производится с помощью герметичных переходников. Сделать такой теплообменник своими руками вполне может человек, не имеющий большого опыта работы в области водоснабжения и отопления.

Если вы не понаслышке знаете, что такое электросварка и задумались, как сделать теплообменник для дополнительного обогрева дома, то лучше всего использовать пластинчатую или трубчатую конструкцию, о которой уже говорилось выше. Оптимальный материал для такого устройства – медь. Медный регистр из труб, секция пластин или спираль размещаются непосредственно в топке печи или в нижней части дымохода. При изготовлении самодельного теплообменника важно соблюдать технические условия, следить за качеством сварных швов и герметичностью соединений. Иначе можно вместо тепла в доме или подсобных помещениях получить нешуточную аварию.

Планируя работы, важно помнить, что вход холодной воды в нагревательную часть контура (так называемая "обратка") должен располагаться в самой нижней точке контура. Если дом имеет больше одного этажа и нагрев теплоносителя ведётся постоянно, на чердаке можно устроить накопительный бак. Также не представляет сложности установить на контуре термостаты, которые будут автоматически перекрывать циркуляцию при достижении заданной температуры теплоносителя. Это поможет обеспечить оптимальную температуру в доме. Система должна иметь кран для слива теплоносителя в случае неисправности или перед консервацией дома на зиму.

www.teplotex.ru

Как сделать теплообменник для отопления своими руками: пошаговая инструкция

Когда в доме имеется печь, то не стоит торопиться ее разбирать. Ведь, установив в ней теплообменник, можно провести модернизацию оборудования и сделать отопительную систему более усовершенствованной. Как сделать теплообменник, да еще и своими руками для отопления частного дома, будет интересно узнать всем домовладельцам, кто до сих пор использует печное отопление.

Функциональные особенности теплообменников

Прежде чем начать изготавливать теплообменник, следует понять характер выполняемой им функции в отопительной системе. Принцип работы этого приспособления реализован в устройствах электрокотлов, газовых и твердотопливных. Теплообменник представляет собой конструкцию из изогнутых труб, которые размещаются внутри отопительного оборудования и нагреваются при помощи источника энергии.

По трубам теплообменника проходит теплоноситель, например, вода, которая нагревается и отправляется в радиаторы, на ее место поступает остывшая вода из батарей и снова нагревается. Таким образом, происходит отопление дома. В качестве теплоносителя могут использоваться газы, тогда в качестве нагревательного элемента будет работать рекуператор. Однако в жилых домах такой аппарат используется крайне редко.

Установив в печь теплообменник, можно получить полноценную систему отопления.

Подбор материала

Следует сразу отметить, что в домашних условиях создать теплообменник как на заводе практически невозможно. Вместе с тем, самодельная конструкция по функционалу не будет уступать созданной на предприятии.

Можно придать любую форму конструкции, но наиболее популярными вариантами является система, выполненная из нескольких металлических труб в виде решетки или пластин. В связи с тем, что температура горения достаточно высокая, тем более когда в качестве топлива используется уголь, следует особое внимание уделить выбору материала, а также уровню качества швов сварки. Кроме того, важную роль имеет тип металла, поскольку у каждого своя теплопроводность. Если взять медную трубу, то она в 7 раз будет превышать коэффициент теплопроводности, чем аналогичная труба, изготовленная из стали. При идентичном диаметре и объеме передаваемого тепла достаточно 3,5 метра медной трубы, при этих же параметрах стальной понадобится 27 метров.

Нагревательные элементы из меди самые дорогие, но эффективные. Если нет возможности потратиться на приобретение таких материалов, можно приобрести стальные трубы, но при этом их диаметр должен быть не менее 3,5 сантиметров.

Для справки! В том случае, если в качестве топлива будет использоваться уголь, то наиболее рациональным вариантом будет установка теплообменника из чугуна. Это самый прочный и теплоустойчивый металл. Кроме того, в качестве нагревательного элемента можно использовать с

rusolymp.ru

как сделать своими руками в частном доме » SanDizain.ru

Теплообменник для горячей воды – незаменимый элемент в системе отопления частного дома. Именно он передает тепло холодной воде, тем самым нагревая ее и обеспечивая жильцов бесперебойным горячим водоснабжением. От продуктивности работы теплообменника напрямую зависит не только комфорт домочадцев, но и долговечность обогревательных приборов, поэтому очень важно, чтобы агрегат был выполнен качественно. Ввиду этого многие задаются вопросом: стоит ли мастерить теплообменник своими руками или лучше не рисковать и приобрести уже готовый? Первый вариант, безусловно, сложнее, но он вполне реализуем, если детально разобраться, как сделать теплообменник: материалы, конструктивные особенности, монтаж – обо всем этом и не только пойдет речь далее.

Особенности и функции теплообменника

Прежде чем рассматривать основные моменты изготовления и монтажа теплообменника для горячей воды, абсолютно не лишним будет узнать, что же собой представляет этот агрегат и для чего он нужен.

Теплообменник – техническое устройство, соединяющее между собой два теплоносителя: холодный и горячий. Как правило, он имеет вид обычной трубной конструкции. Между носителями беспрерывно осуществляется передача тепла – от холодного к горячему, благодаря чему дом и обеспечивается горячей водой. Причем у теплообменника нет собственного источника тепла – он использует энергию, поступающую от системы отопления.

Таким образом, главная функция агрегата – подогрев холодной воды и получение на выходе горячей. Эффективность выполнения этой функции зависит от трех факторов:

  • температурная разница между двумя теплоносителями;
  • габариты теплообменника и, следовательно, площадь контакта носителей;
  • материал, из которого изготовлен теплообменник.

Пластинчатый теплообменник

Последний фактор важен не только в плане эффективности агрегата, но и в вопросе его изготовления и монтажа. Для выполнения теплообменника может использоваться пластик, сталь и чугун. Первый материал не всегда эффективен ввиду своей низкой теплопроводности. Что касается выбора между сталью и чугуном, то здесь следует сравнить характеристики двух материалов, чтобы определиться с наиболее подходящим.

Чугунный теплообменник

Плюсы тепловых агрегатов из чугуна:

  • Высокая теплопроводность – чугунные элементы быстро нагреваются и эффективно передают тепло от одного носителя к другому.
  • Медленное остывание – теплообменники из чугуна долгое время остывают, что дает возможность сэкономить на работе отопительной системы.
  • Долговечность – чугун устойчив к воздействию слабых кислот и к образованию накипи, поэтому он менее подвержен коррозии, нежели многие другие металлы, что и обеспечивает длительный срок службы теплообменника.
  • Возможность увеличения функциональности – уже после установки агрегата к нему можно нарастить новые чугунные секции, тем самым увеличив мощность теплового оборудования.

Минусы чугунных теплообменников:

  • Громоздкость – чугунные агрегаты отличаются внушительным весом, что усложняет их эксплуатацию и обслуживание. При этом, чем больше масса теплообменника, тем выше его мощность.

Совет. Обязательно учитывайте вес чугунного теплового прибора при выборе места для его установки – важно, чтобы монтажное основание было очень прочным.

  • Хрупкость – несмотря на большой вес, агрегаты из чугуна боятся механических ударов: они быстро обзаводятся трещинами, сколами и прочими деформациями.
  • Низкая устойчивость к температурным перепадам – хоть чугун и выдерживает максимально высокие температуры, от резких термических изменений на поверхности теплообменника могут появляться трещины, что чревато значительным снижением его работоспособности.

Стальной теплообменник

Преимущества приборов из стали:

  • Повышенная теплопроводность – как и чугун, сталь оперативно нагревается и отлично передает тепло холодному носителю.
  • Низкий вес – стальные теплообменники не утяжеляют общую систему отопления, поэтому их можно использовать для обеспечения горячего водоснабжения в домах большой площади.
  • Ударопрочность – стальные конструкции очень крепкие, поэтому им не страшны механические повреждения.
  • Устойчивость к термическим изменениям – сталь без последствий выдерживает резкие перепады температур внутри системы.

Недостатки стальных теплообменников:

  • Восприимчивость к коррозии – для стали характерна низкая устойчивость к кислотным средам, что значительно сокращает срок эксплуатации теплообменника.
  • Невозможность увеличить мощность устройства путем добавления новых секций.
  • Быстрое остывание – сталь быстро отдает температуру, что увеличивает расходы на топливо.

Совет. Для изготовления качественного и долговечного теплообменника рекомендуется использовать трубы из жаропрочной стали диаметром не меньше 32 мм и толщиной стенки 5 мм и более.

Изготовление теплообменника

Конструктивно теплообменники для горячей воды могут быть двух видов: внешние и внутренние. К первым относятся подкова и змеевик. Подкова очень легка в исполнении, но не отличается высокой мощностью: для ее изготовления нужно просто сварить две чугунные или стальные трубы – в результате вы получите агрегат с маленькой площадью контакта носителей и, следовательно, с низкой мощностью нагрева поступающей холодной воды.

Более удачным вариантом внешнего теплообменника будет змеевик – он изготавливается посредством сварки нескольких труб: чем больше труб вы используете, тем мощнее будет агрегат.

Внутренний теплообменник представляет собой бак, в который помещается трубка, нагревающая поступающую в нее воду. Чтобы смастерить такой прибор своими руками, вам понадобится:

  • стальной бак для воды;
  • стальная или чугунная трубка;
  • анод;
  • регулятор мощности.

Изготовление теплообменника не займет много времени: скрутите трубку в спираль, закрепите ее на стенках бака, а затем сделайте в емкости два выхода: нижний – для холодной воды, верхний – для горячей.

Наружный теплообменник

Монтаж теплообменника

Когда все компоненты готовы, можно приступать к монтажу теплообменника. В случае с внешним агрегатом работа выполняется следующим образом:

  • на входе и выходе сваренной конструкции нарежьте резьбу;
  • с помощью муфты соедините вход теплообменника с системой отопления
  • используя аналогичную муфту, соедините выход теплообменника с трубой горячего водоснабжения.

Внутренний теплообменник монтируется по такой схеме:

  • вблизи батарей отопления установите бак с трубкой-термонагревателем;
  • рядом с трубкой внутри бака установите анод;
  • через нижний выход проведите в бак трубу отопительной системы, а через верхний – трубу, которая будет забирать холодную воду.

По желанию можете подключить к нагревательной трубке регулятор мощности, а к нему – термостат для управления температурой нагрева воды.

Важно! Верх и низ стального бака должны быть запаяны, чтобы предостеречь попадание в емкость воздуха, который будет забирать температуру, предназначенную для нагрева воды.

Как видим, даже столь сложный агрегат системы отопления, как теплообменник для горячей воды, вполне реально соорудить и установить своими руками. Главное – детально продумать каждый шаг: от выбора материала до финального подключения. Так что не пренебрегайте предложенной вам инструкцией – она поможет избежать ошибок в обеспечении собственного дома бесперебойной горячей водой.

Как изготовить теплообменник змеевик: видео

Теплообменник для системы отопления: фото




sandizain.ru

Как и из чего сделать теплообменники своими руками.

Теплообменник, змеевик – непонятные для многих слова, которые никак не связаны с представлением об этих предметах. Радиатор, батарея, полотенцесушитель – более понятны, потому что эти предметы мы видим и пользуемся ими каждый день. Между тем, это ведь тоже теплообменники, один из многочисленных их видов.

   Что такое – теплообменник.

Понятно, что, не выяснив, что же такое теплообменник  и принципов его работы, мы вряд ли сможем его сделать или применить в качестве теплообменника что-либо другое.

Если говорить простыми словами, теплообменник – это устройство для обмена энергией между различными средами, не имеющее собственного источника энергии. Т.е. печка – это не теплообменник, а тепловой щит или лежанка, через которые проходят дымовые газы от печки, и которые греют воздух в помещении, — это теплообменники.

Элементарный теплообменник мы сооружаем, когда хотим    охладить бутылки с пивом в раковине мойки, используя холодную воду из водопровода. При этом наше пиво охлаждается, а вода наоборот – нагревается.

Из определения теплообменника можно сделать выводы по оценке и увеличению его эффективности. Получается, что эффективность теплообменника зависит:

— от разницы температур между средами: чем больше разница, тем больше передается энергии.

— от площади соприкосновения различных сред с теплообменником, чем больше – тем лучше.

— и от теплопроводности материала самого теплообменника: чем лучше материал проводит тепловую энергию, тем эффективней теплообменник.

По сути, любая труба, в которой течет вода (или другая жидкость) с температурой отличной от температуры окружающей среды (воздуха или тоже жидкости) – является теплообменником.

   Как сделать теплообменник.

Получается, что если мы возьмем какое-то количество метров трубы, свернем её в кольца и запихнем в бочку, выведя наружу вход и выход этой трубы, мы получим теплообменник, который будет, либо греть воду в бочке, либо охлаждать, в зависимости от того, что нам нужно (обычно – греть).

Теперь, неплохо бы выяснить, какое именно количество метров трубы равно по мощности, например, 1,5 кВт ТЭНу. И вот тут на первое место выступает теплопроводность материала, из которого сделана труба. При прочих равных, а именно: диаметр трубы – 20 мм, разность температур ~ 40оC, получается, что металлопластиковой трубы нам понадобиться  больше 4300 метров (коэффициент теплопроводности равен – 0,3), стальной – 25 метров (50), а медной – 3,5 метра (380). Вот такая вот арифметика. Вполне естественно, что лучший выбор материала для теплообменника – это медная отожженная труба, которая легко гнется, и к ней без особого труда можно присоединить резьбовой фитинг с помощью обжимного соединения (можно и припаять, но это на любителя). В этом случае у нас получится теплообменник змеевикового типа.

Своими руками, кроме змеевиков, можно сделать теплообменник типа «водяная рубашка». Это когда теплообмен происходит между двумя герметичными емкостями, вложенными одна в другую. Такой теплообмен часто используется в небольших твердотопливных котлах систем отопления. Недостатком таких теплообменников является небольшое эксплуатационное давление, на которое они обычно рассчитаны. Изготовить их сможет, пожалуй, только опытный сварщик. На «коленке» из подручных материалов сделать такой теплообменник очень проблематично.

И уж совсем сложно сделать один из самых эффективных теплообменников типа «трубная доска» из-за большого количества вальцовочных соединений. Этот теплообменник представляет собой три герметичных емкости, две из которых, по краям, соединены между собой трубами развальцованными в торцах этих емкостей. Теплообмен происходит в средней части при движении жидкости от одного края к другому.

Что еще можно использовать в качестве теплообменника.

Если негде достать медную трубу, а во дворе присутствует небольшая свалка металлолома, то можно попробовать найти какую-нибудь альтернативу. Например, полотенцесушители – прекрасно подойдут на роль змеевика в самодельном теплообменнике. Подойдут старые радиаторы системы отопления, лишь бы не текли. Автомобильные радиаторы и радиаторы автомобильных печек – это тоже готовые теплообменники, которые можно использовать как греющий элемент, придумав переходники для них, и ,если нужно, объединив их для увеличения общей площади теплообмена.

Прекрасные теплообменники получатся из старых газовых водогрейных колонок, тем более, что при этом практически ничего переделывать не нужно.

Принцип действия любого теплообменника везде, где бы он не находился, одинаков, поэтому, в зависимости от конкретных условий, он может греть или охлаждать любую среду: жидкость, газ или твердое вещество. Все зависит от задачи, которую наш теплообменник должен будет решать, и от вашей инженерной фантазии.

sansamuch.ru

Собираем пластинчатый рекуператор своими руками

Проектируя приточно-вытяжную воздухозаборную систему важно понимать, что если не установить специальный подогреватель, помещение будет быстро остывать, особенно в осенне-зимний период. Отличным решением этой задачи является рекуператор, представляющий собой устройство, использующее тепло удаляемого воздуха для нагрева поступающего.

Несмотря на то, что сегодня достаточно много таких механизмов имеется в продаже, многих интересует вопрос – возможно ли сделать рекуператор воздуха своими руками? Оказывается, это вполне реально, поскольку все составные части можно приобрести в свободной продаже или же найти у себя дома.

Схема устройства рекуператора, а также используемые материалы

Для правильного изготовления рекуператора своими руками важно обратить особое внимание на теплообменник, который должен быть пластинчатого типа – так как он поможет сохранить до 65% тепла. Рекуператор воздуха сделать своими руками вполне под силу каждому, кто дружит со слесарным инструментом, поскольку для выполнения этой работы понадобятся молоток, плоскогубцы, ножовка по металлу, угловая шлиф машинка (болгарка), рулетка, уголок и дрель.

Очень важно изначально правильно начертить проект будущего устройства, после чего точно определить размеры всех необходимых деталей. Только после этого можно приступить к поиску нужного материала, а также непосредственному конструированию системы.

Нам понадобятся следующие материалы:

  • Текстолит
  • Кровельная оцинковка или любой другой материал плоского типа
  • Пластиковые фланцы с наконечниками, соответствующие по диаметру с сечением труб воздуховода
  • Деревянный брус для закрепления металлической основы в коробе
  • Герметик
  • Утеплитель
  • Силикон

Основные этапы работ

  1. Из металлического листа (вместо него можно использовать короб из МДФ) изготавливается небольшой ящик, стенки которого изнутри утепляются стекловолокном или пенопластом, толщиной не менее 50 мм. В коробе выполняются отверстия для входящего и исходящего патрубков холодного и теплого воздуха.
  2. Из остатков жести или другого металлического материала нарезаются прямоугольные пластины 300х200 мм, после чего они устанавливаются параллельно друг другу. При этом в качестве заполнения и несущих элементов здесь используется техническая пробка.
  3. Данная конструкция помещается внутрь короба, все ненужные отверстия и щели герметично заделываются силиконом, готовый рекуператор устанавливается на предназначенное для него место, все подающие и заборные воздуховоды присоединяются к своим патрубкам.

Существуют и готовые рекуператоры, которые можно свободно купить на рынке или в специализированных магазинах. Единственное, их стоимость достаточно большая, что и вынуждает многих самостоятельно заниматься изготовлением.

Можно сказать, что рекуператор для частного дома своими руками может сделать каждый при подходящих инструментах и материалах. Польза от рекуператора действительно большая, поскольку он гарантированно экономит денежные средства хозяина на отоплении, сберегая каждый джоуль тепла. Многочисленные отзывы тех людей, кто уже установил такую систему принудительного вентилирования с подогревом, свидетельствуют о том, что такая система действительно работает и приносит пользу.

ventilationpro.ru

Теплообменник своими руками | Как сделать теплообменник

       Здравствуйте! Теплообменники являются составной частью отопительных систем как бытового назначения, так и промышленного. Этот сегмент рынка предлагает множество моделей теплообменников от различных производителей, характеристики которых отличаются, однако, сконструировать, собрать и подключить теплообменник своими руками также возможно. Для этого необходимо понимать принцип работы и установки этого устройства.

Что из себя представляет теплообменник?

      Схема и принцип работы этих устройств подразумевает передачу тепловой энергии от контура горячей воды к контуру холодной воды. Теплообменник – это узел или отдельный элемент магистрали системы теплоснабжения, через которое тепловая энергия передается от головного отопительного прибора к теплоносителю (вода, антифриз, пар и т. п.). Он нужен для обеспечения эффективного и рационального распределения тепла и не является самостоятельным устройством, а работает в комплексе с другим оборудованием.

      Выбор определенной конструкции теплообменника (пластинчатый, трубчатый и т. п.) во многом зависит от сферы использования этого устройства, а эффективность работы таких аппаратов зависит от того, насколько правильно был осуществлен расчет совместимости с головным нагревательным устройством системы теплоснабжения, а также насколько корректно разработана схема его установки. Для многоквартирных домов возможны варианты оборудования как зависимых систем центрального отопления, так и независимых.

      Наиболее эффективными и рациональными являются, конечно же, независимые типы, которые, наряду с главным теплонакопительным модулем, оснащены и дополнительными компактными теплообменниками для отдельной квартиры или контура центрального теплоснабжения. Их использование уместно и выгодно в магистралях с большим объемом, длинной протяженностью или во многоуровневых сооружениях. При этом важно правильно рассчитать мощность и подобрать необходимые модели для конкретных условий. Зависимые же системы менее функциональны в плане регулировки допустимой температуры и других показателей.

Изготовление теплообменника своими руками

      Перед тем как сделать теплообменник, необходимо определиться с материалом и произвести расчет эффективности изделия из различных металлов. Характеристики теплообменника, спаянного из медной трубы, считаются лучшими в плане отдачи тепловой энергии от горячей воды. По сравнению со стальными конструкциями, медные трубы проводят тепло горячей воды практически в 7 раз эффективнее. Таким образом, для одинакового количества горячей воды и энергии в системе теплоснабжения медный теплообменник потребует меньше материала, чем стальной.

      Приблизительный расчет соотношения упомянутых материалов конструкции должен быть примерно 1 м медной трубы к 7,14 м стальной трубы. Такое соотношение и расчет являются общепринятым правилом при сборке своими руками описываемых устройств.

      Расчет мощности теплообменника достаточно сложен и при его вычислении следует учитывать многие факторы, такие как диаметр трубопровода, тип металла, общую длину змеевика, среднюю температуру в головном отопительном приборе, скорость передвижения воды в системе и т. п. Правильный расчет непосредственно влияет на эффективность работы всей системы.

      Когда проводится расчет этого показателя, берут за основу формулу, при которой труба теплообменника диаметром в 50 мм в среднем дает 1 кВт тепловой энергии. Более развернутая методика расчета мощности теплообменной конструкции выглядит следующим образом:

Р = 1,16 x ΔТ/t x V;

где Р — это мощность теплообменника,

1,16 — специальный коэффициент,

ΔТ — разница температур,

t — это время нагрева,

V — объем.

      Трубчатый теплообменник изготавливается своими руками из отрезков гладкостенных труб в виде решетки. Такой принцип работы устройства теплового обмена является одним из наиболее популярных и простых при сборке. Еще более простыми считаются конструкции в виде куба или цилиндрических конструкций. Однако эффективность таких моделей немного ниже регистровых, так как циркуляция горячей воды проходит медленнее. Основной принцип, которого необходимо придерживаться при конструировании устройства – это обеспечение максимальной площади для нагрева воды, для чего могут использоваться также плоские металлические емкости, через которые будет циркулировать теплоноситель.

      Чтобы правильно рассчитать, собрать и подключить теплообменник следует придерживаться нижеперечисленных правил, а именно:

• Толщина стенок труб должна быть не менее 3 мм, в противном случае металл может быстро прогореть;

• При размещении устройства в головных нагревательных сооружениях систем теплоснабжения необходимо предусмотреть обязательный зазор между теплообменником и стенками топки, размер которого должен быть в пределах от 10 до 15 мм. При движении горячей воды металлическая конструкция расширяется, что и является причиной обеспечения компенсационного зазора;

• Расчет должен предусматривать диаметр труб или пустот в местах соединения отдельных отрезков не менее 5 мм.

      Теплообменник в виде конструкции из труб укладывается непосредственно в печь, а схема монтажа системы теплоснабжения должна предусматривать два отверстия для входа трубопровода и для его выхода. После полной укладки печи осуществляется подключение теплообменника к трубопроводной магистрали системы отопления. После чего осуществляется пробный запуск отопления и проводится проверка работы всех составных частей и устройств, а также визуальный осмотр труб на предмет возможной течи. Если расчет был правильным, то нагрев системы должен произойти достаточно быстро и равномерно.

      Помимо трубного типа, возможно собрать и пластинчатый тип теплообменника. Схема такого устройства предусматривает соединение множества пластин с небольшим зазором между ними. Пластины располагаются последовательно в зависимости от контура системы и соединены в единый модуль.

      Существует три разновидности пластинчатых теплообменников:

• Паяные;

• Разборные;

• Сварные.

      Использование пластинчатых устройств в основном распространено в промышленной сфере.

Инструкция по сборке

      Одним из наиболее популярных и востребованных типов теплообменников считаются конструкции для водяного отопления из двух горизонтальных труб и нескольких вертикальных, которые располагаются между ними. При этом все места соединений должны быть проточными.

      Чтобы сделать самодельный теплообменник для отопления, необходимо использовать стальные трубы, диаметр которых составляет не менее 2,5 см. В зависимости от размера печи подбираются оптимальные размеры продольных горизонтальных труб теплообменника с заранее подготовленными отверстиями для вертикальных труб, количество которых может колебаться от 6 до 9 штук. После чего осуществляется сварка конструкции. При этом необходимо следить за качеством шва, поскольку устройство будет использоваться в крайне агрессивной среде при высоких температурах.

      Выходной патрубок из теплообменника для подключения к системе оборудуется с верхней части, входной для подключения обратки – с нижней. При этом на каждом из патрубков нарезается резьба для муфтового соединения с основным трубопроводом.

     При расчете мощности применяется формула, при которой на каждые 3-5 кВт мощности печи требуется около 1 м2 площади устройства.


teplosniks.ru

Расчет пластинчатого теплообменника | Школа ремонта. Ремонт своими руками

Расчет пластинчатого теплообменника
Сначала мы рассмотрим, какие бывают теплообменники, а потом рассмотрим формулы расчета теплообменников. И Таблицы различных теплообменников по мощностям.
Паяный теплообменник AlfaLaval - неразборный!

AlfaLaval - Разборный с резиновыми прокладками

Основное предназначение теплообменников такого типа - это мгновенная передача температуры от одного независимого контура - другому. Это дает возможность получить тепло от центрального отопления к своей независимой системе отопления. Также дает возможность получать горячее водоснабжение.
Существуют разборные и неразборные теплообменники! AlfaLaval - Российского производства!
Паяный теплообменник AlfaLaval - неразборный!

Конструкция
В паяных теплообменниках из нержавеющей стали не нужны прокладки и прижимные плиты. Припой надежно соединяет пластины во всех точках контакта, что обеспечивает оптимальный КПД теплопередачи и высокое сопротивление давлению. Конструкция пластин рассчитана на длительный срок эксплуатации ППТ очень компактны, так как теплопередача происходит практически через весь материал, из которого они изготовлены. Они имеют небольшую массу и малый внутренний объем. Компания Альфа Лаваль предлагает широкий спектр аппаратов, которые всегда можно приспособить к конкретным требованиям заказчиков. Любые задачи, связанные с теплообменом, ППТ решают наиболее эффективным с экономической точки зрения способом.
Материал
Паяный пластинчатый теплообменник состоит из тонких гофрированных пластин из нержавеющей стали, соединенных между собой вакуумной пайкой с использованием меди или никеля в качестве припоя. Теплообменники, паянные медью, чаще всего применяются в системах теплоснабжения или кондиционирования воздуха, в то время как никельпаяные в основном предназначены для пищевой промышленности и для работы с агрессивными жидкостями.
Защита от смешения сред
В тех случаях, когда по правилам эксплуатации или по иным причинам требуется обеспечить повышенную безопасность, можно воспользоваться патентованными конструкциями паяных теплообменников с двойными стенками. В этих теплообменниках две среды отделены друг от друга двойной пластиной из нержавеющей стали. В случае внутренней протечки ее можно будет заметить на внешней стороне теплообменника, но смешения сред в любом случае не произойдет.
AlfaLaval - Разборный с резиновыми прокладками

Теплообменник: Жидкость - жидкость
1-пластины; 2-стяжные болты; 3,4-передняя и задняя массивная плита; 5-патрубки для присоединения контура теплоснабжения; 6-патрубки для присоединения трубопроводов системы отопления.
Назначение
Получить отдельный замкнутый (независимый) отопительный контур системы отопления, при этом получая только тепловую энергию. Расход и давление не передаются. Тепловая энергия передается за счет передачи температуры теплопередающими пластинами по разные стороны которого протекает теплоноситель (отдающий тепло и принимающий тепло). Это дает возможность изолировать свою систему отопления от центральной сети отопления. Могут быть и другие задачи.

1-подающий патрубок для отпуска тепла; 2-обратный патрубок для отпуска тепла; 3-обратный патрубок для приема тепла; 4-подающий патрубок для приема тепла; 5-канал для приема тепла; 6-канал для отпуска тепла. Стрелками указано направление движения теплоносителя.


Схема системы отопления

Каждый пластинчатый теплообменник обладает значениями, которые необходимы для расчета.
Эффективность (КПД) теплообменника находиться по формуле

На практике эти значения равны 80-85%
Какие должны быть расходы через теплообменник?
Рассмотрим схему

По разные стороны теплообменника имеются два независимых контура, это означает, что расходы этих контуров могут быть разными.
Чтобы найти расходы нужно знать, сколько тепловой энергии потребуется для отопления второго контура.
Например, это будет 10 кВт.
Теперь нужно посчитать необходимую площадь пластин для передачи тепловой энергии по этой формуле

Полный коэффициент теплопередачи

Чтобы решить задачу нужно познакомиться с некоторыми типами теплообменников, и на их основе производить анализ расчетов подобных тепловых обменников.
Совет!
Самостоятельно сделать расчет теплообменника у Вас не получиться по одной простой причине. Все данные, которые характеризуют теплообменник скрыты от посторонних лиц. Возникает трудность найти коэффициент теплопередачи от реального расхода! И если расход будет заведомо маленьким, то и КПД теплообменника будет не достаточным!
Увеличение мощности с уменьшением расхода приводит к увеличению самого теплообменника в 3-4 раза по количеству пластин.
У каждого производителя теплообменников есть специальная программа, которая подбирает теплообменник.
Чем выше коэффициент теплопередачи, тем быстрее этот коэффициент становиться меньше из-за отложение от накипи!

Рекомендации по подбору ПТО при проектировании объектов теплоснабжения

О чем умалчивают производители теплообменников? О загрязнение теплообменников



Графа Теплоноситель - контур 1 источника тепла.
Графа Нагреваемая среда - контур 2.


schoollremonta.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *