Вы здесь

Теплообменник на


Что такое теплообменники, виды и особенности применения

Запросить цену

Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный.

Системы теплообмена, зачем нужен теплообменник

Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают тепло воде, распыляемой из форсунок. В аппаратах, где два агента протекают по отдельным контурам, тепло передается через стенку, поверхность.

Признаком теплообменника является развитая поверхность и подводка двух систем. Это может быть пар-вода, антифриз-вода, вода-вода. Вместо воды в процессе используют химический раствор, вместо пара – нагретые газы.

Применение теплообменников позволяет:

  • Использовать остаточное тепло при получении электрической энергии.
  • Вести химические процессы в точном режиме, поддерживая температуру теплообменниками.
  • Использовать вторичное тепло от энергоносителя для бытовых нужд.
  • Поддерживать температуру теплоносителя для бытовых систем отопления в параметрах, соответствующих стандарту.

Разновидности поверхностных теплообменников

Простейший т/о – труба в трубе. Холодная трубка с водой проходит в трубе большего сечения, заполненной горячим агентом. При этом поверхность внутренней трубки нагревается и передает тепло воде. Так работают бойлеры. Если трубок много и собраны они в пучок, то получается кожухотрубный теплообменник. Аппараты с трубным пучком, закрепленном с торцов решетками, распространены в промышленности и применяются для бытовой водоподготовки.

Витые теплообменники представляют змеевики, навитые в корпусе. Межтрубное пространство заполняется другим потоком. Аппаратура применяется при высоком давлении одного из агентов.

Двухтрубные теплообменники применяются для передачи тепла в фазах газ-жидкость. Аппараты могут работать под давлением с высокой теплопередачей.

Спиральный т/о

Спиральные теплообменники представляют бочку, в которой лентой-спиралью расположен плоский лабиринт с внутренней полостью. По спирали движется горячий агент, омываемый холодной водой. Конструкция сложная в изготовлении. Но это единственный вид аппаратов для теплообмена агента, содержащего взвеси, пульпу. Откидывающиеся с обеих сторон крышки позволяют легко чистить зазоры.

Пластинчатый теплообменник представляет особую конструкцию греющих труб, собранных в виде плоского элемента их оребренных труб и многоходовым движением воды. Пластины напоминают гармошки. Их недостаток – забиваются накипью при плохой водоподготовке.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Представьте, что в трубах вода 900. Это приведет к разрыву пластиковых труб, ожогам. В каждом тепловом узле имеется система т/о, позволяющая поддерживать температурные параметры.

От чего зависит эффективность теплообменника

Кожухотрубный т/о

Поверхностный теплообмен происходит всегда через стенку. При этом возникают потери тепла. Чем тоньше перегородка, тем меньше потери. Новый т/о кожухотрубный имеет кпд 75%, но с зарастанием внутренней и верхней поверхности осадком, эффективность аппарата снижается. Он не может удерживать температурный режим. Поэтому аппараты имеют съемный пучок, который прочищают под высоким давлением специальным пистолетом.

Пластинчатые аппараты имеют кпд 90%, но щели между пластинами забиваются, требуется чистка. Для чистки оборудование разбирают. Важно установить на место сетчато-магнитный фильтр, который препятствует образованию осадка. Пластинчатые теплообменники можно подключать к автоматизированному управлению.

Пластинчатый разборный т/о

Эффективность процесса зависит от схемы подключения. Полнее теплоотдача у противоточного аппарата, когда потоки движутся навстречу друг другу.

Чем тоньше перегородка, тем лучше идет процесс. Но для аппаратов, работающих под давлением, толщина стенок зависит от способности выдерживать нагрузки на стенки. Если нельзя утоньшить стенки трубок необходимо увеличить поверхность нагрева, сделать аппарат длиннее.

Каждый т/о изготовлен в соответствии с теплотехническим расчетом, имеет паспорт и рассчитан для работы с определенным теплоносителем.

Как правильно выбрать теплообменник

Зачем нужен теплообменник в системе отопления в быту, понятно. Какой аппарат подходит в конкретном контуре – зависит от условий монтажа. Можно поставить кожухотрубный т/о – он неприхотлив, может простоять без чистки 10 лет, только счета за использование теплоносителя будут все больше – нарушается теплопроводность. Можно поставить пластинчатый, но чистить его придется через 3 года.

Вас может заинтересовать:

Теплообменное оборудование Кожухотрубные теплообменники Горизонтальные теплообменники с U-образным трубным пучком

Рекомендуемые статьи

  • Виды емкостей для топлива и воды

    Изготовление емкостей и резервуаров для нефтегазовой и нефтехимической промышленности – не менее важное направление, чем добыча самого ресурса. Для хранения топлива должны используются только качественные резервуары, выполненные по современным стандартам и соответствующие сертификатам качества и безопасности. Перед поставкой товар проходит контрольные испытания, швов на прочность и отсутствие протечек, о чем вносится...

  • Классификация металлоконструкций

    Ещё в XIX веке человечество начало использовать сложные металлоконструкции – несущий каркас из составных металлических элементов. Их использование было связано со многими сложностями, но обладает и неоспоримыми преимуществами. На сегодняшний день они распространены почти повсеместно – при строительстве станков, аппаратов, механизмов, но чаще всего – при строительстве зданий и массивных сооружений. Прочность и лёгкость...

  • Применение теплообменников в химической, нефтехимической и пищевой промышленности

    Технологические процессы синтеза и разложения на фракции сложных веществ основаны на использовании эндотермических и экзотермических реакций. Перераспределение тепла в замкнутом контуре – принцип работы установки. Теплообменники в химической промышленности являются основным оборудованием, наравне с реакторами и ректификационными колоннами. В пищевой промышленности стерилизация и обеззараживание продуктов происходит при...

  • Принцип работы и устройство кожухотрубных теплообменников

    Среди всех разновидностей теплообменников этот вид наиболее распространен. Его применяют при работе с любыми жидкостями, газовыми средами и парообразными, в том числе, если состояние среды меняется в процессе перегона. История появления и внедрения Изобрели кожухотрубные (или кожухотрубчатые) теплообменники в начале прошлого века, дабы активно использовать при работе ТЭС, где большое количество нагретой воды перегонялось при...

www.npommz.ru

Виды 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.

www.teploprofi.com

Теплообменник: классификация и виды, устройство и принцип работы, общие советы специалистов

Главной целью теплообменника является передача тепла от носителя (вещества с высоким показателем температуры) до холодного объекта. Примером теплоносителя может являться газ, жидкость и пар. Сегодня на прилавках магазинах можно наблюдать большое разнообразие теплообменников. Каждый из них имеет свои особенности: принцип действия, внешний вид, разные показатели температуры и т. д. Кожухотрубные теплообменники, принцип работы которых отличается от пластинчатых приборов, имеют совершенно иные параметры, чем аналог, но другого вида. Для того чтобы сделать правильный выбор, необходимо изучить подробности агрегатов и понять их характеристики.

Принцип работы теплообменника

Современный теплообменник может работать по трём основным процессам:

  • конвекция;
  • тепловое излучение;
  • теплопроводность.

Классификация приборов происходит по тому, каким из способов тепло поставляется к холодному объекту, а именно:

  • смесительный способ;
  • теплообменный способ.

В их принципе работы, устройстве и виде заключается основная разница. Именно потому важно, прежде чем совершить покупку теплообменника, изучить все имеющиеся виды в продаже. Лучшим вариантом описания принципа действия изделия является пример с поверхностными агрегатами. Они считаются одними из самых распространённых конструкций среди пользователей. Внутри этого прибора сосредоточены чувствительные элементы, которые нагреваются, передавая тепло холодному объекту.

Если взять смесительный агрегат, то он совмещает в себе взаимодействие воздуха и жидкости, выдавая в итоговом результате высокий уровень коэффициента полезного действия. Тем самым — это устройство становится лёгким по изготовлению, с высокой скоростью получения нужного результата. Только при смешивании двух различных сред можно достичь подобных результатов.

Каждый теплообменник имеет и набор устройств, которые работают по особому принципу. Их разделяют на два вида:

  • рекуперативные;
  • регенеративные.

В первом виде подразумевается использование двух разных жидкостей. Они взаимодействуют между собой с помощью разделительной стенки. В процессе обмена температурами, поток в обоих вариантах остаётся прежним и не изменяется. Во втором виде теплообменников прослеживается наличие рабочего элемента, который в то же время является и источником поставляемого тепла и своеобразным зарядным устройством. При контакте с жидкостями, элемент нагревается, издавая в пространство необходимое тепло. В этом случае, поток тепла может изменить своё направление.

Виды теплообменников

На сегодняшний день имеется несколько видов теплообменников:

  • погружные;
  • пластинчатые;
  • элементные;
  • витые;
  • графитовые;
  • спиральные;
  • двухтрубные;
  • кожухотрубные.

Погружной теплообменник

В качестве чувствительного элемента в этом приборе выступает цилиндрической формы змеевик. Он размещён в сосуде, который заполнен жидкостью. Подобная конструкция существенно снижает время необходимое на отдачу тепла прибором. Такого вида устройство считается одним из лучших по эффективным показателям работы прибором. Применяется исключительно в местах, где дозволено механическое включение и стадия закипания.

Пластинчатый теплообменник

Достоинства этого прибора можно перечислять долгое время. Это и лёгкость сборки, и простота чистки, и минимальное сопротивление гидравлики. Состав этого вида приборов подразумевает соединение крепёжных болтов, концевых камер, рамы и рабочей пластины. Последние элементы разделены специальными резиновыми прокладками. Их изготавливают из специальной стали. Технология монтажа пластин подразумевает установку резиновой прокладки без использования клеевых смесей, тем не менее позволяющая плотно прилегать отдельным частям друг к другу. Схема подачи рабочей среды может иметь три варианта: прямоточную, смешанную и противоточную.

Элементный теплообменник

Особенностью строения этого прибора является соединение частей единую систему. Если рассматривать принцип их работы, то он во многом схож с работой кожухотрубных теплообменников. Схема подачи рабочей среды работает только противоточно. Этот агрегат сочетает в себе небольшое количество труб.

Витой теплообменник

Чувствительный элемент этого прибора имеет название концентрического змеевика. Они закрепляются на специальных головках, получая защиту от кожуха. Используется схема с двумя жидкостями, один вид которой заполняет имеющиеся трубки, а другой располагается в пространстве между ними. Считается, что этот вид агрегата прекрасно переносит различные перепады давления и обладает высоким показателем стойкости к износу.

Графитовый теплообменник

Его устройство позволяет защитить конструкцию от воздействия коррозии. Также этот прибор отлично проводит тепло. Состоит агрегат из блоков, имеющих форму прямоугольника и цилиндра. Движение рабочей жидкости осуществляется по перекрёстной схеме. В составе теплообменника можно увидеть металлический корпус, трубки, решётки и крышки.

Спиральный теплообменник

Принцип работы этого прибора заключается в использовании металлических листов. Их скручивают в спираль и закрепляют на особом механизме под названием крен. Для полноценной работы необходимо обеспечить герметизацию теплообменника. Её достигают при помощи сваривания отдельных её частей или укладкой прокладки. Такие приборы довольно сложно создавать, обслуживать и ремонтировать. Запрещается использовать устройство в системе с давлением выше 10 кгс/см2. Эти недостатки успешно заменяет небольшой вес и размер прибора, а также его высокий показатель эффективности.

Главными основными частями этих приборов являются трубы разного диаметра. В качестве рабочей среды используется жидкость и газ. Теплообменник используется в местах, где существуют большие перепады давления, успешно преодолевая эти трудности. Дополнением к положительным качествам прибора становится высокий уровень передачи тепла, а также простота обслуживания и монтирования. К сожалению, такие приборы дорого оцениваются продавцами.

Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубный прибор состоит из нескольких частей: элементов, компенсирующих напряжение, пучков труб, патрубков, корпуса, крышки и трубных решёток. Особенностью кожухотрубного устройства считается изготовления их наклонными или горизонтальными/вертикальными.

Принцип работы на примере пластинчатого теплообменника

Этот теплообменник был выбран непросто. Он отличается довольно сложным принципом действия, а потому идеально освещает некоторые общие особенности каждого вида агрегата. Каждая из пластин устройства монтируется к другой части с поворотом равным 180 градусов. В стандартном составе прибора можно встретить до четырёх подобных элементов. В комплекте они создают пакеты, которые отвечают за коллекторный контур. Сам же контур функционирует для создания движения теплоносителя. Конструкция теплообменника подразумевает наличие двух крайних контуров. Именно они не участвуют в процессе создания тепла механизмом.

На сегодняшний день производители техники предлагают пользователю получить два различных вида комплектации.

  1. Одноходовой. Теплоноситель разделяется и создаёт параллельные потоки. Практически сразу же они стекают в выводной порт.
  2. Многоходовой. Этот вариант подразумевает использование сложной схемы. Теплообменник начинает своё движение по одинаковому количеству задействованных каналов. Такой принцип работы подразумевает наличие дополнительных элементов (пластин), которые заканчиваются заглушками в отводных портах. Эта особенность добавляет сложности в обслуживание подобных элементов.

Общие советы от специалистов

Теплообменники имеют сложную структуру, хотя в большинстве случаев советы по их использованию сводятся к одинаковым фразам. Конечно же, конструкция каждого из них уникальна, а потому примером выступает кожухотрубный теплообменник.

Вся сложность заключена в единственном правиле – как и любой прибор на планете, устройство теплообменника требует ремонта. Каждая процедура ремонта влечёт ряд второстепенных проблем, который специалисты стараются решить подручными средствами и способами. В этом механизме, как и в большинстве видов, присутствуют разные трубки. Именно они и являются самой частой причиной поломок. При проведении даже диагностики исправности этих элементов конструкции, следует чётко понимать – малейшее неверное действие и прибор может снизить уровень работы.

Все чаще встречаются люди и организации, которые покупают несколько теплообменников сразу. Эта особенность позволяет сразу же заменить повреждённое устройство новым.

Некоторые нюансы могут возникнуть и при регулировке агрегатов. Если неправильно ввести значения, то площадь работы теплообменника резко снизится. В этом случае происходит нелинейное изменение рабочей площади.

Главным советом специалистов становится отказ от самостоятельных действий по созданию любого вида теплообменника. Процесс рассчитан исключительно на производственный монтаж, а потому в домашних условиях его повторить невозможно.

Существует большое количество теплообменников. Одни из них дешевле, другие надёжнее, а третьи выдают лучший результат работы. Выбрать прибор сложно, но, возможно, зная основные их характеристики. Не стоит забывать и о правилах использования устройств, будь это кожухотрубные или пластинчатые изделия. Каждый вид работает исключительно с чёткими параметрами давления и условиями окружающей среды. Не стоит забывать и о советах специалистов, работающих с механизмами не первый год и знающих их особенности.

  • Автор: Андрей Витальевич Васильев
  • Распечатать

kotel.guru

Теплообменники: виды, устройство и принцип работы

Теплообменник – оборудование, в рабочем блоке которого налажен теплообмен между элементами с различными температурами.

Как выглядят теплообменники

Достоинства систем отопления на основе теплообменников:

  • легкость в эксплуатации и простота технического обслуживания;
  • долговечность;
  • равномерность отопления больших площадей;
  • удобная система терморегулирования;
  • отсутствие громоздких радиаторов;
  • тепловой комфорт в помещении.

Технология получения теплообменивающих устройств предусматривает их изготовление из материалов: латунь, медь, силумин (кремниево-алюминиевый сплав), нержавеющая сталь. Выбор материала зависит от конечной цели использования оборудования. Медные устройства применимы при изготовлении пива, а латунь чаще выбирают для комплектации оборудования, использующего повышенное давление.

Сферы применения

Теплообменники для горячего водоснабжения

Выделяют следующие сферы использования теплообменивающего оборудования:

  • системы охлаждения;
  • отопительные системы;
  • системы кондиционирования;
  • химическая промышленность;
  • обогрев бассейнов;
  • солнечные коллекторы;
  • машиностроение;
  • вентиляционные системы;
  • металлургия;
  • фармация;
  • автопроизводство;
  • пищевая промышленность.

Помимо этого, возможно применение теплообменивающего оборудования для отопления частных домовладений. Установить устройство можно как самостоятельно, так и с помощью мастера. Использование такой техники помогает равномерно распределить тепло в помещении.

Классификация

Классификация теплообменников предусматривает их деление на такие виды:

Терморегулятор для радиатора отопления: виды и принцип работы

Пластинчатые устройства включают набор пластин с волнистыми каналами со штамповкой и поверхностями, предназначенными для циркуляции жидкостей. Пластины соединены при помощи прорезиненных прокладок и стяжек. Преимущества подобных устройств – легкость в применении и компактность.

Пластинчатые теплообменники находят все более широкое применение. Сфера их использования не ограничивается только промышленным оборудованием, возможен также монтаж этих устройств в жилых домах для монтажа отопительных систем.

Пластинчатые теплообменники классифицируются на группы:

  • неразборные (они же сварные и паяные);
  • полусварные;
  • разборные.

Разборные устройства наиболее популярны. В них пластины разделены при помощи резиновых уплотнителей. Установка не занимает много времени, а эксплуатация не вызывает трудностей.

Классический вариант пластинчатых теплообменников имеет входные и выходные патрубки на поверхности передней плиты. Некоторые устройства имеют патрубки и на передней, и на задней панелях. Рабочие среды подсоединяются к патрубкам посредством фланцевых, резьбовых, стальных соединений. Некоторые модели имеют меньшее количество патрубков, тогда теплоносители подсоединяются непосредственно к плите.

Трубчатые теплообменники включают трубы малого диаметра, вваренные в другие трубы. Достоинствами устройства считается применение в условиях повышения давления.

По критерию способа теплообмена техника подразделяется на смесительную и поверхностную. Устройства смесительного типа передают тепло при плотномконтактировании носителей. Поверхностные теплообменники содержат два контура, в которых происходит перемещение сред с отличными температурами. Обмен теплом между ними возможен через поверхностные элементы пластин, стенок, листов или труб, которые выполнены из теплопроводящих материалов (нержавеющей или высокоуглеродистой стали, сплавов цветных металлов). Этот тип оборудования применяется в жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленных предприятиях и в организации малого бизнеса.

Поверхностные теплообменники делятся виды: рекуперативные и регенеративные. Рекуперативные теплообменники характеризуются константным обменом тепла посредством стенок контуров при однонаправленном движении носителей. В регенеративных устройствах происходит поочередный контакт носителей с теплообменивающей поверхностью.

Рекуперативные теплообменники тоже классифицируются:

  1. Погружные. Принцип работы предусматривает движение одного теплоносителя по змеевику, который погружен в бак, содержащий второй жидкий теплоноситель. Модель отличается удобством в применении, характеризуется оптимальной стоимостью.
  2. Оросительные. Сфера применения – как конденсаторы в системах охлаждения. Теплобменники выглядят как змеевики из горизонтальных труб, которые размещены в вертикальной плоскости. У каждого ряда труб есть желоб, по которому на них стекает вода пониженной температуры. Вода, которая не испарилась, возвращается в систему благодаря насосу.
  3. Витые. Представляют собой систему труб, намотанных на сердечник. Компактны и высокоэффективны.
  4. Спиральные. Для оборудования характерен вид двух спиральных каналов, которыми обвита центральная перегородка. Предназначены для охлаждения и нагрева вязких жидкостей.
  5. Кожухотрубные. Трубные решетки присоединены к кожуху посредством сварки. В них закрепляются трубы. Крепление их происходит плотно при помощи развальцовки. Решетки закрыты крышками на шпильках, болтах и прокладках. Кожух включает штуцера (патрубки). Принцип работы заключен в циркуляции носителя тепла в межтрубном пространстве и по трубам. Увеличение теплоотдачи происходит при помощи оребрения.
  6. Секционные – последовательность секций, которые представляют собой кожухотрубные устройства.
  7. Пластинчатые. Включают набор пластин с волнистыми поверхностями со штамповкой и каналами для движения жидкостей. Возможна работа только при пониженном давлении.

Кожухотрубный теплообменник

Строение и принцип работы

Механизм действия легко рассмотреть на примере пластинчатого теплообменника заводской сборки. Структура предусматривает два контура и четыре выхода. Пластинчатое устройство разделяет потоки по давлению и температуре. Теплоносителями выступают кислоты и другие жидкости.

Термостатический клапан: виды и способы установки

Теплообменники для отопления предполагают подключение к одному контуру теплых полов, а к другому – теплоцентрали.

Прямое подключение центрального теплоносителя невозможно, поскольку это приводит к выходу из строя теплого напольного покрытия.

Это происходит из-за повышения давления в теплоцентрали, температурных перепадов и присутствия химически агрессивных веществ в теплоносителе.

Строение теплообменника представлено на рисунке ниже.

Схематичное устройство пластинчатого теплообменника

Структуру теплообменника составляют:

  • станина, которая с одной стороны устройства прикрепляется к неподвижной прижимной плите и служит элементом опоры;
  • пакет пластин, образующий между составляющими элементами каналы для теплоносителя;
  • рама, которая состоит из подвижной прижимной плиты , неподвижной прижимной плиты и задней стойки;
  • кожух, служащий для защиты устройства от внешних воздействий;
  • шпильки, которые размещены по краю отверстий, через которые в устройство поступает теплоноситель;
  • прокладка, необходимая для герметичности каналов;
  • опорные и крепежные элементы (направляющие балки, несущая база, лапы станины и рамы, подшипники, болты, гайки, шайбы).

Синие и красные стрелки на рисунке обозначают направления движения холодного и горячего теплоносителя внутри теплообменника соответственно.

В быту применяют теплообменник, чей принцип функционирования основан на разделении потоков и поддержании автономного функционирования теплых полов при пониженном уровне рабочего давления в 1,5 бара и подключении чистой воды.

Структуру теплообменного оборудования составляют три группы пластин:

  1. Набранные, принадлежащие автономной системе отопления с пониженным уровнем давления.
  2. Набранные, принадлежащие центральной системе отопления с повышенным уровнем температуры и давления.
  3. Разделительные, характеризующиеся малой толщиной и передающие тепло от централизованной системы к автономной.

Число и параметры пластин предопределяют мощность теплообменного оборудования. Каждое устройство предполагает установку очистительного фильтра. Он способен удержать грубые частицы: окалины, стружку и прочие. Фильтр нуждается в периодическом промывании очистительными растворами.

Принцип работы теплообменника

Принцип работы теплообменника заключается в передаче тепловой энергии от одного теплоносителя к другому. В устройство поступает прямая греющая среда и холодная среда. При прохождении их между пластинами по каналам происходит нагревание холодной среды. На выходе из теплообменника получают нагретую среду и обратную греющую среду. Внутри оборудования теплообменивающие жидкости движутся навстречу друг другу, то есть в противотоке, и не могут смешиваться, поскольку разделены пластинами.

Характеристики оборудования

Теплообменное оборудование маркируется следующими данными:

  • уровень тестового давления;
  • уровень максимального рабочего давления;
  • уровень максимальной рабочей температуры;
  • производитель.

Помимо этого, в комплектацию входят схема и техпаспорт на языке страны-производителя, в нужных случаях переведенный на язык продающей страны.

Возможно диагональное и вертикальное расположение контуров. При диагональном расположении контуров требуется производить установку только в вертикальное положение. Тогда возможно поступление горячей воды в теплообменивающий аппарат в направлении сверху вниз. При этом происходит передача тепла в автономную систему посредством разделительных пластин.

Вода на входе – повышенной температуры, а на выходе она снижена. При этом в контуре, принадлежащем автономной системе, движение теплоносителя происходит снизу вверх. На нижних уровнях происходит слабый нагрев воды, при приближении к верхним – нагрев усиливается. Это облегчает функционирование системы. Подача воды в оборудование возможна благодаря принудительной циркуляции.

Монтаж пластинчатого теплообменника, как наиболее распространенного, осуществляется по трем вариантам:

  • параллельному;
  • смешанному двухступенчатому;
  • последовательному двухступенчатому.

При параллельном монтаже требуется установить терморегулятор. Этот способ экономит пространство, время, а также не требует больших затрат. Двухступенчатая смешанная схема обеспечивает значительную экономию теплоносителя. Это достигается благодаря использованию обратного тока теплой воды для обогрева потока с более низкой температурой.

Использование последовательной схемы применяет разделение входящего потока на две ветки. Одна из них проходит сквозь регулятор, другая – сквозь подогреватель. Далее оба потока смешиваются, после чего попадают в отопительный блок. Это экономит теплоноситель. Полная автоматизация оборудования невозможна.

Теплообменники закрепляются на стене с помощью крепежной ленты, консоли и уголка, прикрепленного к нижней части устройства. После этого требуется провести установку фильтров. Минимальное условие – присутствие фильтрующей системы в системе теплоцентрали. Перед установкой стоит подготовить краны и американки – резьбовые разъемные соединительные компоненты. Каждый из них включает в состав накидную гайку, прокладку и два фитинга. Важно правильно подбирать запчасти, чтобы они подходили к диаметру системы подключения. Тогда монтаж не вызовет затруднений.

Внешний вид пластинчатого теплообменника

Буржуйка с теплообменником. Видео

Про особенности изготовления буржуйки из газовых баллонов с теплообменником можно узнать из видео ниже.

Несмотря на широту сфер применения теплообменников, наиболее популярным является их использование в качестве дополнительной системы отопления. Оптимальные технические характеристики обеспечивают качественный прогрев помещений любой площади. Установка полов с теплообменниками не занимает много времени, они просты в эксплуатации и долговечны. Необходимо своевременно проводить профилактические осмотры системы, чтобы своевременно устранять возможные проблемы.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

aqueo.ru

Устройство и принцип работы теплообменника для систем отопления

Часто в отоплении мы слышим слово «теплообменник». Вещица довольна интересная и применяется в разных ситуациях. В этой статье мы поговорим с Вами о том, что такое теплообменник для систем отопления и какой у него принцип работы.

Что такое теплообменник?

Теплообменник — устройство, внутри которого происходит теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими разные температуры. Устройство и принцип работы теплообменника разделим на несколько подпунктов.

Виды теплообменников

Различают несколько видов данного устройства. Все теплообменники делятся на:

  • трубчатые;
  • пластинчатые — неразборные (паяные), разборные.

Трубчатые теплообменники — по сути труба большего диаметра, в которую вварены трубки меньшего диаметра.

Пластинчатые теплообменники — устройства, состоящие из набора пластин, в которых отштампованы волнистые каналы и поверхности для прохождения жидкости. Пластины укрепляются между собой стяжками и прокладками из резины.

Пластинчатые агрегаты более легки в ремонте. Также они имеют меньшие габариты. В трубчатых агрегатах теплообмен происходит в трубе малого диаметра, находящейся в трубе большого диаметра. Поэтому их можно использовать при высоких давлениях, а пластинчатые нельзя.

Из каких материалов изготавливают теплообменники

При изготовлении теплообменников для систем отопления используют различные материалы: нержавеющая сталь, силумин (сплав алюминия и кремния), латунь (используются для систем высокого давления), медь (используются в пивной промышленности, где нужно резко охладить пиво за счет эффекта большой теплопроводности) и другие.

Принцип работы теплообменника

Рассмотрим пластинчатый паяный теплообменник для систем отопления, который собран на заводе. У него есть четыре выхода (два контура). Теплообменник служит разделителем потоков по температуре, по давлению. Таким образом, можно разделить различные теплоносители,  жидкости и кислоты.

Разберём принцип работы теплообменника для отопления в доме. На один контур теплообменника подключаются теплые полы, а на другой контур — теплоцентраль (подача и обратка). Напрямую подключать центральный теплоноситель к теплым полам нельзя, так как это может привести к их порче за короткий промежуток времени. На это есть ряд весомых причин

  • в центральных теплосетях большое давление.
  • большая температура
  • в теплоносителе содержится много химических реактивов и растворенного железа.

На помощь приходит теплообменник, который позволяет разделить потоки и сделать в квартире автономную систему теплого пола с маленьким рабочим давлением 1,5 бар и чистой водой.

Теплообменник состоит из трех групп пластин:

  1. Набранная пластина из центральной системы отопления с большой температурой и высоким давлением,
  2. Набранная пластина автономной системы отопления с небольшим давлением,
  3. Разделительная пластина, которая имеет небольшую толщину и осуществляет процесс передачи тепла от центральной системы отопления к автономной системе.

Мощность теплообменника зависит от количества пластин и их размеров. На любой теплообменник необходимо поставить очистительный фильтр, который будет удерживать различные грубые частицы (стружки, окалины, мелкие частицы). Периодически его необходимо промывать специальными средствами. В настоящее время на рынке представлен большой выбор подобных средств.

Внешний вид устройства

На любом теплообменнике нанесены технические характеристики:

  • максимальная рабочая температура, например, 200 °C;
  • максимальное рабочее давление, например, 30 бар;
  • тестовое давление, например, 43 бара.

Указывается страна-производитель, технический паспорт на языке производителя, схема, обозначаются контуры. В случае необходимости паспорт можно перевести на русский язык. Устройство и принцип работы теплообменника от разных производителей иногда могут немного отличаться. Но суть остается одна.

Контуры теплообменника для отопления могут располагаться как вертикально, так и диагонально. На принцип работы это не влияет. Наиболее простое устройство — это диагональное расположение. В данном случае теплообменник необходимо вмонтировать строго в вертикальном положении.

Горячая вода из центральной системы отопления сверху вниз будет поступать в теплообменник, передавая свое тепло автономной системе через разделительную систему. На входе это будет очень горячая вода, на выходе уже вода с упавшей температурой. В контуре автономной системы теплоноситель будет идти снизу вверх. Внизу вода нагревается незначительно, а чем ближе к верху, тем нагрев будет сильнее. За счет такого устройства системе будет легче работать.

Процесс подачи воды в теплообменник осуществляется на принудительной циркуляции. Теплоэлектростанция работает на своих насосах. А автономная система теплого пола в квартире будет работать на своем циркуляционном насосе.

Установка теплообменника

Используя инструкцию по монтажу, необходимо правильно закрепить теплообменник. Он прижимается к стене за счет специальной консоли или крепежной ленты. Также можно установить теплообменник за счет уголка, который крепится к низу теплообменника. Плюс он завяжется трубами.

Дополнительно нужно смонтировать фильтры. Должен быть хотя бы фильтр грубой очистки на контур теплоэлектростанции. Если подключается к старой отопительной системе, то необходимо два фильтра. Один внизу, другой вверху.

Нужны краны и американки. Последние представляют собой быстроразъемные резьбовые соединения. Как правило, обычная простая американка состоит из четырех частей: двух резьбовых фитингов, накидной гайки и прокладки.

Очень важный момент при монтаже — это диаметр подключения, потому что прибор довольно компактный. В нем небольшой объем теплоносителя. Зазор между пластинами минимальный. Желательно брать такого же диаметра, который нам нужен, или больше. Например, 1 дюйм подключения. Лучше брать с запасом уровень мощности теплообменника. На габариты это не влияет. Буквально больше на один или два сантиметра. Но зато скорость теплосъема  значительно увеличивается. Особенно это важно в системах, где теплоэлектростанция дает небольшую температуру. Например, при максимальной подаче температуры воды равной 65-70 °C, надо учесть данный факт, чтобы снять с теплоносителя максимально возможное количество теплоэнергии.

В каких сферах используется теплообменник

Сфера использования теплообменников очень обширная:

  • системы отопления;
  • системы охлаждения;
  • при работе с химикатами;
  • с солнечными коллекторами;
  • для обогрева бассейнов;
  • системы вентиляции;
  • системы кондиционирования;
  • в сфере машиностроения;
  • металлургическая промышленность;
  • фармацевтическая промышленность;
  • пищевая промышленность (сахарная, пивная, молочная и прочие);
  • автомобильная промышленность;
  • химическая промышленность.

Устройство и принцип работы теплообменников влияет на работу различных сфер, среди которых как промышленное производство, так и объекты общественного и культурного значения. Вместе с этим их использование возможно и в системах отопления частных жилых домов, где вопрос поддержки температуры стоит наиболее остро. Установка и монтаж теплообменников может быть произведён как самостоятельно, так и при помощи специалистов. Смысл же устройства состоит в равномерном распределении тепла на помещение.

eurosantehnik.ru

Теплообменник на трубу или 3 способа использовать печь по максимуму

Vadim

12070 0 0

Печи с прямым дымоходом, чаще именуемые буржуйками, по-прежнему пользуются огромной популярностью у нашего народа. Их ставят в баню, в гараж, на дачу, в общем, везде, где нет возможности сложить капитальную каменку. Но КПД у буржуйки по сравнению с каменной печью не очень высокий. Такую печальную ситуацию можно в какой-то мере поправить, установив на дымоход теплообменник.

Стационарный бак на дымоходе в бане.

В этой статье, основываясь на собственном опыте, я расскажу о том, как самостоятельно изготовить воздушный и жидкостный теплообменник для трубы дымохода в трех вариантах.

Какие бывают теплообменники

Когда я первый раз установил чугунную буржуйку в своем гараже и начал регулярно ее топить, очень быстро пришел к выводу, что эта удобная, относительно недорогая и довольно простая печь много «кушает». Особенно мне жалко было смотреть на раскаленную докрасна дымоходную трубу. И на то, как на крыше из нее вылетают искры.

Если вы топите печь хвойной древесиной, пеллетами или брикетами, то температура газов в дымоходе колеблется в пределах 300 — 400ºС. Сухая осина или береза дают уже порядка 500ºС. В случае же когда основным топливом является хороший каменный уголь или кокс, температура в дымоходе может вырастать до 750ºС.

Я реально понимал, что чуть ли не половина энергии сгораемого угля или дров просто вылетает в трубу и обогревает улицу. Если поверхность небольшой жарочной плиты еще можно было как-то использовать, то, что делать с трубой я не знал. Покопавшись в сети и побеседовав с людьми, я выяснил, что эта проблема общая и решить ее можно, установив на трубу теплообменник.

Подходящих для этого конструкций существует 3:

  1. Кожухотрубный теплообменник или, проще говоря, труба в трубе. Такая конструкция предназначена для нагрева воды и может быть двух видов:
    • Первый вариант встречается не так часто, хотя сделать его своими руками довольно просто. Смысл здесь заключается в том, что на всю верхнюю часть печи, то есть жарочная плита плюс дымоход устанавливается металлическая емкость для воды, через которую и проходит дымоход. Мне этот вариант не нравится отсутствием жарочной поверхности. Как ни крути, а на даче или в гараже она нужна. Что же касается бани, то там эта жарочная поверхность занята камнями;

Сплошной нагреватель.

    • Второй навесной вид кожухотрубного теплообменника более практичный. Относительно небольшая емкость для воды располагается непосредственно на трубе дымохода, ее объем в подавляющем большинстве случаев не превышает 10л. Но хитрость в том, что она соединяется двумя трубами с большим материнским баком, который устанавливается отдельно от печи. Принцип действия прост, холодная вода поступает в нижнюю часть кожухотрубного теплообменника и нагреваясь возвращается в материнский бак через верхний вывод. Такой навесной теплообменник для бани на трубу подходит в самый раз.

Навесной нагреватель.

  1. Не менее популярным является регистр теплообменник на дымоходную трубу в виде змеевика. По большому счету, он мало чем отличается от навесного кожухотрубного варианта. Здесь вместо навесной емкости используется труба, намотанная на дымоход. Как и в первом случае, эта труба соединяется с материнской емкостью. Работают обе системы по аналогичному принципу;
  2. Но помимо воды, дымоходными газами можно с таким же успехом обогревать и воздух. Конструкция воздушного теплосъемника диаметрально отличается от жидкостных моделей. Трубы здесь заводятся непосредственно вовнутрь дымохода и располагаются перпендикулярно движению раскаленных газов. В теплотехнике это называется трубная доска, а визуально такое чудо напоминает врезанную в дымоход емкость в виде револьверного барабана.

Конвектор на дымоходе с вентилятором.

В баню очень удобно устанавливать сразу два теплообменника. Непосредственно на выходе из топки, там, где температура самая высокая, ставится жидкостная модель. А немного выше, иногда даже в районе мансарды монтируется головка воздушного конвектора. Таким образом, КПД буржуйки увеличивается минимум на 20 – 30%.

Как самому сделать теплообменник на дымоходную трубу

Теперь перейдем к практической части. Большинство агрегатов подобного плана принято делать из нержавейки. Это совсем не значит, что нельзя использовать черные металлы, алюминий или медь, просто нержавеющая сталь будет служить дольше всех.

Кроме того, приступая к работе, помимо дрели и болгарки желательно иметь сварочный аппарат, иначе придется нанимать сварщика. Но начинать естественно нужно расчета и эскиза.

Серийная печь со встроенным теплообменником на дымоходе.

Многие исходя из экономии используют для подобных дымоходов оцинкованные трубы. Так вот, по нормам СНиП в закрытых помещениях это запрещено. Цинковое напыление при 200ºС начинает разлагаться и активно испаряться, что мягко говоря, не добавляет здоровья людям.

Пару слов о расчетах

Точный расчет трубчатого теплообменника дело достаточно сложное, требующее глубоких знаний теплотехники. Но в случае с буржуйкой для бани или гаража сильно напрягаться не стоит, вы ведь все равно не навесите на трубу больше, чем она может выдержать. Поэтому лично я исходил из практических соображений, то есть, сколько нужно воды и тепла на конкретное помещение.

Простейший вариант стационарного бака на дымоходе.

Так средняя домашняя баня рассчитывается на 4 – 6 человек максимум. Чтобы обмыться и попариться одному человеку необходимо порядка 10 литров воды. К этому еще нужно добавить 20л на накладные расходы, запаривание веников, ополаскивание тазиков и прочее.

Итого получается, что материнский бак должен иметь емкость от 50 до 100 литров. При таких условиях сам нагревательный элемент рекомендуется делать на 6 – 8 литров. Меньше брать опасно, так как может закипеть и взорваться, а при большей емкости, будет долго греться.

Подсоединение трубы к баку.

Что же касается воздушного конвектора, то там любая инструкция, сколько я их видел, больше ориентирована на толщину металла и сечение труб, нежели на объем рабочего бака, через который проходит трубный пучок теплообменника.

Здесь чем тоньше стенки труб в агрегате, тем быстрее они прогорят, ведь они находятся непосредственно внутри дымохода. А от диаметра и количества труб в пучке напрямую зависит КПД. Ну, с теорией я думаю пора заканчивать и переходить к изготовлению теплообменников.

Вариант № 1. Кожухотрубный агрегат или труба в трубе

  • Обычно работу начинают с изготовления самой головки теплообменника. Когда речь идет о нержавейке, то толщина металла дымоходной трубы стартует от 1,5 мм. Наружный кожух емкости при этом может быть сделан из металла любой толщины. Ведь он не будет испытывать особых нагрузок;

Подключение теплообменника гибкими шлангами.

  • Для того чтобы вода в агрегате быстро нагревалась, но в то же время не закипала, диаметр наружной трубы должен быть минимум в полтора и максимум в 2,5 раза больше чем диаметр самого дымохода;
  • Дальше нужно будет вырезать из цельного листа нержавейки нижнюю и верхнюю стенки теплообменника. После чего сварить наши трубы в единую гильзу;
  • На последнем этапе изготовления головки теплообменника сверху и снизу в боковую стенку наружного кожуха врезается два патрубка. Снизу будет вход, сверху выход;
  • Обычно такая головка устанавливается как можно ближе к печи, потому как, чем дальше от топки, тем ниже температура дымовых газов;

Схема монтажа теплообменника на дымоход.

  • Далее я буду рассказывать о том, как монтируется самотечная конструкция, то есть без использования циркуляционного насоса. В данном случае, материнский бак должен находиться выше верхнего среза теплосъемной головки минимум на полметра, максимум здесь составляет 1м;
  • В материнский бак врезаться нужно в днище. Вход и выход делаются по разным углам, желательно по диагонали. В самой дальней от входа и выхода точке врезается водозабор с краном. Именно из него вы будете набирать горячую воду;
  • Теперь поговорим о трубной разводке. Когда я монтировал свою систему, мне посоветовали использовать дюймовые стальные трубы, они работают отлично. Позже в литературе я вычитал, что минимальный диаметр, который можно использовать в самотечной системе составляет три четверти дюйма. Возможно оно и так, но о работе таких систем ничего сказать не могу;

Печь с заводским теплообменником.

  • Холодная вода у нас выходит из дальнего патрубка в материнском баке. Труба должна опускаться немного ниже головки теплообменника. Это самая нижняя точка, в ней монтируется аварийный сливной кран, отсюда вы будете спускать остатки воды на зиму, дабы система не замерзла. Угол по горизонту между нижним вводным патрубком теплообменника и сливным краном составляет 2 — 3º, чтобы долго не вымерять, я делал 2 см;
  • Труба, которая выходит из нашего теплосъемника к материнскому баку должна направляться под углом по отношению к горизонту в 30º;
  • И наконец, самое главное. Для того чтобы вода циркулировала сама по себе, согласно известным законам физики, протяженность труб от головки теплообменника до материнского бака не должна превышать 3м.

Если у вас нет навыков профессионального сварщика, а чтобы варить нержавейку, любительских знаний мало, то лучше купить готовую головку теплообменника. Поверьте, она обойдется не намного дороже, а возможно даже и дешевле, чем покупать материал и нанимать сварщика.

Заводские модели из нержавейки.

Таблица ориентировочных параметров и цена, по наиболее ходовым моделям:

Диаметр дымохода Объем головки Вид стали Вес теплообменника Высота по дымоходу Цена
105 мм Нержавейка 2,5кг 500 мм 2800руб
115 мм Нержавейка 2,5кг 600 мм 2900руб
130 мм 20л Нержавейка 4,5кг 665 мм 5300руб

Вариант № 2. Змеевик как наиболее простой вариант для самостоятельного изготовления

Витой регистр теплообменник на дымоходную трубу, проще говоря, змеевик, встречается у домашних умельцев гораздо чаще предыдущего варианта. Причина я думаю, здесь понятна. Для его изготовления не нужно резать, сверлить, а главное варить нержавейку или какую-либо иную сталь. Здесь достаточно обвить дымоход длинной трубой.

Медные змеевики.

Я всегда рекомендую использовать для этих целей медную трубку. Теплопроводность у нее выше, чем у нержавейки и что не менее важно, изготовить такой змеевик можно своими руками, причем в домашних условиях. Плюс с долговечностью и гигиеническими нормами там также полный порядок. Конечно, как вариант можно взять еще алюминий или обычную сталь, но с ними больше мороки.

В идеале лучше брать трубку три четверти дюйма или даже больше. Но за неимением таковой можно остановиться на полдюймовом варианте. Запомните, чем тоньше трубка, тем выше вероятность, того что вода в ней закипит.

Допустим у меня в гараже, стоит полудюймовая труба, но дабы перестраховаться я установил туда циркуляционный насос. КПД конечно увеличилось в разы, но это уже не самотечная система.

По моему опыту, самая большая проблема это красиво согнуть трубку так, чтобы она осталась круглой, без поперечных деформаций. С медной полудюймовой трубой вопрос решается легко, там бояться нечего, она держит форму сама. А вот уже больший диаметр, а также алюминий или сталь придется гнуть при помощи газовой горелки или паяльной лампы.

Змеевик на дымоходе.

Если вы взяли качественную трубку большого сечения и опасаетесь, что она деформируется во время изгибания, проще говоря, наматывания на круглую эталонную колодку, засыпьте в нее сухой песок и законопатьте концы. Дальше при помощи газовой горелки дело пойдет веселее.

Обычно длина трубки в таком змеевике стартует от 3м, но четкие нормативы и указания здесь отсутствуют. По сути, это кустарное производство и чем длиннее будет ваш змеевик, тем выше будет КПД вашего агрегата.

Хотя здесь есть одно важное ограничение. Медная трубка в змеевике должна быть цельная, не паянная. Медь в кустарных условиях паяют оловом, температура плавления олова 232ºС, даже с учетом добавок, такой припой не выдержит больше 300ºС. Нетрудно догадаться, что стоит вам затопить пожарче печь и ваш паянный змеевик быстро потечет.

Изгибание тубы под нужный диаметр на колодке.

Сколько я видел таких змеевиков, они все стоят открытые. Мне же по случаю достались маты хорошей базальтовой ваты, девать их было некуда и я, укутал ими свой змеевик, а сверху сделал кожух из фольги.

Теперь даже при умеренном горении, на сырых дровах, теплообменник работает как часы. Только брать нужно именно базальтовую вату, она способна выдерживать до 1200ºС. Стекловата уже при 450ºС попросту спечется.

В остальном же система монтируется точно так же, как и предыдущий вариант, то есть такой же материнский бак, с теми же наклонами и вентилями.

Как кожухотрубный вариант, так и змеевик нельзя запускать на сухую. Сначала нужно залить воду в систему и только после этого можно приступать к розжигу печи. В противном случае теплообменник от парового удара может просто разорвать.

Вариант № 3. Воздушный конвектор

Как я уже говорил, по сравнению с требованиями, предъявляемыми к узлам жидкостного теплообменника, воздушный конвектор четких характеристик, которые бы всерьез влияли на его работу, не имеет. Главное чтобы кожух этого агрегата был как минимум в полтора раза больше диаметра самого дымохода.

Движение воздуха в конвекторе.

Каждый мужчина знает, что собой представляет револьверный барабан. Так вот, здесь нам нужно будет изготовить нечто подобное. Только трубки этого барабана должны располагаться перпендикулярно направлению движения дымовых газов.

Я буду рассказывать, как такой аппарат делается из самых доступных подручных средств, вы можете делать из нержавейки, но обойдется он намного дороже. Если в водяном теплообменнике большую роль играют гигиенические нормы выбранного вами металла, то здесь это не столь важно, главное чтобы он не прогорел.

В качестве горизонтальных конвекторных трубок мы будем использовать стальную трубу с толщиной стенки 2 мм, можно брать больше, меньше нежелательно. Нам понадобится 2,5м трубы дюйм с четвертью и небольшой кусочек 30 см двухдюймовой трубы. Корпусом у нас будет служить стандартное металлическое ведро из-под краски на 20л.

Для боковых стенок будет использоваться металлический лист толщиной 1,5 – 2 мм. Из него нам нужно будет вырезать две круглых пластины, с диаметром соответствующим внутреннему диаметру нашего ведра:

  • Теперь приступаем к работе. Вначале вырезаются 2 одинаковых круглых пластины, они станут основой нашего барабана. Разметка не сложная. По центру у нас будет проходить двухдюймовая труба. Далее по окружности на одинаковом расстоянии размечаем и высверливаем 8 отверстий под трубы дюйм с четвертью;

Приваренные к пластине трубки.

  • Кстати, несущие пластины должны быть абсолютно одинаковыми. Так что можно вначале четко разметить одну, а после стянуть пластины между собой струбцинами и насверлить отверстий. Во-первых, это будет быстрее, а во-вторых, вероятность ошибки при разметке уменьшается вдвое;
  • Для того чтобы трубы не перекашивало во время сварки и их было удобнее варить, нужно будет сделать деревянную заготовку, такой себе шаблон. Лучше всего для этого подойдут скрученные саморезами листы фанеры. Общая толщина такой заготовки должна быть не менее 20 – 30 мм. Просто берете сделанные ранее круглые пластины, кладете их на фанеру и обводите отверстия для труб. После этого перьевым сверлом по дереву нужного вам диаметра делаете небольшие 5 – 7 мм глубиной круглые глухие ниши;

Сварка барабана при помощи деревянного шаблона.

  • Теперь можно приступать к сварке барабана. Для этого кладете на деревянный шаблон круглую металлическую пластину и вставляете в ниши металлические трубки. Благодаря шаблону они никуда не денутся, и будут стоять строго перпендикулярно вашей металлической пластине. Вам останется только обварить их по кругу;

Готовый барабан.

  • Дальше вытаскиваете барабан с трубками из шаблона, переворачиваете и точно также привариваете противоположную круглую пластинку к трубкам. Сам барабан готов, можно переходить к изготовлению корпуса;
  • Как вы помните, для корпуса у нас есть двадцатилитровое железное ведро из-под краски. Которое, кстати, нужно будет предварительно обжечь и зачистить наждаком. Дно у этого ведра срезается болгаркой;
  • Корпус теплообменника, в нашем случае ведра из-под краски, будет располагаться перпендикулярно дымоходу, следовательно, в боковых стенках корпуса нам нужно вырезать 2 противолежащих отверстия под переходники на дымоход. Я для этого использовал электролобзик со специальным полотном;

Переходник под дымоход.

  • Чтобы переходники удобно легли, я сначала разметил на них линию соприкосновения с корпусом, а затем по этой линии ножницами по металлу сделал продольные насечки шириной 10 – 15 мм. Самый маленький лепесток получился длинной 20 мм;
  • Дальше поочередно вставляем переходники вовнутрь корпуса, отгибаем лепестки и обвариваем переходники;
  • Теперь собираем всю конструкцию вместе. Для этого вставляем наш барабан с трубками в корпус и обвариваем пластины по периметру;
  • Не нужно стараться герметично все обварить, главное чтобы прочно держалось. Ведь последним штрихом в сборке нашей конструкции будет обмазывание всех проблемных стыков термостойким герметиком;

Уплотнительный хомут для переходника на дымоходе.

  • Сегмент дымохода с воздушным теплообменником должен сравнительно легко сниматься и ставиться на свое место обратно. Это вам пригодится, когда вы надумаете чистить дымоход. Ведь именно в этом конвекторе будет скапливаться больше всего сажи. А чистить его нужно не реже 1 раза в год.

Для увеличения КПД агрегата можно установить на корпус теплообменника вентилятор. Либо можно просто поставить обычный вентилятор рядом и направить струю воздуха в конвектор.

Конвектор в сборе, установленный на дымоход.

Вывод

Как видите при большом желании КПД своей печи с прямым дымоходом можно увеличить чуть ли не в 2 раза. На фото и видео в этой статье наглядно показан процесс сборки разных видов теплообменников своими руками. Если остались вопросы, пишите их в комментарии, постараюсь помочь.

Бак на стене рядом с печью.

28 июля 2016г.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!

obustroeno.com

Варианты изготовления теплообменников на дымовую трубу своими руками

Большое количество тепла, которое мы получаем от сгорания в печи жидкого или твердого топлива, попросту вылетает в дымоход. Некоторые предприимчивые люди уже задумались над такой проблемой. Поэтому при обогреве частных домов, дач, бань и оранжерей они начали пользоваться различными приспособлениями, позволяющими сохранить тепло, и таким способом экономят свои расходы.

Подобно им другие умельцы местом установки теплообменника выбирают не стену или печь, а дымовую трубу. Так, без снижения технических параметров отопительного устройства теплоотдача довольно простого и компактного агрегата повышается в три раза. В то же время важно обеспечить возможность очистки дымохода и хорошую тягу в нем.

Разновидности

На сегодняшний день существует множество вариантов конструкций теплообменников на трубу дымохода. Однако наиболее популярными считаются следующие модели:

  • воздушный агрегат;
  • устройство в виде змеевика;
  • аппарат, оснащенный емкостью для воды;
  • теплообменник из гофры.

Каждый умелец из народа, стремясь создать для своих нужд полезное устройство, вносил некоторые личные идеи, способствующие его совершенствованию. Для реализации задуманного использовались следующие комплектующие элементы:

  • радиаторы от системы охлаждения автомобилей;
  • разнообразные змеевики;
  • металлические резервуары;
  • коллекторы;
  • регистры отопления;
  • радиатор системы обогрева жилища.

Предлагаем ознакомиться с популярными моделями подобных аппаратов, подходящих для самостоятельного изготовления.

Воздушный теплообменник

Это устройство, передающее тепло от дымового канала в окружающее пространство, изготавливается в виде металлической конструкции с вмонтированными в нее входными и выходными патрубками.

Принцип действия этого вида теплообменника подобен работе простейшего конвектора. Через входные отрезки металлопрокатного изделия, подсоединенные к конструкции, воздушные массы поступают в аппарат и выводятся через отверстия в его верхней части, наполняя теплом пространство отапливаемого помещения. В связи с этим эффективность печи значительно повышается, а расход топлива снижается в два раза.

При наличии определенных навыков, а также болгарки и сварочного аппарата можно изготовить воздушный теплообменник на дымоход своими руками.

Набор материалов, необходимых для создания устройства:

  • часть металлического листа толщиной 1 мм с равными сторонами размером 350 мм;
  • отрезок трубы длиной до 2,5 м и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см);
  • кусок металлопрокатного изделия сечением в 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см;
  • резервуар емкостью 20 л.

Итак, чтобы соорудить воздушный теплообменник своими руками, придерживайтесь пошаговой инструкции:

  1. На металлическом листе нужно начертить и вырезать два круга, диаметр которых должен быть равен аналогичному размеру торцевых частей подготовленного резервуара.
  2. По центру каждой из заготовок следует проделать отверстие, соответствующее диаметру трубы сечением 2 дюйма (5,08 см).
  3. Вокруг центрального проема на обеих деталях нужно равномерно отметить точки, на месте которых сделать отверстия под отрезки трубы сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).
  4. Часть металлопрокатной конструкции с указанными параметрами следует разделить с помощью болгарки. Должно получиться 8 трубок, равных по длине (по 30 см каждая).
  5. Проводятся сварочные работы: к центральному отверстию крепится кусок трубы сечением 2 дюйма (5,08 см) и длиной 30 см, а к боковым – 8 равных отрезков такой же длины и сечением 1 ¼ дюйма (3,17 см).

После изготовления сердечника теплообменника нужно приступить к сооружению его корпуса, использовав для этого металлический резервуар:

  1. С помощью болгарки срезается дно.
  2. По центру боковых элементов вместилища вырезается отверстие, диаметр которого соответствует сечению дымового канала.
  3. Методом сварки к проделанным проемам подсоединяются подходящие по размерам патрубки.
  4. Созданный таким способом корпус надевается и приваривается на изготовленный ранее сердечник.
  5. Готовое изделие нужно покрыть термостойкой краской.
  6. Полученный аппарат после полного высыхания устанавливается на дымоход.

Теплообменник в виде змеевика

Этот вариант является наиболее простым устройством для самостоятельного изготовления. В качестве основного материала используется медная либо алюминиевая труба. Выбор таких видов металла объясняется хорошей пластичностью, гибкостью и стойкостью к коррозии. Изделие можно изогнуть в любую форму, а его оба конца завершить наружной резьбой для последующего присоединения посредством фитингов выносного бака.

Улучшить теплообмен, а вместе с тем повысить и безопасность устройства можно с помощью помещения его в кожух, изготовленный из прочного металла. Следует также применить негорючий утеплитель, например, базальтовую вату, для укладки между змеевиком и его кожухом.

Далее приступаем к монтажу собранного полностью теплообменника на дымоход. При этом важно предусмотреть расстояние до печи, чтобы дать возможность устройству нагреваться от раскаленного воздуха, а не за счет открытого огня. Оба конца змеевика подсоединяются к расширительному баку, который размещается в самой верхней зоне системы отопления.

Принцип движения воды, нагревающейся в змеевике и попадающей в систему отопления, где она подталкивает холодную жидкость к теплообменнику для нагревания, основан на методе естественной циркуляции. Однако чтобы этот процесс нормально функционировал, важно тщательно произвести расчеты, касающиеся длины и диаметра теплообменника в виде змеевика.

Нужно также учесть тот факт, что теплоноситель обычно расширяется, когда его нагрев достигает определенной температуры. Изгиб трубы следует осуществлять так, чтобы были соблюдены углы наклона подачи жидкости и ее обратного наполнения.

Несмотря на простоту изготовления такого полезного приспособления, как водяной теплообменник на трубу в виде змеевика, он обладает следующими недостатками:

  • необходимость проведения сложных расчетов;
  • постоянное наблюдение за давлением в отопительной системе и температурой воды;
  • большой расход теплоносителя за счет его испарения в расширительном баке;
  • потребность в сливании воды из системы (в случае ее неиспользования) в холодную пору;
  • снижение температуры отводимых газов провоцирует сгорание топлива не в полном объеме и уменьшение тяги.

Оснащенный емкостью теплообменник

Такая конструкция отлично подойдет как для печи, так и для отопительного котла. Для ее сооружения потребуются две трубки из меди и металлический бак емкостью 20 л. В случае его отсутствия изготавливается подходящий по объему резервуар из листа стали толщиной 2,5 мм. Сварочные швы должны быть довольно тонкими.

Пошаговый алгоритм создания устройства:

  1. Подготовленную емкость нужно установить неподалеку от печи на расстоянии не более 3 м. Высота от пола должна равняться 1 м.
  2. В самой верхней точке бака с левой стороны, а также возле его дна с правой нужно вырезать два отверстия.
  3. От нижнего проема под углом в 2 градуса отводится трубка по направлению к отопительному агрегату, а от верхнего – в противоположную сторону, но с наклоном в 20 градусов.
  4. В нижний отвод на выходе следует врезать сливной кран накопительного бака. Еще один затвор, с помощью которого будет осуществляться слив теплоносителя из системы отопления, врезается здесь же, но в самой нижней точке.
  5. Закончив монтаж конструкции, требуется проверить, насколько герметичен наш теплообменник. Для этого его нужно заполнить водой и проследить, нет ли протечек.

Устройство из гофры

Этот малобюджетный вариант изготавливается с помощью трех гофрированных труб из алюминия, которыми оборачивается дымоход на участке второго этажа либо мансарды. Стенки канала будут отдавать тепло подобным металлопрокатным изделиям, а нагретый воздух из них перенаправится в любую из комнат дома. Для повышения теплоотдачи гофрированные трубы заворачиваются в пищевую фольгу.

Владельцам мансард будет также интересен вариант конструкции теплообменника, функционирующего наподобие колпаковой печи: при нагревании воздушные массы направляются к верхним слоям пространства, после чего, остыв, устремляются вниз.

Такой теплообменник удобен тем, что способен уменьшить температуру раскаленной трубы дымохода и повысить пожаробезопасность в помещении.

pechnoedelo.com


Смотрите также