Как сделать теплообменник для отопления своими руками: как сделать самодельный прибор, рассчитать его мощность, схема подключения к системе

Содержание

Теплообменники для отопления дома своими руками: подключение, водяные, воздушные

На чтение 9 мин Просмотров 625 Опубликовано Обновлено

Теплообменник из медной трубы с припаянными пластинами — важнейший элемент современных отопительных котлов

Главным элементом любой из систем отопления служит особое устройство — теплообменник для отопления дома, в котором происходит передача тепла от генератора тепла к теплоносителю. На современном рынке представлено большое количество различных отопительных котлов, но все их разнообразие не ограничивает фантазию домашних умельцев по части самостоятельного изготовления подобных устройств. В нашей статье читателям будет предложено узнать, для чего нужен теплообменник в системе отопления, как его сделать своими руками и каким способом подключить.

Функция теплообменника в системе отопления

В домашних отопительных системах воздух наиболее часто используются поверхностные теплообменники системы отопления, где тепловая энергия передается через поверхности металлических стенок данного устройства.

Принцип отопления через теплообменник наиболее полно реализован в конструкции газовых, твердотопливных или электрических котлов. Вода циркулирует по изогнутым в виде змеевика трубам, установленным внутри отопительного агрегата, и нагревается от температуры горящего топлива. Нагревшийся теплоноситель уходит в трубопровод отопительной системы, а ему на смену в теплообменник поступает остывшая вода из радиаторов.

До сих пор во многих индивидуальных домах традиционным источником тепла остается печь. Она хороша для обогрева небольшой избы, однако в условиях многокомнатного коттеджа ее тепловая мощность недостаточна. Поэтому в частном доме теплообменник в системе отопления нужен для того, чтобы превратить печку в полноценный водонагревательный котел. Размер и форма самодельного теплообменника для отопления должна вписываться в габариты топливной камеры печи. К этому устройству можно подключить трубопроводы и радиаторы, и тогда отопление дома станет более эффективным.

Виды теплообменников

Если вмонтировать в печь водяной теплообменник для отопления, во всем доме станет гораздо теплее

Более практичны водяные теплообменники для отопления. Это обусловлено тем, что вода намного лучше передает тепловую энергию, чем воздух. Вместе с тем, воздушный теплообменник для отопления также находит применение. Кроме водяного и воздушного, применяется также и теплообменник на дымоход для отопления, который устанавливают не внутрь, а снаружи.

Все выпускаемые промышленностью отопительные устройства оснащены теплообменниками, конструкция которых максимально приспособлена для эффективного нагрева воды.

В заводских условиях теплообменные устройства изготавливают из меди.  Труба представляет собой змеевик, поперек изгибов которого расположено множество пластин, обеспечивающих большую площадь теплообмена.

Соорудить у себя дома самодельный теплообменник для отопления, чтобы он был точно как заводской, практически нереально. Поэтому придется выбрать вариант попроще.

Устройство системы

Несложный по конструкции самодельный теплообменник послужит для отопления дома

Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.

Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:

  • построить печь «с нуля» под конкретный размер теплообменника;
  • установить в существующую печь самодельный теплообменник, изготовленный по размерам топки.
Схема кирпичной печи с теплообменником

Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.

Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.

Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.

Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.

Преимущества отопления с теплообменником

Принцип подключения теплообменника к системе отопления

Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:

  1. Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
  2. Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
  3. Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
  4. Красивый внешний вид. Сохранить традиционный вид русской печи бывает полезно при создании интерьера в национальном стиле.

Среди недостатков отопления через теплообменник можно назвать: менее высокий КПД по сравнению с заводскими котлами и отсутствие автоматического контроля за интенсивностью нагрева теплоносителя.

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

  • ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
  • толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
  • зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

Порядок действий:

  1. На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
  2. При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
  3. После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления. Обратим внимание и на другие сферы их применения.

Воздушное отопление

Если охарактеризовать воздушную систему отопления, можно сказать, что у нее больше минусов, чем плюсов. Воздушные теплообменники для отопления мало распространены в частном жилом секторе, они пока еще не стали привычными.

Преимуществом этой системы называют возможность совмещать обогрев с принудительной вентиляцией. Однако возможные ошибки при ее проектировании и монтаже могут свести преимущества к минимуму. В воздуховодах бывает слышен шум вентилятора, а в помещениях ощущается температурный дисбаланс.

Теплообменники для воздушного отопления существуют прямого нагрева, а также косвенного. В первых из них газовое или дизельное топливо сгорает непосредственно в самом теплообменнике. В других моделях используется промежуточный теплоноситель.

Теплообменник на дымоход

Смонтированный на дымоход теплообменник использует вылетающую в трубу тепловую энергию

На дачах и в банях у «народных умельцев» можно увидеть самодельный водяной или воздушный теплообменник, установленный на дымоход небольшой печи. Получается очень выгодно: тепло не уходит вместе с дымом, а часть его служит для нагрева воды.

Установив теплообменник на дымоход для отопления, можно получать довольно большое количество горячей воды. Конечно, этого не хватит, чтобы обогреть весь дом, но достаточно, чтобы поставить в предбаннике один-два радиатора. Использовать теплообменник на дымоход можно как для отопления, так и для быстрого нагрева воды в бане.

Подобное устройство может быть очень простым в изготовлении. За основу можно взять отрезок большой трубы диаметром 500–700 мм, или сварить бак из нержавейки. В центре конструкции будет проходить вертикальная труба, соответствующая диаметру дымохода, а сверху и снизу должны быть приварены два патрубка.

Отдавая свою температуру теплообменнику, выходящие из печи продукты сгорания быстро остывают. Из-за этого уменьшается тяга в дымоходе и несколько замедляется горение топлива.

Изготовление теплообменника для отопления своими руками может стать способом устроить в доме полноценное водяное отопление без приобретения дорогостоящего оборудования.

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.

Теплообменники своими руками — как сделать пластинчатый, водяной, труба в трубе, воздушный, чертежи

Теплообменник – устройство, предназначенное для эффективной передачи тепла от одного теплоносителя другому.

Такой процесс может быть осуществлён несколько раз в одной системе, ведь частным случаем теплообменника является и радиатор отопления, и газовый или электрический котёл.

Наиболее распространённая модель теплообменника, используемая в системе отопления, представляет собой 2 металлические ёмкости, которые подобно матрёшке находятся одна в другой, и через металлическую стенку производят передачу тепла.

Достоинства такого механизма заключается в том, что благодаря герметичной конструкции не происходит взаимное перемешивание однородных сред, а при использовании разных по физическим свойствам теплоносителей не происходит перемешивания.

Делаем своими руками

Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.

Изготовление пластинчатого теплообменника

Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка;
  • 2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
  • плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
  • электроды;

Процесс сборки:

  1. Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
  2. Затем, из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
  3. Рифлёные квадраты свариваются друг с другом, полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
  4. В итоге, получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.
  5. В том случае, когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм – 2 шт; 300 *30 мм – 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
  6. В каждом из коллекторов делается отверстие, к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
  7. Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной – в верхней.

Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.

Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.

Теплообменник такой конструкции можно использовать для передачи тепла от одной жидкости, к другой. Для этого на открытые части пластин приваривается с 2 сторон стальная рубашка с патрубком вышеописанной конструкции.

Чертеж:

Изготовление водяного теплообменника для печи

Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.

Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
  • труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
  • стальной лист толщиной 4 мм;
  • сварочный аппарат;
  • электроды;
  • газовый резак;
  • белый маркер;

Процесс изготовления:

  1. Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
  2. Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
  3. В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
  4. Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
  5. Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних “блинов”. Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и  дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
  6. Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней – осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.

Воздушный теплообменник

Воздушный теплообменник – это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.

Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.

Труба в трубе

Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.

Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • электросварка;
  • электроды;
  • болгарка;
  • труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
  • труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
  • стальной лист толщиной 4 мм;

Процесс изготовления:

  1. Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
  2. Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
  3. В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.

Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.

При подключении такой системы, как правило, теплообменник располагается в горизонтальной плоскости, а циркуляция жидкостей для повышения КПД осуществляется разнонаправлен

о.

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника  труба в трубе:

Промывка теплообменника

Своевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Виды

Существует 2 типа теплообменников:

Поверхностный

Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные  минеральные масла и химические вещества.

Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:

  1. Рекуперативные – передают тепло через стенку теплоносителя.
  2. Регенеративные – такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный

При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.

Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.

Блиц-советы

  1. Чтобы избежать образования накипи в системе отопления, необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
  2. Используя самодельное устройство для теплообмена между газами, образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
  3. При использовании котлов или печек, в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.

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.

Теплообменники своими руками — как сделать для отопления

Теплообменник – сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной. Простым устройством считается комнатный радиатор с водным источником тепла.

От промежуточного материала в системе, то есть теплообменника, зависит степень проводимости тепла, лучшие показатели проводимости у серебра и меди. Медь используется, естественно, чаще. Передача тепла у нее почти в 8 раз выше, чем например, у стали, пластик во много раз еще хуже.

Принцип работы

Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.

В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел. При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки.

К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.

Плюсы и минусы

К явным преимуществам теплообменника можно отнести:

  • простоту его изготовления и установки;
  • отопление можно сделать комбинированным, кроме обогрева установить водяную систему отопления;
  • топливо для устройства может быть разнообразным: твердым, газо – жидкообразным;
  • приборы красивы внешне, можно придать интерьеру национальный стиль.

Недостатков у теплообменника два:

  • отсутствует автоматический контроль за нагревом носителя;
  • КПД не слишком высок.

Теплообменник с использованием трубной доски

Виды теплообменников

Теплообменники в зависимости от своего назначения бывают охладительными и нагревательными:

  1. Охладительное устройство контактирует с жидкостью или холодным газом, остужая при этом горячий теплоноситель.
  2. Нагревательное устройство с разогретым газом, или жидкостью отдает тепло циркулирующим потокам холодной жидкости, газа, происходит обмен.

Конструктивно теплообменники бывают:

  • поверхностными, при контактах сред через промежуточную поверхность;
  • регенеративными, при подаче к насадке то холодной, то горячей воды за счет нагревания и охлаждения регулируется и поддерживается температурный режим;
  • смесительными, подача сред из одной в другую путем их смешивания.

Поверхностные теплообменники могут иметь разную форму, бывают:

  • пластинчатыми, состоящими из множества пластин с проходящей жидкостью через их лабиринты;
  • в виде змеевиков, тонких трубок, закрученных в спираль;
  • труба в трубе, состоящих из двух трубок разных по диаметру и размещенных одна в другой.

Как сделать обменник своими руками

  1. Для теплообменника с емкостью потребуется бак, пара трубок из меди. Можно использовать листовую сталь в толщину 2,5- 3 мм, сварить из нее резервуар нужногО объема.
  2. Установите емкость от пола не менее 1 метра, от печи – не менее 3 метров.
  3. Проделайте два отверстия справа, ближе к конструкции и слева – наверху.
  4. Подведите к печи нижний отвод, под наклоном в 2- 3 градуса.
  5. Подключите верхний отвод под углом в 20 гр., только в обратную сторону.
  6. Врежьте в нижний отвод на выходе кран для слива воды из бака.
  7. Внизу еще один кран для слива воды из всей системы.
  8. Проверьте конструкцию, она должна быть герметичной, можно заполнить водой и под легким напором выявить места протечки, устранить их.

Необходимые материалы, инструменты чертежи

Для теплообменника стоит подобрать:

  • Емкость на 90 -110 литров.
  • Анод.
  • Медную трубку в длину до 400 см для термонагревателя. Если нет медной трубы, можно воспользоваться алюминием, металлопластом, лишь бы хорошо гнулся.
  • Регулятор мощности для регулирования подачи тепла.

Не нужно изготавливать змеевик из стали, материал плох на теплоотдачу не важно гнется, воздух нагревается благодаря меди во много раз быстрее. При использовании стали дополнительно потребуется трубогиб.

Пошаговое руководство

Изготовление бесканального теплообменника

  1. Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
  2. Установите бак к началу системы отопления.
  3. Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
  4. Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
  5. Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
  6. Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
  7. Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
  8. Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
  9. Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
  10. Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
  11. Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
  12. Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
  13. Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
  14. Закройте герметично все элементы.
  15. Наполните бак водой, теплообменник готов.

Изготовление разных видов теплообменника

Водяной

Устройство имеет два сектора, нагревающих друг друга. Циркуляция воды при большой мощности происходит по замкнутому контуру в резервуаре отопительной системы, где нагревается до 180 гр. После обтекания установленных трубок вода направляется в основную систему, где температура нагрева увеличивается.

Для изготовления водяного теплообменика приготовьте:

  • Емкость в форме стального бака. Установите ее к началу системы. Для водной циркуляции нужны 2 ответвления из труб, нижнее – для входа холодной воды, верхнее – для входа горячей.
  • Проверьте бак на герметичность.
  • Разместите медные трубчатые спирали внутри бака, 4 метра трубы на 100 литров бака хватит вполне.
  • Подсоедините к медной трубке регулятор мощности.
  • Чтобы перепады давления и температуры не разрушили емкость, установите анод ближе к нагревательном элементу.
  • Запаяйте герметично бак.
  • Наполните водой.
  • Проверьте систему в работе.

Пластинчатый

Цельный блок конструкции состоит их поочередно размещенных пластин с горячими и холодными средами. Смешивания сред не происходит, поскольку уплотнитель резиновый и многослойный. Пластинчатые виды сложны для собственноручного изготовления, важна герметичность внутренних платин, а для этого нужно специальное оборудование.

Труба в трубе

Обменник состоит из большой трубы и меньшей по диаметру, вставленной внутрь. Среды перемещаются по меньшей трубе, для охлаждения подаются во внешнюю трубу. Конструкция:

  • проста в изготовлении;
  • легко чистится;
  • долговечна;
  • применима к любому теплоносителю;
  • в отличие от пластинчатой трубы может работать под давлением;
  • изменив размеры труб, можно подобрать оптимальную скорость для движения жидкости.

Чтобы трубы не влетели вам в копеечку, тщательно рассчитывайте расход материала.

Для изготовления конструкции подберите две медных трубки по диаметру одна больше другой на 4 мм для зазора:

  1. Приварите боковой стороной тройник к обеим сторонам наружной трубы.
  2. Вставьте меньшую по диаметру трубку, приварите торцы большой трубки, зафиксируйте положение меньшей трубы.
  3. приварите короткие трубки к тройникам на выходе, по ним будет передвигаться жидкость.
  4. При использовании стального материала, увеличьте площадь поверхности, соберите батарею из обменников в отдельности.
  5. Соедините трубки отрезками, приварите поочередно к обоим тройникам, чтобы получилась змейка.

Воздушный

Воздушный теплообменник состоит из радиатора и вентилятора. Вентилятор охлаждает потоки воздуха, разгоняет их по всей системе вентиляции. Данные вид обменника устанавливают в зданиях администрации, для общественных целей.

Теплообменник своими руками

Как сделать бустер для промывки теплообменника

Бустер состоит из резервуара, насоса для циркуляции воды и электронагревательного элемента. Не нужно разбирать котел отопления для промывки, достаточно отсоединить патрубки, к одному из них подсоединить шланг с нагнетанием через него химического раствора внутрь агрегата. Через другой патрубок раствор будет выливаться, но к нему тоже нужно подсоединить шланг.

Из химических реагентов в основном используется соляная, серная кислота, может заливаться фосфорная, азотная.

Промыть теплообменник не сложно, но соблюдать технику безопасности необходимо, то есть отключить сначала прибор от источника питания, будь то газ, вода, электроэнергия. Демонтаж нужно производить осторожно, поврежденный уплотнитель может привести к протечке конструкции, оборудование быстро выйдет из строя.

Советы и рекомендации

  1. Теплообменник важно правильно спроектировать, рассчитать экономическую эффективность, процент гидравлики, обозначить потери тепла, рассчитать конструкцию по геометрическим параметрам агрегата и его узлов, рассчитать тепловую изоляцию устройства.
  2. Выбирайте конструкцию для изготовления своими руками по-проще, сделать заводской агрегат практически невозможно.
  3. Присоединить теплообменник к системе можно при помощи штуцеров, один поставить внизу для входа холодной воды, второй сверху для входа горячей.
  4. При установке обменника ставьте трубы под уклоном согласно схеме.
  5. При установке агрегата к печи и использования для топки угля в качестве материала для обменника лучше подобрать чугун, он долговечный, непрогораемый.
  6. Для изготовления обменника своими руками возьмите любую модель для примера и следуйте ее параметрам.
  7. При использовании печи в целях обогрева и водоснабжения обменник должен забирать на себя не более десятой части вырабатываемого тепла.
  8. Пеллеты – хорошее горючее и дешевое по цене, не выделяется сажа, для чистоты очень важно.
  9. Проверьте швы у обменника, нельзя допустить их течи, под давлением или высокими температурами в негодность может прийти вся конструкция.
  10. Правильно производите расчеты, иначе труды дорого вам обойдутся.
  11. Теплообменник по типу труба в трубе легко чистится, долго служит, просто изготовляется, может работать под давлением. Считается самым приемлемым вариантом при собственноручном изготовлении.

Как видите изготовить теплообменник самостоятельно не трудно. Для простой конструкции достаточно бака, двух медных трубок разных по диаметру, змеевика и вентилятора. За счет устройства можно не только обогреть помещение, но и охладить его.

Вещь, подобно обменнику в той, или иной форме имеется практически в каждом доме. Подойдите к работе конструктивно и обстоятельно, изготовьте чертежи, определитесь с выбором материала, следуйте вышеописанной инструкции по изготовлению, сборке и подключению устройства.

При желании и последовательных действиях соберете конструкцию не хуже магазинной, в доме будет тепло и уютно, а устройство – работать безотказно в течение длительного времени.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Теплообменник для системы отопления своими руками

Изготовленный своими руками теплообменник будет служить «сердцем» системы отопления дома

Теплообменник из медной трубы с припаянными пластинами — важнейший элемент современных отопительных котлов

Главным элементом любой из систем отопления служит особое устройство — теплообменник для отопления дома. в котором происходит передача тепла от генератора тепла к теплоносителю. На современном рынке представлено большое количество различных отопительных котлов, но все их разнообразие не ограничивает фантазию домашних умельцев по части самостоятельного изготовления подобных устройств. В нашей статье читателям будет предложено узнать, для чего нужен теплообменник в системе отопления, как его сделать своими руками и каким способом подключить.

Функция теплообменника в системе отопления

В домашних отопительных системах воздух наиболее часто используются поверхностные теплообменники системы отопления, где тепловая энергия передается через поверхности металлических стенок данного устройства.

Принцип отопления через теплообменник наиболее полно реализован в конструкции газовых, твердотопливных или электрических котлов. Вода циркулирует по изогнутым в виде змеевика трубам, установленным внутри отопительного агрегата, и нагревается от температуры горящего топлива. Нагревшийся теплоноситель уходит в трубопровод отопительной системы, а ему на смену в теплообменник поступает остывшая вода из радиаторов.

До сих пор во многих индивидуальных домах традиционным источником тепла остается печь. Она хороша для обогрева небольшой избы, однако в условиях многокомнатного коттеджа ее тепловая мощность недостаточна. Поэтому в частном доме теплообменник в системе отопления нужен для того, чтобы превратить печку в полноценный водонагревательный котел. Размер и форма самодельного теплообменника для отопления должна вписываться в габариты топливной камеры печи. К этому устройству можно подключить трубопроводы и радиаторы, и тогда отопление дома станет более эффективным.

Виды теплообменников

Если вмонтировать в печь водяной теплообменник для отопления, во всем доме станет гораздо теплее

Более практичны водяные теплообменники для отопления. Это обусловлено тем, что вода намного лучше передает тепловую энергию, чем воздух. Вместе с тем, воздушный теплообменник для отопления также находит применение. Кроме водяного и воздушного, применяется также и теплообменник на дымоход для отопления, который устанавливают не внутрь, а снаружи.

Все выпускаемые промышленностью отопительные устройства оснащены теплообменниками, конструкция которых максимально приспособлена для эффективного нагрева воды.

В заводских условиях теплообменные устройства изготавливают из меди. Труба представляет собой змеевик, поперек изгибов которого расположено множество пластин, обеспечивающих большую площадь теплообмена.

Соорудить у себя дома самодельный теплообменник для отопления, чтобы он был точно как заводской, практически нереально. Поэтому придется выбрать вариант попроще.

Устройство системы

Несложный по конструкции самодельный теплообменник послужит для отопления дома

Принцип действия самодельного теплообменника состоит в том, что печь передает ему энергию от сгорания дров или угля, а нагревшаяся вода расходится по трубам во все комнаты. Такой способ отопления позволяет обитателям дома наслаждаться равномерным распределением тепла. Кроме того, все помещения прогреваются гораздо быстрее, а расходы на приобретение топлива снижаются.

Усовершенствовать печное отопление частного дома можно двумя способами:

  • построить печь «с нуля» под конкретный размер теплообменника;
  • установить в существующую печь самодельный теплообменник, изготовленный по размерам топки.

Схема кирпичной печи с теплообменником

Изготовив теплообменник для отопления своими руками, домовладелец может быть уверенным, что его печь с водяным контуром станет действовать не хуже настоящего твердотопливного котла. Отличие будет только в том, что у печки расположение входного отверстия теплообменника получится немного выше над полом, чем у заводских котлов. Это довольно существенная разница, которая может влиять на скорость естественной циркуляции теплоносителя.

Подключение теплообменника к системе отопления нужно сделать таким образом, чтобы труба поступления холодной воды (обратка) была расположена как можно ниже.

Так же, как в обычной системе отопления, в верхней точке трубопроводов нужно вмонтировать расширительный бачок. Он будет компенсировать изменение объема нагретой воды и выпускать из системы пузырьки воздуха. Если отопление через теплообменник с естественной циркуляцией окажется недостаточным для обогрева большого коттеджа, придется установить в систему циркуляционный насос.

Для присоединения самодельного теплообменника для отопления используют 2 штуцера: один снизу (вход холодной воды), другой сверху (выход горячей). При монтаже теплообменника нужно обеспечить необходимый уклон труб, как требуется по схеме.

Преимущества отопления с теплообменником

Принцип подключения теплообменника к системе отопления

Если разбираться, для чего нужен теплообменник в системе отопления, можно заметить несколько явных преимуществ:

  1. Простота изготовления. Если в доме уже существует печь, то придется потратиться только на изготовление самодельного теплообменника и монтаж системы отопления.
  2. Комбинированное отопление. Дополнительно к обогреву дома от поверхности печки прибавится водяная система отопления.
  3. Разнообразие видов топлива. Можно топить печь любыми твердыми энергоносителями, в отличие от котлов, ориентированных только на определенный вид топлива.
  4. Красивый внешний вид. Сохранить традиционный вид русской печи бывает полезно при создании интерьера в национальном стиле.

Среди недостатков отопления через теплообменник можно назвать: менее высокий КПД по сравнению с заводскими котлами и отсутствие автоматического контроля за интенсивностью нагрева теплоносителя.

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Если предполагается топить печь углём, лучше установить теплообменник из чугуна. Этот металл более крепкий, и стенки устройства долго не будут прогорать.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Можно взять для примера какую-либо известную модель котла и в соответствии с его параметрами изготовить свой самодельный теплообменник.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

  • ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
  • толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
  • зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

  1. На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
  2. При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
  3. После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления. Обратим внимание и на другие сферы их применения.

Воздушное отопление

Если охарактеризовать воздушную систему отопления, можно сказать, что у нее больше минусов, чем плюсов. Воздушные теплообменники для отопления мало распространены в частном жилом секторе, они пока еще не стали привычными.

Преимуществом этой системы называют возможность совмещать обогрев с принудительной вентиляцией. Однако возможные ошибки при ее проектировании и монтаже могут свести преимущества к минимуму. В воздуховодах бывает слышен шум вентилятора, а в помещениях ощущается температурный дисбаланс.

Теплообменники для воздушного отопления существуют прямого нагрева, а также косвенного. В первых из них газовое или дизельное топливо сгорает непосредственно в самом теплообменнике. В других моделях используется промежуточный теплоноситель.

Теплообменник на дымоход

Смонтированный на дымоход теплообменник использует вылетающую в трубу тепловую энергию

На дачах и в банях у «народных умельцев» можно увидеть самодельный водяной или воздушный теплообменник, установленный на дымоход небольшой печи. Получается очень выгодно: тепло не уходит вместе с дымом, а часть его служит для нагрева воды.

Установив теплообменник на дымоход для отопления, можно получать довольно большое количество горячей воды. Конечно, этого не хватит, чтобы обогреть весь дом, но достаточно, чтобы поставить в предбаннике один-два радиатора. Использовать теплообменник на дымоход можно как для отопления, так и для быстрого нагрева воды в бане.

Подобное устройство может быть очень простым в изготовлении. За основу можно взять отрезок большой трубы диаметром 500–700 мм, или сварить бак из нержавейки. В центре конструкции будет проходить вертикальная труба, соответствующая диаметру дымохода, а сверху и снизу должны быть приварены два патрубка.

Отдавая свою температуру теплообменнику, выходящие из печи продукты сгорания быстро остывают. Из-за этого уменьшается тяга в дымоходе и несколько замедляется горение топлива.

Изготовление теплообменника для отопления своими руками может стать способом устроить в доме полноценное водяное отопление без приобретения дорогостоящего оборудования.

Характеристика теплообменников для отопления и их изготовление своими руками

Теплообменники для отопления являются неотъемлемой частью практически любой отопительной системы. Ведь именно через них осуществляется обогрев внешней среды. Основной уют в доме поддерживается за счет комфортной температуры воздуха. Для этого необходимо обеспечить дом хорошим котлом и качественными теплообменниками.

Преимущества водяного теплообменника

Существует огромное количество вариантов отопительной системы. Однако большинство из них имеют водяной теплообменник. Это наиболее качественный, популярный и недорогой вариант, который позволяет поддерживать оптимальную температуру помещения регулярно. Такое устройство наиболее актуально для частного дома или квартиры. Но когда речь заходит о других видах помещения, то стоит задуматься о других разновидностях. Ведь в бане более актуальным станет теплообменник, изготовленный из кирпича. Только он по-настоящему может раскрыть весь потенциал парной. Водяная система в бане будет не столь актуальна.

Современные специализированные магазины полны подобных товаров. Здесь можно найти устройства компаний-производителей разного качества, уровня обмена температурами и ценовых категорий. Цена на устройство может быть самой разной, в зависимости от большого количества факторов. Однако если даже самый дешевый вариант не по карману, то можно изготовить теплообменник своими руками.

Функции и виды теплообменника

Теплообменник для системы отопления частного дома чаще всего предусматривает устройство, которое имеет поверхностный контакт. В таком случае имеется теплообменник, который подогревается изнутри и через поверхность. Чаще всего это металл, который и осуществляет обогрев воздуха вокруг.

Принцип работы наиболее полно раскрывается в отопительной системе, которая имеет газовые, твердотопливные или электрические котлы. От нагревательного устройства по всей системе отопления направляется горячая вода. Она циркулирует по трубам и теплоносителям, которые имеют изогнутую форму. Такая конфигурация задерживает воду, как следует прогревая ее. В конце пути холодная вода снова поступает к котлу, где заново начинает нагреваться.

Еще одним вариантом может стать классическая печь. Она довольно эффективно справляется со своей функцией, однако предназначена только для маленьких помещений. Если есть необходимость отопить коттедж, то такого теплообменника будет недостаточно. Такое устройство будет актуальным в каком-то маленьком домике или же бане. Чтобы превратить печь в полноценный отопительный котел, необходимо предусмотреть для нее водяной теплообменник. В таком случае появляется возможность отапливать даже 2-этажный коттедж при помощи каменной печи. Что касается размеров теплообменников, то они зависят от размеров топливной камеры отопительного устройства.

Теплообменник для отопления лучше всего выбирать водяной. Связано это с тем, что вода значительно лучше проводит тепло, чем воздух. Ее способность повысить температуру помещения значительно выше, чем у воздушных теплообменников.

Все отопительные системы, которые изготавливаются в заводских условиях, имеют в своем оснащении теплообменники. Их устройство достаточно сложно, сделать их своими руками практически невозможно. Именно поэтому придется прибегать к более простым вариантам. Теплообменник изготавливается в виде змеевика и имеет внутри множество поперечных пластин, которые увеличивают обогреваемую площадь. Именно такие конструкции используются для отопления частного дома.

Изготовление самодельного теплообменника

Чтобы изготовить теплообменник своими руками. необходимо учесть множество нюансов. Только тщательно продумав все этапы работы, в конечном результате вы получите устройство, которое сможет обеспечить оптимальную температуру в доме. Основным плюсом устройства, изготовленного своими руками, является то, что цена такого изделия значительно ниже, ведь тратиться придется только на покупку материалов.

Чтобы обеспечить максимальный уровень отопления дома, необходимо правильно выбрать материал для теплообменника. Каждый металл имеет свой уровень теплопроводности. У меди этот показатель в 7 раз выше, чем у стали, поэтому 2 трубы одинакового диаметра способны обеспечивать разный уровень обогрева. Поэтому оптимальным вариантом для такого устройства является именно медь. Цена при этом у данного материала вполне приемлема.

Что касается определения мощности теплообменника, то данные вычисления достаточно трудны. Связано это с тем, что слишком большое количество факторов влияет на этот показатель. Однако в среднем один метр змеевика диаметром в 50-60 мм способен выдавать 1кВт тепловой мощности. От этого показателя можно отталкиваться при проведении расчетов.

Особенности конструкции при изготовлении своими руками могут быть самыми разными. Можно сварить трубу в виде змеевика или же обычного прямоугольника, однако есть перечень правил, на которые стоит обращать внимание в обязательном порядке:

  1. Диаметр внутренней части трубы не должен быть меньше 5 мм. В противном случае вода может просто закипеть.
  2. Чтобы не допустить перегрева металла, толщина стенок должна быть не менее 3 мм.
  3. Между стенками топки и теплообменником должен быть зазор, размер которого 10-15 мм. Ведь металл имеет свойство расширяться.

Такими основными правилами обладает водяной теплообменник. Его изготовление (при должном владении сваркой) не составит особого труда. Правильный подход к системе отопления дома позволит обеспечить комфортные условия проживания.

Обязательно прочтите эти материалы:

    • Труба дымохода в бане
    • Теплообменники для горячего водоснабжения

Как сделать теплообменники своими руками?

Теплообменник — устройство, предназначенное для эффективной передачи тепла от одного теплоносителя другому.

Такой процесс может быть осуществлён несколько раз в одной системе, ведь частным случаем теплообменника является и радиатор отопления. и газовый или электрический котёл.

Наиболее распространённая модель теплообменника, используемая в системе отопления, представляет собой 2 металлические ёмкости, которые подобно матрёшке находятся одна в другой, и через металлическую стенку производят передачу тепла.

Достоинства такого механизма заключается в том, что благодаря герметичной конструкции не происходит взаимное перемешивание однородных сред, а при использовании разных по физическим свойствам теплоносителей не происходит перемешивания.

Делаем своими руками

Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.

Изготовление пластинчатого теплообменника

Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка;
  • 2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
  • плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
  • электроды;
  1. Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
  2. Затем. из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
  3. Рифлёные квадраты свариваются друг с другом. полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
  4. В итоге. получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.
  5. В том случае. когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм — 2 шт; 300 *30 мм — 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
  6. В каждом из коллекторовделается отверстие. к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
  7. Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной — в верхней.

Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.

Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.

Теплообменник такой конструкции можно использовать для передачи тепла от одной жидкости, к другой. Для этого на открытые части пластин приваривается с 2 сторон стальная рубашка с патрубком вышеописанной конструкции.

Изготовление водяного теплообменника для печи

Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.

Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
  • труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
  • стальной лист толщиной 4 мм;
  • сварочный аппарат;
  • электроды;
  • газовый резак;
  • белый маркер;
  1. Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
  2. Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
  3. В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
  4. Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
  5. Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних «блинов». Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
  6. Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней — осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.

Воздушный теплообменник

Воздушный теплообменник — это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.

Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.

Труба в трубе

Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.

Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • электросварка;
  • электроды;
  • болгарка;
  • труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
  • труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
  • стальной лист толщиной 4 мм;
  1. Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
  2. Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
  3. В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.

Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.

При подключении такой системы, как правило, теплообменник располагается в горизонтальной плоскости, а циркуляция жидкостей для повышения КПД осуществляется разнонаправлен

Чертеж собранного водо-водяного теплообменника труба в трубе:

Промывка теплообменника

Своевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.

Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.

Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.

Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.

Подобным образом происходит очистка системы теплообмена «труба в трубе». Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.

Существует 2 типа теплообменников:

Поверхностный

Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные минеральные масла и химические вещества.

Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:

  1. Рекуперативные — передают тепло через стенку теплоносителя.
  2. Регенеративные — такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный

При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.

Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.

Блиц-советы

  1. Чтобы избежать образования накипи в системе отопления. необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник «труба в трубе» водяной пар.
  2. Используя самодельное устройстводля теплообмена между газами. образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
  3. При использовании котлов или печек. в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.

Источники: http://strojdvor.ru/otoplenie/izgotovlennyj-svoimi-rukami-teploobmennik-budet-sluzhit-serdcem-sistemy-otopleniya-doma/, http://etapech.ru/teploobmenniki/teploobmennik-dlya-otopleniya.html, http://housetronic.ru/otoplenie/element/device/teploobmenniki-svoimi-rukami.html

как сделать своими руками в частном доме

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

Как сделать самодельный горшок в кирпичной печи. Теплообменники для духовок с водяным контуром. Какие бывают самодельные печные теплообменники?

Чтобы печь использовалась в качестве источника тепла для системы водяного отопления, она обязательно должна иметь теплообменник, в котором циркулирует теплоноситель, чаще всего вода. Его еще называют топочным котлом или регистром. В этой статье мы рассмотрим, как сделать такой теплообменник для духовки своими руками и как это может быть в зависимости от типа самой печи и материала, из которого она изготовлена.

Так в чем разница и почему это важно? «Печь, котел — это одно и то же». Люди думают, что это всего лишь семантика, но это не так. Конечно, мы поняли, что понимаем, что вы говорите о своей системе отопления. Но это не одно и то же. В бойлере для обогрева жилого помещения используется горячая вода, а в печи — теплый воздух.

Другое тепло и другое распространение тепла по дому. В доме установлен гидрокотел.Не путайте с духовкой, от которой отходят воздуховоды, а не с медными трубами. Конечно, вам следует задавать «квалификационные вопросы» по телефону. Однако, если вы не понимаете терминологию, действительно сложно ответить на вопросы. Эта женщина настаивала на том, что в ее доме есть трубка и печь. Воздуховоды, теплый воздух, горячая вода, бойлер, плита. Некоторые просто не видят разницы.

Для того, чтобы сделать теплообменник для топки своими руками, можно использовать стальной лист «черный» толщиной 3-5 мм или стальные трубы (круглые или профильные) с такой же толщиной стенки и диаметром 30- 50 мм.В качестве альтернативы для этой цели можно использовать лист или трубы из нержавеющей стали или меди. Но, из-за дороговизны, при изготовлении топочных котлов своими руками эти материалы используются крайне редко.

Конструкции котлов для отопительных печей с водяным контуром

Поэтому, когда они настаивают на том, что у них есть то, чего нет, иногда их трудно убедить. Возможно, вы наконец зададите вопрос, который поможет им понять, какое у них оборудование. Большинство людей знает, что такое плинтусы, и если они у вас есть, значит, у вас котел, а не духовка, и, скорее всего, у вас нет работы в канале.Конечно, как и все в мире, есть исключения.

Изготовление своими руками

С гидро-воздухом мы добавляем воздухоочиститель, который превращает горячую воду в теплый воздух. Эти системы, как правило, более эффективны и предназначены для создания меньшего количества сухого тепла, эффективного нагрева горячей воды и кондиционирования воздуха в одном устройстве.

Такие регистры проще сделать из листового металла. Их легче чистить во время эксплуатации. Но, как правило, они имеют меньшую площадь контакта с пламенем или горячими газами, так как по большей части они сплошные и в теплообмене участвует только их внутренняя поверхность, обращенная к пламени.
Печные котлы из труб с одинаковыми габаритными размерами, как правило, имеют большую площадь теплообмена (хотя это также зависит от количества и диаметра труб), так как они позволяют пламени или горячим газам практически контактировать со своими всю поверхность. Но их сложнее изготовить. Особенно это актуально для конструкций, полностью состоящих из круглых труб.

Заменить батарейки! Обязательно замените батареи сигнализаторами угарного газа, детекторами дыма и термостатом.Также убедитесь, что ваш термостат установлен в режим обогрева. Включите духовку раньше, чем она вам понадобится! Человеческая природа должна подождать, но важно, чтобы ваша система отопления работала должным образом до наступления холодов. Уделите несколько минут сегодня и включите свою систему, чтобы быть готовыми к холодной погоде. Если у вас возникла проблема, позвоните нам и установите заранее.

Проверьте фильтры! Перед запуском духовки рекомендуется проверить фильтр. Чистые фильтры помогают вашей печи работать с максимальной эффективностью.Продолжайте регулярное техническое обслуживание! Для обеспечения безопасной и эффективной работы вашей печи рекомендуется регулярная программа технического обслуживания. Правильно обслуживаемая система отопления работает более эффективно и снижает потребление энергии. Помните, что даже если у вас новая плита, вы должны постоянно обслуживать ее в соответствии с принципами гарантии.

Если для изготовления теплообменника печи с водяным контуром используются трубы, лучше всего, если они будут бесшовными (неразъемными). Если используются шовные трубы, швы придется дополнительно укрепить сварным швом и разместить снаружи регистра (со стороны кирпичной кладки).

Кондиционер не закрывать! Не рекомендуется полностью закрывать кондиционер. Это может привести к образованию конденсата, который разъедет детали. Однако вы можете накрыть верхнюю часть устройства белой доской, чтобы листья и мусор не попали в устройство. Следите за тем, чтобы не забыть удалить до начала весны.

Не выключайте термостат слишком далеко! Если повернуть термостат слишком далеко, на обогрев дома будет потрачено больше энергии. В нем может накапливаться до денег, которые, как вы думали, вы сэкономите.Пришло время заменить систему отопления? Если вашей плите или котлу 15 лет или больше, рассмотрите варианты перехода на более энергоэффективную систему отопления. Мы рады предоставить бесплатную домашнюю консультацию для оценки вашей системы отопления.

Очень часто при производстве топочных котлов трубы и листовое железо комбинируются. Это сделано для того, чтобы использовать их положительные качества: чтобы было легче и площадь теплообмена была достаточной.

Какие бывают самодельные печные теплообменники?

Помимо рассмотренных выше конструктивных отличий печей, в зависимости от материала, выбранного для их изготовления, их конструкция может отличаться в зависимости от типа печи, для которой они предназначены.Такие печи могут быть отопительными или отопительно-варочными.

Древесные пеллеты, Лесозаготовительные системы, Стружка — опилки — щепа — кора

Экологически безопасна. Используя это топливо, вы вносите значительный вклад в защиту климата и окружающей среды. Неважно, сгорело дерево или превратилось в перегной в лесу. Поскольку сырье растет вместе с нами, это безопасно. Без мирных политических конфликтов и бесконечно доступного возобновляемого.

Кроме того, он дешевый, примерно вдвое дешевле нефти или газа.

С котлом на пеллетах вы можете нагревать так же комфортно, как с центральным газовым или масляным отоплением: автоматический, контролируемый по запросу гранулы из хранилища, простое управление мощностью, независимая очистка. Никакой грязи, как в угольных и лесных шахтах. Количество золы очень мало, и ее обычно утилизируют ежегодно.

Конструкция теплообменника для отопительно-варочной печи отличается тем, что в его верхней части имеется открытое пространство для доступа пламени к варочной плите.В тех же регистрах для обогрева печей верхняя часть, как правило, закрывается сплошным листом или рядами труб.

Форма и размеры топочных котлов подбираются в соответствии с размерами и формой места, где они предполагается установить (чаще всего это топка топки), а также в зависимости от ее необходимой теплопроизводительности.

Котлы на пеллетах, дровах и щепе

Сообщите нам о типе склада, размерах котла, способе транспортировки пеллет!


Журналы в настоящее время являются самым дешевым топливом.Доступен на региональном уровне, обеспечивает независимость, неисчерпаемость и экологичность. Обычно дровяной котел совмещен с накопительным баком, который в настоящее время потребляет большое количество тепла и обеспечивает тепло в течение более длительного периода времени.

Котельные конструкции для отопительных печей с водяным контуром

Здесь мы рассмотрим три наиболее распространенные конструкции, выполненные отдельно из листового металла и труб, а также их комбинации.

Вариант 1.

Теплообменник представляет собой сварную из листового металла сплошную U-образную конструкцию, предназначенную для размещения в топке отопительной печи. Поверхность теплообмена — это его внутренние стенки.

Комбинированный котел может быть как на поленьях, так и на гранулах. Всегда горит тем, что есть на данный момент. Если используется кусок дерева, он автоматически переключается на гранулы. Вы сами решаете, когда вы хотите комфортно и комфортно нагревать пеллеты — вручную, а выгодно деревяшками!

Печи для пеллет и бревна

Щепа — самый выгодный вариант переработки древесины.В его состав входят все виды прореживания древесины, а также необработанные отходы деревообработки. Если вам нравится уютная атмосфера печи в комнате, она также может дополнить систему центрального отопления дома.

Теплообменник из листового металла для нагревательной печи

Вариант 2 .

Печь из труб. Холодная вода из системы подается по «обратке» в нижнюю П-образную трубку основания теплообменника (диаметром 40-50 мм и толщиной 3-4 мм), постепенно нагреваясь по Г-образной вертикали. трубы (такого же сечения, как П-образное основание или меньше) поднимаются вверх и входят в верхнюю коллекторную трубу, а из нее, уже нагретые, в систему отопления дома.Такой регистр более эффективен, чем из листовой стали, но и сложнее в изготовлении, так как необходимо будет делать много стыков труб между собой и сваривать их.

Духовка с воздушным охлаждением проста в установке и сначала нагревает комнату, в которой она стоит. Водопроводная печь подключает специалиста напрямую к отопительному контуру или к накопительному баку, который, в свою очередь, нагревает воду в ваших радиаторах.

Как самостоятельно складывать топку с водогрейным котлом

Пеллетные печи очень эффективны и имеют электрический розжиг.Высокая эффективность означает, что золы мало. Комнатную температуру можно регулировать прямо в духовке. Топливо автоматически транспортируется из емкости для хранения в камеру сгорания.

Регистр печи для отопительной печи из труб

Вариант 3.

Боковые поверхности этого регистра изготовлены из листового металла толщиной 3-5 мм и представляют собой сплошные панели толщиной 40-45 мм. , а в верхней части они соединены рядом горизонтальных труб диаметром 40-50 мм.

Только

— романтический огонь и растрескивание дров предназначены для дровяной печи. Но есть также печи с водяным охлаждением, которые доставляют свою избыточную энергию в магазин и, таким образом, на центральное отопление и отопление воды.

Существует множество вариантов современных систем отопления с помощью мощных систем отопления дома или помещения, в том числе для здорового отопления помещений и низких затрат на отопление. Проверенная система центрального отопления обеспечивается твердотопливными котлами. В частности, преимуществом является универсальное использование нагревательных материалов, например угля, брикетов или дерева.также очень эффективен в исполнении. Кроме того, компактный небольшой подшипник имеет дополнительную ценность.

Использование труб вместо твердой поверхности (как в варианте 1) позволяет увеличить площадь контакта с теплоносителем, а использование листового металла для боковых панелей упрощает процесс изготовления, что важно, если вы решите сделать самому.

Гранулы обеспечивают экономичный, чистый и экологически чистый обогрев, так как они прессуются из древесных отходов.Особенно современный вид отопления в коттеджах или мастерских обеспечивают дровяные котлы-утилизаторы или котлы на угольном топливе. В этих котельных установках не возникает ни копоти, ни дыма, ни запахов: нагревательный материал заливается в специальную камеру для заправки топлива и оптимально горит, а не истощается в камере сгорания. Благодаря этой особой технологии котлы, работающие на угле и древесном газе, обладают особенно высоким КПД.

Печь из листового металла и трубы для отопительной печи

Печные котлы (регистры) для обогревательных и варочных печей

Теплообменники для отопительных и варочных печей также могут изготавливаться из листового железа и труб (круглых или профильных), а также как путем их объединения.Рассмотрим несколько вариантов.

Отопление каминами, печами и плиткой

Все котлы, представленные на наших страницах, представляют собой массу проверенных и безопасных изделий от ведущих производителей. Помимо индивидуальных исполнений, существуют также различные котлы и карбюраторы для отопления и технической воды. Десятилетия назад время обогрева с помощью каминов, печей и плитки уже прошло. Причины тому — как очень высокие цены на масло, так и уютный комфорт, который распространяется на пылающий камин или декоративную изразцовую печь.Кроме того, становится все более популярным нагревать древесину как возобновляемое сырье.

Вариант 1.

Теплообменник для обогрева или варки плиты или плиты в виде двух сплошных боковых панелей из листового металла («книжка»), соединенных между собой.

Теплообменник для обогрева и духовки

Они находят простые, функциональные печи, а также особенно декоративные камины — оба свойства не исключают друг друга! Различные камины оснащены несгораемым остеклением, которое позволяет видеть пламя.Также в красивой современной плитке есть такие практичные окна для просмотра. Кроме того, они доступны не только во многих декоративных вариантах, но и в качестве очень эффективных аккумуляторов тепла.

Благоприятное тепло с помощью газотермов

Для поддержки нагрева теплоносителя и горячей воды на плите у нас также есть комплекты! Современные пансионаты также являются недорогой альтернативой отоплению помещений. Они доступны в версиях для нагрева воды или отопления и только для технической воды.Также практично: некоторые из предлагаемых здесь моделей могут работать без подключения к дымоходу. Термальные ванны оцениваются с высокой эффективностью и низким уровнем выбросов! Кроме того, они выгодны с точки зрения покупки и эксплуатации и часто также потребляют тепло от сгорания выхлопных газов.

Вариант 2.

Топочный котел из труб круглого и прямоугольного сечения: круглые (диаметр 40-50х4 мм) размещаются горизонтально и соединяются с конструкцией посредством прямоугольных труб 50-60х40х4 мм.Такое сочетание различных типов труб облегчает изготовление котла. Размеры a B C и g рассчитываются в зависимости от размеров топки и требуемой мощности регистра.

Независимо от того, решила ли ваша система отопления отключиться в полночь или рано утром, наша техническая команда готова отремонтировать отопление в любое время. У нас есть специалисты, прошедшие аттестацию и обширное обучение в отрасли — давайте устраним проблему потепления впервые.

Многие домовладельцы перегружены установкой какой-либо печки. Мы поможем вам решить, какое отопительное оборудование лучше всего подойдет для вашего дома. Наша служба установки позаботится о выборе печи для вас, исходя из размера вашего дома, вашего бюджета и коэффициентов энергоэффективности. У нас будут технические специалисты, которые будут работать с вами от первого этапа вашего ремонта отопления до готового монтажа вашей системы отопления. Мы предлагаем широкий спектр знаний, начиная от очистки воздуха, нефтяных печей, газовых печей, котлов и обогревателей даже до гаража.


Теплообменник для отопительно-варочной печи из круглых и профильных труб

Вариант 3.

Регистр теплообменника только из круглых труб. Он представляет собой два горизонтальных контура, соединенных вертикальными трубами. Холодная вода из системы подается в нижний контур, а нагретая из верхнего контура возвращается в систему отопления.

Регистр для отопительно-варочной печи из труб

Как выбрать или рассчитать габариты печи

После того, как вы выбрали тип теплообменника, необходимо определить его размер.С одной стороны, его габариты должны соответствовать размеру места, где он будет установлен.

Чаще всего теплообменники размещают в топке печи, но иногда в дымовых каналах или камере неканальной печи. Следует отметить, что между кирпичной кладкой и регистром должен быть зазор 0,5-1 см с учетом теплового расширения металла.

Кроме того, необходимо знать требуемую мощность теплообменника печи.Как это определить?

Зависит от тепловой мощности системы водяного отопления, необходимой для обогрева дома, которая, в свою очередь, зависит от теплоизоляционных свойств ее наружных конструкций и максимальной отрицательной температуры наружного воздуха зимой. Проще говоря, можно ориентироваться на средний показатель: 10-12 кВт на 100 м2 площади дома.

Как рассчитать площадь топочного котла, необходимую для такой тепловой мощности? В среднем считается, что для обеспечения тепловой мощности 5-10 кВт требуется около 1 м 2 поверхности теплообмена котла.Значение этого показателя зависит от температуры горячих газов, контактирующих с теплообменником, и температуры воды (теплоносителя) на его выходе и входе, что, в свою очередь, во многом зависит от режима топки и вида топлива.

Суммарную мощность теплообменника можно рассчитать по формуле:

Q = SQy,

где: Qud — его удельная мощность, ккал / ч;
S — его полезная площадь (контакт с теплоносителем), м 2.

Удельную мощность можно рассчитать по формуле:

Qud = k (Tt) S ,

где: k = 12 ккал / ч на 1 ° C — коэффициент теплопередачи «газ- вода »сквозь стальную поверхность;
T = (Tmax + Tmin) / 2 — средняя температура теплоносителя (пламя, газы), ° C;
t = (tmax + tmin) / 2 — средняя температура теплоносителя (вход + выход / 2), ° C.

Если печь будет работать периодически (около 2 часов) на древесине, средние температуры температура теплоносителя и теплоносителя должна составлять не более 500 и 70 ° C соответственно, а на 1 м 2 теплообменника в этом случае можно получить максимум 6 кВт тепловой мощности.

Если печь будет работать на угле и постоянно, средние максимальные средние значения теплоносителя и теплоносителя могут быть: 800 и 70 ° C соответственно. В этом случае с 1 м 2 площади топки котла можно снять около 10 кВт.

Если общая требуемая тепловая мощность котла и режим топки (а значит, и его удельная мощность) известны, вполне возможно определить, какую полезную площадь он должен иметь:

S = Q / Qуд, м 2.

В зависимости от материала, из которого будет изготовлен теплообменник, можно рассчитать, сколько труб или листового металла потребуется для обеспечения такой площади контакта с теплоносителем.В этом случае будет учитываться только поверхность, которая будет напрямую контактировать с горячими газами или пламенем.

Например, если топочный котел должен быть сплошным (только из листового металла), то следует учитывать только его внутреннюю поверхность. Если он изготовлен из труб, то в теплообмене будет участвовать практически вся их поверхность (длина х диаметр х 3,14). При комбинировании разных материалов необходимо будет рассчитать площадь контакта с теплоносителем каждого элемента отдельно, а затем сложить.

В случае необходимости увеличения тепловой мощности котла при тех же габаритных размерах, можно добавить в его конструкцию дополнительные элементы (например, трубы). Если его мощность слишком велика, то его длину можно уменьшить. Другими словами: в каждом конкретном случае необходимо делать расчет и регулировку размеров регистров, привязав их к габаритам и конструкции самой печи, а также мощности системы водяного отопления дома, которую придется обеспечиваться тепловой энергией.

Изготовление своими руками

После того, как тип печи выбран, произведен материал и расчет габаритов, можно приступать к ее изготовлению самостоятельно. В этом случае необходимо обратить внимание на качество сварочных работ. Он должен быть на высоком уровне, так как данный агрегат будет эксплуатироваться в достаточно агрессивной среде, и для проведения его ремонта, вероятно, придется разобрать печь или ее часть. Поэтому, если вы не уверены в своих способностях сварщика, то лучше доверить эту работу опытному специалисту, подготовившему все необходимые элементы конструкции.

После сварки необходимо заполнить регистр водой, проверить герметичность и опрессовать его под давлением выше рабочего давления в системе отопления не менее 2 раз.

Теплообменник для духовки своими руками видео:

Общие сведения о теплообменниках — типы, конструкции, применение и руководство по выбору

Крупным планом часть теплообменника вода-воздух.

Изображение предоставлено: Alaettin YILDIRIM / Shutterstock.com

Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между двумя или более жидкостями, т.е.е. жидкости, пары или газы — разной температуры. В зависимости от типа используемого теплообменника процесс теплопередачи может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость и происходить через твердый сепаратор, который предотвращает смешивание текучих сред, или прямой поток жидкости. контакт. Другие характеристики конструкции, включая конструкционные материалы и компоненты, механизмы теплопередачи и конфигурации потока, также помогают классифицировать и классифицировать типы доступных теплообменников. Эти теплообменные устройства находят применение в самых разных отраслях промышленности, они спроектированы и изготовлены для использования в процессах как нагрева, так и охлаждения.

В этой статье рассматриваются теплообменники, исследуются различные конструкции и типы, а также объясняются их соответствующие функции и механизмы. Кроме того, в этой статье приводятся рекомендации по выбору и общие области применения для каждого типа теплообменного устройства.

Термодинамика теплообменника

Конструкция теплообменника — это упражнение в термодинамике, науке, изучающей поток тепловой энергии, температуру и взаимосвязь с другими формами энергии.Чтобы понять термодинамику теплообменника, хорошей отправной точкой является изучение трех способов передачи тепла — теплопроводности, конвекции и излучения. В следующих разделах представлен обзор каждого из этих режимов теплопередачи.

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии между материалами, находящимися в контакте друг с другом. Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в материале — более теплые объекты (которые имеют более высокую температуру) демонстрируют большее молекулярное движение.Когда более теплый объект соприкасается с более холодным объектом (тем, который имеет более низкую температуру), происходит передача тепловой энергии между двумя материалами, при этом более холодный объект получает больше энергии, а более теплый объект становится менее энергичным. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.

Скорость, с которой тепловая энергия передается в материале за счет теплопроводности, определяется следующим выражением:

В этом выражении Q представляет количество тепла, передаваемого через материал за время t , ΔT — разница температур между одной стороной материала и другой (температурный градиент), A — это площадь поперечного сечения материала, а d — толщина материала.Константа k известна как теплопроводность материала и является функцией внутренних свойств материала и его структуры. Воздух и другие газы обычно имеют низкую теплопроводность, в то время как неметаллические твердые вещества показывают более высокие значения, а металлические твердые тела обычно показывают самые высокие значения.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии от поверхности за счет движения нагретой жидкости, такой как воздух или вода.Большинство жидкостей расширяются при нагревании и, следовательно, становятся менее плотными и поднимаются по сравнению с другими более холодными частями жидкости. Таким образом, когда воздух в комнате нагревается, он поднимается к потолку, потому что он теплее и менее плотный, и передает тепловую энергию, когда сталкивается с более холодным воздухом в комнате, затем становится более плотным и снова падает на пол. Этот процесс создает поток естественной или свободной конвекции. Конвекция также может происходить за счет так называемой принудительной или вспомогательной конвекции, например, когда нагретая вода перекачивается по трубе, например, в системе водяного отопления.

Для свободной конвекции скорость передачи тепла выражается законом охлаждения Ньютона:

Где Q-точка — скорость передачи тепла, h c — коэффициент конвективной теплопередачи, A — площадь поверхности, на которой происходит процесс конвекции, а ΔT — разница температур между поверхность и жидкость. Коэффициент конвективной теплопередачи h c является функцией свойств жидкости, подобной теплопроводности материала, упомянутого ранее в отношении проводимости.

Радиация

Тепловое излучение — это механизм передачи тепловой энергии, который включает в себя излучение электромагнитных волн от нагретой поверхности или объекта. В отличие от теплопроводности и конвекции, тепловое излучение не требует промежуточной среды для переноса энергии волны. Все объекты, температура которых выше абсолютного нуля (-273,15 o C), излучают тепловое излучение в обычно широком спектральном диапазоне.

Чистая скорость радиационных потерь тепла может быть выражена с помощью закона Стефана-Больцмана следующим образом:

, где Q, — теплопередача в единицу времени, T ч, — температура горячего объекта (в абсолютных единицах, o K), T c — температура более холодной окружающей среды. (также в абсолютных единицах, o K), σ — постоянная Стефана-Больцмана (значение которой равно 5.6703 x 10 -8 Вт / м 2 K 4 ). Термин, представленный как ε , представляет собой коэффициент излучения материала и может иметь значение от 0 до 1, в зависимости от характеристик материала и его способности отражать, поглощать или передавать излучение. Это также функция температуры материала.

Основные принципы теплообменников

Независимо от типа и конструкции, все теплообменники работают в соответствии с одними и теми же фундаментальными принципами, а именно нулевым, первым и вторым законами термодинамики, которые описывают и диктуют перенос или «обмен» тепла от одной жидкости к другой.

  • Нулевой закон термодинамики гласит, что термодинамические системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Более того, если каждая из двух систем находится в тепловом равновесии с третьей системой, то две первые системы должны быть в равновесии друг с другом; таким образом, все три системы имеют одинаковую температуру. Этот закон, предшествующий трем другим законам термодинамики по порядку, но не в развитии, не только выражает тепловое равновесие как переходное свойство, но также определяет понятие температуры и устанавливает ее как измеримое свойство термодинамических систем.
  • Первый закон термодинамики основан на нулевом законе, устанавливая внутреннюю энергию ( U ) как еще одно свойство термодинамических систем и указывая на влияние тепла и работы на внутреннюю энергию системы и энергию окружающей среды. Кроме того, первый закон — также называемый законом обмена энергией — по существу гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только передана другой термодинамической системе или преобразована в другую форму (например,г., обогревать или работать).

    Например, если тепло поступает в систему из окружающей среды, происходит соответствующее увеличение внутренней энергии системы и уменьшение энергии окружающей среды. Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔU система представляет внутреннюю энергию системы, а ΔU окружающей среды представляет внутреннюю энергию окружающей среды:

  • Второй закон термодинамики устанавливает энтропию ( S ) как дополнительное свойство термодинамических систем и описывает естественную и неизменную тенденцию Вселенной и любой другой замкнутой термодинамической системы к увеличению энтропии с течением времени.Этот принцип можно проиллюстрировать следующим уравнением, где ΔS представляет собой изменение энтропии, ΔQ представляет собой изменение тепла, добавляемого к системе, а T представляет собой абсолютную температуру:

    Он также используется для объяснения тенденции двух изолированных систем — когда они могут взаимодействовать и свободны от всех других влияний — двигаться к термодинамическому равновесию. Как установлено вторым законом, энтропия может только увеличиваться, но не уменьшаться; следовательно, каждая система по мере увеличения энтропии неизменно движется к наивысшему значению, достижимому для указанной системы.При этом значении система достигает состояния равновесия, при котором энтропия больше не может увеличиваться (поскольку она максимальна) или уменьшаться, поскольку это действие нарушит Второй закон. Следовательно, единственные возможные изменения системы — это те, в которых энтропия не претерпевает изменений (то есть отношение тепла, добавленного или отведенного к системе, к абсолютной температуре остается постоянным).

В целом эти принципы определяют основные механизмы и операции теплообменников; Нулевой закон устанавливает температуру как измеримое свойство термодинамических систем, Первый закон описывает обратную зависимость между внутренней энергией системы (и ее преобразованными формами) и энергией окружающей среды, а Второй закон выражает тенденцию двух взаимодействующих систем к двигаться к тепловому равновесию.Таким образом, теплообменники функционируют, позволяя жидкости более высокой температуры ( F 1 ) взаимодействовать — прямо или косвенно — с жидкостью более низкой температуры ( F 2 ), что позволяет тепло для передачи от F 1 к F 2 для движения к равновесию. Эта передача тепла приводит к снижению температуры для F 1 и увеличению температуры для F 2 .В зависимости от того, нацелено ли приложение на нагрев или охлаждение жидкости, этот процесс (и устройства, которые его используют) можно использовать для направления тепла к системе или от нее, соответственно.

Расчетные характеристики теплообменника

Как указано выше, все теплообменники работают по одним и тем же основным принципам. Однако эти устройства можно классифицировать и классифицировать по-разному в зависимости от их конструктивных характеристик. К основным характеристикам, по которым можно отнести теплообменники, относятся:

  • Конфигурация потока
  • Способ строительства
  • Механизм теплопередачи

Конфигурация потока

Конфигурация потока, также называемая устройством потока, теплообменника относится к направлению движения текучих сред внутри теплообменника по отношению друг к другу.В теплообменниках используются четыре основные конфигурации потока:

  • Попутный поток
  • Противоток
  • Поперечный поток
  • Гибридный поток
Попутный поток

Теплообменники с прямоточным потоком , также называемые теплообменниками с параллельным потоком, представляют собой теплообменные устройства, в которых жидкости движутся параллельно и в одном направлении друг с другом. Хотя такая конфигурация обычно приводит к более низкой эффективности, чем устройство противотока, она также обеспечивает максимальную тепловую однородность по стенкам теплообменника.

Противоток

Противоточные теплообменники , также известные как противоточные теплообменники, спроектированы таким образом, что жидкости движутся антипараллельно (т. Е. Параллельно, но в противоположных направлениях) друг другу внутри теплообменника. Наиболее часто используемая из конфигураций потока, устройство противотока обычно демонстрирует наивысшую эффективность, поскольку оно обеспечивает наибольшую теплопередачу между жидкостями и, следовательно, наибольшее изменение температуры.

Поперечный поток

В теплообменниках перекрестного тока жидкости текут перпендикулярно друг другу. Эффективность теплообменников, в которых используется такая конфигурация потока, находится между противоточными и прямоточными теплообменниками.

Гибридный поток

Теплообменники с гибридным потоком демонстрируют некоторую комбинацию характеристик ранее упомянутых конфигураций потока. Например, конструкции теплообменников могут использовать несколько каналов и устройств (например.g., устройства как противотока, так и с поперечным потоком) в одном теплообменнике. Эти типы теплообменников обычно используются с учетом ограничений приложения, таких как пространство, бюджетные затраты или требования к температуре и давлению.

На рисунке 1 ниже показаны различные доступные конфигурации потока, включая конфигурацию с перекрестным / противотоком, которая является примером конфигурации гибридного потока.

Рисунок 1 — Конфигурации потока теплообменника

Метод строительства

Если в предыдущем разделе теплообменники были классифицированы на основе типа используемой конфигурации потока, в этом разделе они классифицируются на основе их конструкции.Конструктивные характеристики, по которым можно классифицировать эти устройства, включают:

  • Рекуперативная и регенеративная
  • Прямые и косвенные
  • Статическая и динамическая
  • Типы используемых компонентов и материалов
Рекуперативная и регенеративная

Теплообменники можно разделить на рекуперативные теплообменники и рекуперативные теплообменники.

Разница между рекуперативными и регенеративными системами теплообменников заключается в том, что в рекуперативных теплообменниках (обычно называемых рекуператорами) каждая жидкость одновременно протекает через свой собственный канал внутри теплообменника.С другой стороны, регенеративные теплообменники , также называемые емкостными теплообменниками или регенераторами, поочередно позволяют более теплым и более холодным жидкостям проходить через один и тот же канал. И рекуператоры, и регенераторы могут быть далее разделены на различные категории теплообменников, такие как прямые или косвенные, статические или динамические, соответственно. Из двух указанных типов рекуперативные теплообменники чаще используются в промышленности.

Прямая и косвенная

Рекуперативные теплообменники используют процессы прямой или косвенной контактной передачи для обмена теплом между жидкостями.

В теплообменниках прямого контакта жидкости не разделяются внутри устройства, а тепло передается от одной жидкости к другой посредством прямого контакта. С другой стороны, в косвенных теплообменниках жидкости остаются отделенными друг от друга теплопроводными компонентами, такими как трубы или пластины, на протяжении всего процесса теплопередачи. Компоненты сначала получают тепло от более теплой жидкости, когда она течет через теплообменник, а затем передают тепло более холодной жидкости, когда она течет через теплообменник.Некоторые из устройств, в которых используются процессы прямого контактного переноса, включают градирни и паровые инжекторы, в то время как устройства, в которых используются процессы косвенного контактного переноса, включают трубчатые или пластинчатые теплообменники.

Статическая и динамическая

Существует два основных типа регенеративных теплообменников — статические теплообменники и динамические теплообменники. В статических регенераторах (также известных как регенераторы с неподвижным слоем) материал и компоненты теплообменника остаются неподвижными при прохождении жидкости через устройство, в то время как в динамических регенераторах материал и компоненты перемещаются на протяжении всего процесса теплопередачи.Оба типа подвержены риску перекрестного загрязнения между потоками текучей среды, что требует тщательного проектирования во время производства.

В одном примере статического типа более теплая жидкость проходит через один канал, тогда как более холодная жидкость проходит через другой в течение фиксированного периода времени, в конце которого с помощью быстродействующих клапанов происходит реверсирование потока, так что два жидкости переключают каналы. В примере динамического типа обычно используется вращающийся теплопроводный компонент (например,g., барабан), через который непрерывно протекают более теплые и более холодные жидкости, хотя и отдельными, изолированными секциями. По мере вращения компонента любая заданная секция поочередно проходит через потоки более теплого пара и более холодного пара, позволяя компоненту поглощать тепло от более теплой жидкости и передавать тепло более холодной жидкости при прохождении через нее. На рисунке 2 ниже изображен процесс теплопередачи в регенераторе роторного типа с противоточной конфигурацией.

Рисунок 2 — Теплообмен в регенераторе роторного типа

Компоненты и материалы теплообменника

В теплообменниках можно использовать несколько типов компонентов, а также широкий спектр материалов, из которых они изготовлены.Используемые компоненты и материалы зависят от типа теплообменника и его предполагаемого применения.

Некоторые из наиболее распространенных компонентов, используемых для создания теплообменников, включают кожухи, трубки, спиральные трубки (змеевики), пластины, ребра и адиабатические колеса. Более подробная информация о том, как эти компоненты работают в теплообменнике, будет предоставлена ​​в следующем разделе (см. Типы теплообменников).

В то время как металлы очень подходят — и широко используются — для изготовления теплообменников из-за их высокой теплопроводности, как в случае теплообменников из меди, титана и нержавеющей стали, другие материалы, такие как графит, керамика, композиты или пластмассы , может дать большие преимущества в зависимости от требований приложения теплопередачи.

Рисунок 3 — Классификация теплообменников по конструкции Примечания: * Теплообменные устройства, перечисленные под строительной классификацией, являются лишь небольшой частью из имеющихся.
** Представленная классификация приведена на сайте Thermopedia.com.

Механизм теплопередачи

В теплообменниках используются два типа механизмов теплопередачи — однофазный или двухфазный.

В однофазных теплообменниках текучие среды не претерпевают никаких фазовых изменений в процессе теплопередачи, что означает, что как более теплые, так и более холодные жидкости остаются в том же состоянии вещества, в котором они попали в теплообменник.Например, в приложениях теплопередачи вода-вода более теплая вода теряет тепло, которое затем передается более холодной воде и не превращается в газ или твердое вещество.

С другой стороны, в двухфазных теплообменниках текучие среды действительно испытывают фазовый переход во время процесса теплопередачи. Фазовое изменение может происходить в одной или обеих участвующих текучих средах, приводя к переходу из жидкости в газ или из газа в жидкость. Обычно устройства, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи, требуют более сложных конструктивных решений, чем устройства, в которых используется однофазный механизм теплопередачи.Некоторые из доступных типов двухфазных теплообменников включают бойлеры, конденсаторы и испарители.

Типы теплообменников

Исходя из указанных выше конструктивных характеристик, доступно несколько различных вариантов теплообменников. Некоторые из наиболее распространенных вариантов, используемых в промышленности, включают:

  • Кожухотрубные теплообменники
  • Двухтрубные теплообменники
  • Пластинчатые теплообменники
  • Конденсаторы, испарители и котлы

Кожухотрубные теплообменники

Наиболее распространенный тип теплообменников, кожухотрубных теплообменников состоит из одной трубы или ряда параллельных трубок (т.е. пучок труб), заключенный в герметичный цилиндрический сосуд высокого давления (т.е. оболочку). Конструкция этих устройств такова, что одна жидкость протекает через меньшую трубку (и), а другая жидкость течет вокруг ее / их внешней (их) стороны и между ними / ими внутри герметичной оболочки. Другие конструктивные характеристики, доступные для этого типа теплообменника, включают ребристые трубы, одно- или двухфазную теплопередачу, противоточный, прямоточный или перекрестный поток, а также одно-, двух- или многопроходные конфигурации.

Некоторые из типов кожухотрубных теплообменников включают спиральные теплообменники и двухтрубные теплообменники, а некоторые из применений включают предварительный нагрев, охлаждение масла и производство пара.

Трубчатый пучок трубчатого теплообменника крупным планом.

Изображение предоставлено: Антон Москвитин / Shutterstock.com

Двухтрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник, двухтрубные теплообменники используют простейшую конструкцию и конфигурацию теплообменника, состоящую из двух или более концентрических цилиндрических труб или трубок (одна большая труба и одна или несколько меньших трубок).В соответствии с конструкцией кожухотрубного теплообменника одна жидкость протекает через меньшую трубу (и), а другая жидкость течет вокруг меньшей (ых) трубы (ов) внутри большей трубы.

Требования к конструкции двухтрубных теплообменников включают характеристики рекуперативного и косвенного типов, упомянутых ранее, поскольку жидкости остаются разделенными и текут по своим собственным каналам на протяжении всего процесса теплопередачи. Однако существует некоторая гибкость в конструкции двухтрубных теплообменников, поскольку они могут быть спроектированы с прямоточным или противоточным потоком и использоваться модульно в последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации внутри системы.Например, на рисунке 4 ниже показан перенос тепла в изолированном двухтрубном теплообменнике с прямоточной конфигурацией потока.

Рисунок 4 — Теплообмен в двухтрубном теплообменнике

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники, также называемые пластинчатыми теплообменниками, состоят из нескольких тонких гофрированных пластин, связанных вместе. Каждая пара пластин создает канал, по которому может течь одна жидкость, и пары уложены друг на друга и прикреплены — с помощью болтов, пайки или сварки — так, что между парами создается второй канал, через который может течь другая жидкость.

Также доступна стандартная пластинчатая конструкция с некоторыми вариациями, например, пластинчато-ребристые или пластинчатые теплообменники. Пластинчато-ребристые теплообменники используют ребра или распорки между пластинами и позволяют использовать несколько конфигураций потока и более двух потоков жидкости, проходящих через устройство. Пластинчатые теплообменники с подушками оказывают давление на пластины, чтобы повысить эффективность теплопередачи по поверхности пластины. Некоторые из других доступных типов включают пластинчатые и рамные, пластинчатые и кожуховые и спирально-пластинчатые теплообменники.

Пластинчатый теплообменник крупным планом.

Кредит изображения: withGod / Shutterstock.com

Конденсаторы, испарители и котлы

Котлы, конденсаторы и испарители представляют собой теплообменники, в которых используется двухфазный механизм теплопередачи. Как упоминалось ранее, в двухфазных теплообменниках одна или несколько текучих сред претерпевают фазовое изменение во время процесса теплопередачи, переходя либо из жидкости в газ, либо из газа в жидкость.

Конденсаторы — это теплообменные устройства, которые забирают нагретый газ или пар и охлаждают их до точки конденсации, превращая газ или пар в жидкость.С другой стороны, в испарителях и котлах процесс теплопередачи переводит жидкости из жидкой формы в газообразную или парообразную.

Другие варианты теплообменников

Теплообменники используются во множестве областей применения в самых разных отраслях промышленности. Следовательно, существует несколько вариантов теплообменников, каждый из которых соответствует требованиям и спецификациям конкретного применения. Помимо упомянутых выше вариантов, доступны другие типы, включая теплообменники с воздушным охлаждением, теплообменники с вентиляторным охлаждением и теплообменники с адиабатическим колесом.

Рекомендации по выбору теплообменника

Несмотря на то, что существует широкий спектр теплообменников, пригодность каждого типа (и его конструкции) для передачи тепла между жидкостями зависит от технических характеристик и требований приложения. Эти факторы в значительной степени определяют оптимальную конструкцию желаемого теплообменника и влияют на соответствующие расчеты номинальных характеристик и размеров.

Некоторые из факторов, которые профессионалы отрасли должны учитывать при проектировании и выборе теплообменника, включают:

  • Тип жидкостей, поток жидкости и их свойства
  • Требуемая тепловая мощность
  • Ограничения по размеру
  • Стоимость

Тип жидкости, поток и свойства

Конкретный тип жидкостей — e.г., воздух, вода, масло и т. д. — задействованные, а также их физические, химические и термические свойства — например, фаза, температура, кислотность или щелочность, давление и скорость потока и т. д. — помогают определить конфигурацию потока и наиболее подходящую конструкцию. для этого конкретного приложения теплопередачи.

Например, если речь идет о коррозионных жидкостях, жидкостях с высокой температурой или под высоким давлением, конструкция теплообменника должна выдерживать высокие нагрузки в процессе нагрева или охлаждения. Одним из методов выполнения этих требований является выбор конструкционных материалов, обладающих желаемыми свойствами: графитовые теплообменники демонстрируют высокую теплопроводность и коррозионную стойкость, керамические теплообменники могут выдерживать температуры, превышающие точки плавления многих обычно используемых металлов, а пластиковые теплообменники обеспечивают высокую теплопроводность и устойчивость к коррозии. недорогая альтернатива, которая сохраняет умеренную степень коррозионной стойкости и теплопроводности.

Керамический теплообменник

Изображение предоставлено: CG Thermal

Другой метод заключается в выборе конструкции, подходящей для свойств жидкости: пластинчатые теплообменники могут работать с жидкостями от низкого до среднего давления, но с более высокими расходами, чем другие типы теплообменников, а двухфазные теплообменники необходимы при работе с жидкостями, которые требуют фазового перехода в процессе теплопередачи. Другие свойства текучей среды и потока текучей среды, которые специалисты отрасли могут учитывать при выборе теплообменника, включают вязкость текучей среды, характеристики загрязнения, содержание твердых частиц и присутствие водорастворимых соединений.

Тепловые выходы

Тепловая мощность теплообменника относится к количеству тепла, передаваемому между жидкостями, и соответствующему изменению температуры в конце процесса теплопередачи. Передача тепла внутри теплообменника приводит к изменению температуры в обеих жидкостях, понижая температуру одной жидкости при отводе тепла и повышая температуру другой жидкости при добавлении тепла. Желаемая тепловая мощность и скорость теплопередачи помогают определить оптимальный тип и конструкцию теплообменника, поскольку некоторые конструкции теплообменников предлагают более высокие скорости теплопередачи через нагреватель и могут выдерживать более высокие температуры, чем другие конструкции, хотя и с более высокой стоимостью.

Ограничения по размеру

После выбора оптимального типа и конструкции теплообменника распространенной ошибкой является покупка слишком большого для данного физического пространства. Часто более разумно приобрести теплообменное устройство такого размера, который оставляет место для дальнейшего расширения или добавления, чем выбирать устройство, которое полностью охватывает пространство. Для применений с ограниченным пространством, например, в самолетах или автомобилях, компактные теплообменники обеспечивают высокую эффективность теплопередачи в меньших и более легких решениях.Эти теплообменные устройства характеризуются высоким отношением площади поверхности теплообмена к объему, поэтому доступны несколько вариантов этих теплообменных устройств, в том числе компактные пластинчатые теплообменники. Как правило, эти устройства имеют соотношение ≥700 м 2 / м 3 для газ-газовых приложений и ≥400 м 2 / м 3 для жидкости-к- газовые приложения.

Стоимость

Стоимость теплообменника включает не только начальную цену оборудования, но также затраты на установку, эксплуатацию и техническое обслуживание в течение всего срока службы устройства.Несмотря на то, что необходимо выбрать теплообменник, который эффективно удовлетворяет требованиям приложений, также важно учитывать общие затраты на выбранный теплообменник, чтобы лучше определить, стоит ли оно вложенных средств. Например, изначально дорогой, но более прочный теплообменник может привести к более низким затратам на техническое обслуживание и, следовательно, к меньшим общим расходам в течение нескольких лет, в то время как более дешевый теплообменник может быть изначально менее дорогим, но потребует нескольких ремонтов и замен. в те же сроки.

Оптимизация дизайна

Проектирование оптимального теплообменника для конкретного применения (с конкретными спецификациями и требованиями, указанными выше) включает определение изменения температуры жидкостей, коэффициента теплопередачи и конструкции теплообменника и их соотнесение со скоростью теплопередачи. . Две основные проблемы, которые возникают при достижении этой цели, — это расчет номинальных характеристик и размеров устройства.

Рейтинг относится к расчету тепловой эффективности (т.е. эффективность) теплообменника заданной конструкции и размера, включая скорость теплопередачи, количество тепла, передаваемого между жидкостями и соответствующее изменение температуры, а также общее падение давления на устройстве. Определение размеров относится к расчету требуемых общих размеров теплообменника (т. Е. Площади поверхности, доступной для использования в процессе теплопередачи), включая длину, ширину, высоту, толщину, количество компонентов, геометрию и расположение компонентов, и т.п., для приложения с заданными техническими характеристиками и требованиями. Конструктивные характеристики теплообменника — например, конфигурация потока, материал, компоненты конструкции, геометрия и т. Д. — влияют как на номинальные характеристики, так и на расчет размеров. В идеале, оптимальная конструкция теплообменника для приложения находит баланс (с факторами, оптимизированными в соответствии с указаниями проектировщика) между номинальными характеристиками и размерами, которые удовлетворяют технологическим спецификациям и требованиям при минимально необходимых затратах.

Области применения теплообменников

Теплообменники — это устройства, используемые в промышленности как для нагрева, так и для охлаждения.Доступны несколько вариантов теплообменников, которые находят применение в самых разных отраслях промышленности, в том числе:

В таблице 1 ниже указаны некоторые из общих отраслей промышленности и применения ранее упомянутых типов теплообменников.

Таблица 1 — Отрасли и области применения теплообменников по типам

Тип теплообменника

Общие отрасли промышленности и приложения

Кожух и труба

  • Нефтепереработка
  • Предварительный нагрев
  • Масляное охлаждение
  • Производство пара
  • Утилизация тепла продувкой котла
  • Системы улавливания паров
  • Системы промышленной окраски

Двойная труба

  • Промышленные процессы охлаждения
  • Требования к малой площади теплопередачи

Пластина

  • Криогенный
  • Пищевая промышленность
  • Химическая обработка
  • Печи
  • Замкнутый контур водяного охлаждения открытого контура

Конденсаторы

  • Процессы дистилляции и очистки
  • Электростанции
  • Холодильное оборудование
  • HVAC
  • Химическая обработка

Испарители / Котлы

  • Процессы дистилляции и очистки
  • Паровозы
  • Холодильное оборудование
  • HVAC

с воздушным охлаждением / вентиляторным охлаждением

  • Ограниченный доступ к охлаждающей воде
  • Химические и нефтеперерабатывающие заводы
  • Двигатели
  • Электростанции

Адиабатическое колесо

  • Химическая и нефтехимическая переработка
  • Нефтеперерабатывающие заводы
  • Пищевая промышленность и пастеризация
  • Производство электроэнергии
  • Криогеника
  • HVAC
  • Аэрокосмическая промышленность

Компактный

  • Ограниченное пространство (e.г., самолеты и автомобили)
  • Масляное охлаждение
  • Автомобильная промышленность
  • Криогеника
  • Охлаждение электроники

Сводка

Это руководство дает общее представление о теплообменниках, доступных конструкциях и типах, их применениях и особенностях использования. Дополнительная информация о покупке теплообменников доступна в Руководстве по покупке теплообменников Thomas.

Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим руководствам и официальным документам Thomas или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники
  1. https://www.engr.mun.ca/~yuri/Courses/MechanicalSystems/HeatExchangers.pdf
  2. http://sky.kiau.ac.ir
  3. http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/propulsion/notes/node131.html
  4. http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node30.html
  5. https://www.thomasnet.com/knowledge/white-paper/speciality-heat-exchangers-101
  6. https://www.livescience.com/50833-zeroth-law-thermodynamics.html
  7. https: // курсы.lumenlearning.com/introchem/chapter/the-three-laws-of-thermodynamics/
  8. https://chem.libretexts.org
  9. http://physicalworld.org
  10. https://link.springer.com
  11. https://thefreeanswer.com/question/regenerative-heat-exchanger-static-type-regenerative-heat-exchanger-differ-dynamic-type/
  12. http://hedhme.com
  13. https://www.kau.edu.sa/Files/0052880/Subjects/GuideLinesAndPracticeForThermalDesignOfHeatExchangersN2.pdf
  14. https: // www.scribd.com/doc/132/Boilers-Evaporators-Condensers-Kakac

Прочие изделия из теплообменников

Больше из Process Equipment

Проектов теплопередачи для детей

Проекты теплопередачи — захватывающий и увлекательный выбор для вашей следующей STEM-деятельности. Детям нравится, когда в этих проектах участвуют руки. К тому же они предлагают множество практических жизненных навыков. Например, как построить естественный солнечный обогреватель, или как замедлить потерю тепла, или как приготовить лепешку с наукой !

Эксперименты по теплообмену на научной ярмарке

Что вы узнаете из этой статьи!

Наука и определения теплопередачи

Прежде чем приступить к реализации ряда проектов по теплопередаче, неплохо поговорить о науке, лежащей в основе этих экспериментов.

Тепловую энергию часто называют тепловой энергией. В молекулах объекта присутствует тепловая энергия. Когда объект горячий, молекулы обладают большой энергией и быстро движутся. Когда объект холодный, молекулы имеют мало энергии и движутся медленно.

Следует помнить, что чем быстрее движутся молекулы, тем больше места они занимают. Эксперимент Bottle Crush ниже — отличный способ продемонстрировать этот принцип.

Как передается тепло ?

Второй закон термодинамики гласит, что тепло всегда будет переходить от горячего объекта к более холодному.Теплообмен — это движение тепловой энергии при передаче от одного объекта к другому или между объектом и его окружением. Тепловая энергия естественным образом способствует достижению состояния баланса или равновесия. Это называется тепловым равновесием, когда два объекта или объект и их окружение достигают одинакового уровня тепловой энергии (тепловой энергии).

Имейте в виду, что чем больше разница температур, тем быстрее происходит передача тепла. Модель Mpemba Effect — отличный способ изучить этот принцип в воде.

В чем разница между теплом и температурой ?

Важно не путать тепло и температуру. Тепло относится к энергии, присутствующей в молекулах объекта (представьте, насколько быстро эти молекулы движутся). Тепло зависит от скорости частиц, количества частиц (включая их размер или массу) и типа частиц. Температура является мерой средней кинетической энергии молекул в объекте и не зависит от количества или размера молекул.Тепло и температура напрямую связаны друг с другом, но это не одно и то же.

Представьте себе дымящуюся кружку кофе, теперь представьте ванну, наполненную тем же дымящимся кофе. Температура такая же, но тепловая энергия в ванне выше, потому что там больше кофе.

В двух словах, тепло — это энергия. Температура — это мера этой энергии.

Итак, с этими проектами теплопередачи мы изучаем передачу энергии, при этом температура является обычным методом измерения и количественной оценки результатов.

ПРОЕКТЫ И ЭКСПЕРИМЕНТЫ ТЕПЛООБМЕНА

Достойные проекты для научной выставки
Эксперимент с парниковым эффектом — изменение климата в банке

В этом эксперименте по изменению климата учащиеся на практике узнают о силе парниковых газов и о том, как они улавливают и удерживают тепло от солнца. Простая химическая реакция — это все, что нужно, чтобы воспроизвести углекислый газ в атмосфере и увидеть парниковый эффект в банке.

Научные эксперименты по теплоизоляции материала Starlite

Этот проект абсолютно захватывающий и мог бы стать отличным проектом для научной ярмарки для среднего класса. В нашем рецепте Starlite используются ингредиенты, которые у вас, вероятно, уже есть, и он обеспечивает невероятную тепловую защиту от теплопередачи. Мы испытали его разными способами, и каждый из них был просто захватывающим!


Исследование проекта солнечного тепла и пассивной солнечной энергии

В этом мероприятии используются переработанные материалы для создания солнечного дымохода.Используя энергию солнца, она передается воздуху внутри дымохода, нагревая воздух.

Solar Updraft Tower

Это один из проектов в нашем списке дел. Наше солнце слишком слабо в это время года на севере, поэтому ждем смены времен года, но скоро! А пока ознакомьтесь с этим очень крутым проектом.

Winter STEM — Изучение влияния соли на лед

Веселый проект, в котором исследуется, как соль воздействует на лед и перенос тепла между льдом и соседними объектами и окружающей средой.

Slurpee Science

Используя принципы, изученные в предыдущем зимнем проекте STEM, этот проект теплопередачи имеет вкусное удовольствие в конце, поскольку ученики сами готовят хлеб с наукой!

Почему поднимается вода?

Это занятие похоже на волшебство и отличный пример того, как быстрые изменения тепловой энергии и температуры могут создавать вакуум.

БОЛЬШЕ ВЕСЕЛЫХ ПРОЕКТОВ ТЕПЛООБМЕНА
Волшебное пластилин для изменения цвета

Замечательный проект по созданию пластилина, которое меняет цвет во время игры, просто от тепла ваших рук или при использовании охлажденных или теплых предметов.Этот рецепт волшебного пластилина такой классный!

Термочувствительный прибор для изменения цвета

Хотите добавить несколько демонстраций неньютоновской жидкости к своим урокам теплопередачи? Попробуйте этот забавный облик, меняющий цвет, который меняет цвета в зависимости от тепла ваших рук, особенно когда вы работаете над тем, чтобы он оставался в твердом состоянии. Но отпустите его и наблюдайте, как он превращается в жидкость, вытекающую из ваших рук и меняющую цвет по мере того, как она течет. Фантастическая демонстрация теплопередачи и неньютоновских жидкостей.

Тесто волшебной луны:
Термочувствительное изменение окраски

Это роскошное сенсорное занятие просто завораживает. Когда вы играете с шелковистым лунным тестом, оно меняет цвет от вашего прикосновения, как по волшебству! Создание занимает всего несколько минут и обеспечивает часы игры.

Раздавливание бутылок

Это действие было упомянуто выше. Bottle Crush — это очень простой научный проект, который понравится детям любого возраста.Он отлично показывает, как высокая тепловая энергия занимает больше места, а низкая тепловая энергия занимает меньше места.

Исследуйте эффект Мпембы, создавая снег

Эффект Мпембы связан с тем особенным свойством воды, что она быстрее замерзает, когда она горячее, а не холоднее. Чем больше разница температур, тем быстрее происходит теплопередача и тем ярче результаты. А при -40 результаты просто захватывают дух!

Эксперимент с конвекционными токами

Потенциально беспорядочный, но забавный эксперимент, показывающий, как тепло передается между жидкостями, когда они смешиваются вместе.

Эксперимент по океанским течениям

Подобно описанному выше эксперименту, этот также исследует теплопередачу в жидкостях и то, как жидкости при экстремальной разнице температур реагируют друг на друга.



БОЛЬШЕ НАУКИ И УЧЕБНЫХ УДОВОЛЬСТВИЙ!

курсов HVAC — Знакомство с вашим теплообменником

Лето переходит в осень, и домовладельцы обращаются к своим обогревателям, чтобы отогнать прохладу, возникающую при смене времен года.Домашняя система HVAC состоит из множества сложных компонентов и узлов. Когда они работают вместе в гармонии, дом можно легко обогреть, но если эти компоненты выйдут из строя, в доме не будет тепла, и это может даже привести к другим, более серьезным проблемам.

Обслуживание теплообменника — одна из наиболее важных частей поддержания бесперебойной работы домашней системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. На протяжении десятилетий специалисты по теплообменникам обслуживали и обучали этим важнейшим компонентам, обучая других специалистов по обслуживанию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, как проверять их на своих практических семинарах.

В то время как многие домовладельцы просто смотрят на свой обогреватель как на единое целое, обогреватель на самом деле состоит из десятков отдельных частей. Теплообменник, пожалуй, самый важный, поскольку именно он нагревает воздух в печи. При включении топки топливо сгорает и нагревает поверхность теплообменника. Воздух выдувается через теплообменник в вентиляционные отверстия дома. Это согревает здание за счет циркуляции теплого воздуха по всему дому.

Теплообменники обычно состоят из серии металлических трубок или даже змеевиков.Эта часть соединяется с вентиляционными отверстиями или дымовой трубой печи. Это гарантирует, что побочные продукты сгорания выводятся из дома, а не в воздуховоды. Побочные продукты процесса сгорания включают окись углерода, которая может отрицательно сказаться на здоровье жителей дома.

Типы теплообменников

Существует множество теплообменников, которые используются в домах по всей территории Соединенных Штатов. Обычно в доме используются теплообменники одного из следующих типов:

  • Кожух и трубка: Этот теплообменник состоит из нескольких небольших трубок, которые заключены в цилиндрический корпус.Трубки внутри цилиндра либо закреплены на месте, либо могут «плавать». Один набор трубок заполнен жидкостью, которая нагревается или охлаждается. Другой набор трубок нагревает жидкость и отводит нагретый воздух в дом. Трубки расширяются или сжимаются под действием тепла и проводят тепло через сами трубки.

  • Пластины: вместо пучка труб пластинчатые теплообменники полагаются на серию установленных друг на друга пластин для отвода тепла. Из-за своего компактного размера они часто встречаются на небольших нагревательных элементах.В пластинах есть небольшие отверстия, позволяющие нагретой жидкости проходить через них и передавать тепло.
  • Регенеративный теплообменник
  • : в этих системах используется одна жидкость, которая перемещает ее по обе стороны от самого теплообменника. Температура жидкости быстро повышается, и жидкость, выходящая из теплообменника, нагревает жидкость, поступающую в систему. Эта система легко поддерживает постоянную температуру и экономит энергию, поскольку процесс представляет собой замкнутый цикл.
  • Теплообменник с адиабатическим колесом: В этом теплообменнике используется промежуточная жидкость для хранения тепла.Эта промежуточная жидкость передает тепло другой стороне теплообменника. Большое колесо с резьбой вращается через жидкости в теплообменнике, выделяя тепло.


Теплообменники играют решающую роль в отоплении дома. Эти компоненты часто испытывают периоды длительного использования и бездействия в связи со сменой времен года. В теплые месяцы эти агрегаты бездействуют, позволяя образоваться ржавчине. В холодные месяцы теплообменник, вероятно, работает почти непрерывно, пока не станет теплее.Это может привести к трещинам в агрегате. Теплообменники подвержены множеству проблем, которые могут повлиять на качество жизни домовладельцев.

Треснувший теплообменник

Трещины в корпусе теплообменника, пожалуй, самая распространенная проблема теплообменников. Эти трещины вызваны повторяющимся процессом нагрева и охлаждения в течение зимних месяцев. Это приводит к тепловому стрессу в металле. Эти напряженные точки трескаются, вызывая множество проблем для домовладельца, а также для техника по ремонту теплообменников.

Обычно треснувший теплообменник распознается, когда в дом больше не поступает тепло или когда в доме срабатывают детекторы угарного газа. Когда приезжает специалист по ремонту, он часто может увидеть трещины или дыры, появившиеся в самом теплообменнике. К другим признакам треснувшего теплообменника относятся:

  • Накопление сажи в печи
  • Мерцающее пламя в горелке
  • Вода в основании печи
  • Сильный запах
Ржавый теплообменник

Из-за тепла и влаги, которые накапливаются в теплообменнике, эти детали часто ржавеют изнутри.Ржавчина — это результат конденсации коррозионных материалов на стенках теплообменника и разрушения металла. Во многих случаях ржавчина видна сразу же, а сколы ржавчины можно найти вокруг самой печи, в дымоходе или в вентиляционных отверстиях по всему дому.

Ржавчина часто встречается в высокоэффективных печах. Дымовые газы во вторичном теплообменнике в этих печах холоднее, чем в других топочных агрегатах. Когда тепло передается через металлический теплообменник, сгоревшие газы охлаждаются внутри теплообменника и конденсируются в жидкость, которая разъедает металл.Ржавые теплообменники требуют более частой замены и могут быть признаком того, что печь слишком велика для дома, в котором она установлена.

Как и любая домашняя система отопления, работающая на газе, масле или дровах, теплообменник в печи производит окись углерода (CO) в качестве побочного продукта сжигания этих видов топлива для получения тепла. Во многих современных домах используются газовые печи, работающие на пропане или другом природном газе. Хотя эти газы обычно чисто горят в теплообменнике, они все же выделяют CO при горении.

Когда теплообменник работает должным образом, эти вредные побочные продукты удаляются из дома и от жителей. Но если теплообменник поврежден или ржавеет, CO может проникнуть в дом. Воздействие CO может вызвать у людей плохое самочувствие, дезориентацию или ощущение раздражения глаз, носа и горла. Хотя эти симптомы раздражают, они являются первыми предупреждающими признаками гораздо более серьезной проблемы. Если не принять меры, утечки CO могут привести к отравлению угарным газом.Это отравление приводит человека в бессознательное состояние и может даже убить его, если он подвергается воздействию угарного газа в течение достаточно длительного периода времени.


Хотя эти проблемы с теплообменником могут показаться серьезными, в действительности за теплообменником довольно легко ухаживать. Самое простое решение — обратиться к квалифицированному поставщику услуг HVAC, который имеет опыт работы с системами теплообменников.

Теплообменники, как и многие бытовые приборы, необходимо регулярно проверять.В некоторых случаях их нужно почистить или отремонтировать. Организуя регулярное техническое обслуживание, домовладельцы могут предотвратить простои, когда они больше всего нуждаются в печи, например, в разгар зимы. Возможно, наиболее важно то, что технические специалисты могут сообщить своим клиентам-домовладельцам, что, регулярно проверяя теплообменник, они могут предотвратить дорогостоящий и трудоемкий ремонт или замену системы в будущем.

Если теплообменник и печь уже находятся в хорошем состоянии, технические специалисты могут рекомендовать домовладельцам регулярно заменять фильтры.Это снизит нагрузку на теплообменник и предотвратит появление трещин и повреждений. Домовладельцы всегда должны организовывать предзимний ремонтный осмотр, чтобы убедиться, что все проблемы решены до того, как теплообменник будет подвергаться нагрузке в течение многих месяцев.

Компетентные техники будут следить за воздушным потоком всей системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и найдут время, чтобы прочистить стоки и дымоходы вокруг печи во время осмотра. После того, как они увидят систему, они могут предложить домовладельцу, как отремонтировать, заменить или улучшить свою систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и печь.

Работа с экспертами

Более 50 лет семья Prach занимается ремонтом и обслуживанием теплообменников. После успешной эксплуатации двух предприятий HVAC Эллис Прач решил сотрудничать со своими сыновьями, чтобы поделиться своим опытом и знаниями с другими специалистами по HVAC. Теперь эксперты по теплообменникам ежегодно совершают поездку по стране, предоставляя техническим специалистам по ОВКВ повсюду возможность развить свои навыки и предлагая более широкий спектр услуг своим клиентам-домовладельцам.

Семья Prach заслужила звание эксперта после десятилетий опыта и написания книги по проверке и ремонту теплообменников. В книге Эллиса описывается процесс выявления проблем и проблем с теплообменником, а также полный процесс ремонта или замены самого теплообменника. Руководство для специалистов по теплообменникам доказал свою полезность как для домашних инспекторов, так и для учеников систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также для опытных техников.

В дополнение к их письменным работам и семинарам, Prachs призваны выступать в качестве свидетелей-экспертов в судебных делах, касающихся отравлений угарным газом и смертей в неисправных теплообменниках и системах печей.

Необходимость совершенствовать свои навыки

Как специалист по HVAC, ваши клиенты рассчитывают на то, что вы предложите им точную и точную работу. Ваша работа не только сделает их жизнь более комфортной в сезон резких температур, но и в некоторых случаях может буквально сохранить им жизнь. Вот почему так важно постоянно развивать свои навыки в области ремонта HVAC.

Посещение семинара со специалистами по теплообменникам гарантирует, что ваши навыки будут актуальными и всеобъемлющими.Пройдя необходимое обучение, вы избавитесь от догадок при обращении в службу поддержки, что позволит вам точно оценить потребности клиента и состояние его теплообменника.

В некоторых случаях работодатель требует от технических специалистов HVAC проходить курсы повышения квалификации. Это способ вашего работодателя убедиться, что вы предлагаете своим клиентам самые лучшие услуги. Дополнительное обучение также позволяет вам и вашему работодателю предлагать более широкий спектр услуг.Если в вашей компании в настоящее время нет специалиста по теплообменникам, обучающий семинар от экспертов по теплообменникам предоставит вам навыки и знания, необходимые для оказания этой специализированной услуги.

Преимущества нашего семинара

The Heat Exchanger Experts предлагает семинары, основанные на многолетнем практическом опыте. Наш подход прост и эффективен. В отличие от обучающих семинаров наших конкурентов, которые требуют от вас приобретения дорогостоящего оборудования, фотоаппаратов и учебных материалов, мы предлагаем вам все правильно.

Эксперты по теплообменникам путешествуют по стране и привозят с собой 50 испытанных и поврежденных теплообменников. Эти блоки составляют основу нашего обучения в классе, позволяя учащимся лично увидеть точки напряжения, трещины, трещины и ржавчину, которые могут повлиять на блок теплообменника. Обращаясь с этими поврежденными агрегатами, технические специалисты HVAC могут узнать, как правильно установить теплообменник и избежать этих проблем.

Семинары по HVAC с экспертами по теплообменникам, возможно, являются наиболее эффективным способом обнаружения и выявления дефектов в теплообменниках.Вы узнаете о поведении металлических компонентов, из которых состоят теплообменники, о том, как определить общие точки отказа в конкретных марках и моделях теплообменников, и даже о проблемах и проблемах с новыми высокоэффективными печными агрегатами. Конечно, у вас также будет возможность задать вопросы о своей работе, опыте и материалах урока. Эксперты по теплообменникам с радостью предоставят вам исчерпывающие и подробные ответы.

Эксперты по теплообменникам ежегодно путешествуют по США.Эти однодневные семинары научат вас быть профессионалом в поиске и устранении неисправностей теплообменников. Быстрый взгляд на наши предстоящие открытые классы может сказать вам, когда состоится следующий семинар рядом с вами. Конечно, если рядом с вами нет семинара, вы можете связаться с экспертами, чтобы запросить семинар для вашего региона.

Получите глубокие знания в области инспекции, необходимые для обслуживания систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и теплообменников, и изучите их с экспертами по теплообменникам уже сегодня!

Расход пара теплообменников

Пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких гофрированных металлических пластин, между которыми образовано несколько каналов, в которых первичная и вторичная жидкости протекают через чередующиеся каналы.Теплоотдача происходит от первичной текучей среды пара к вторичной технологической текучей среде в соседних каналах по пластине. На рисунке 2.13.3 схематично показан пластинчатый теплообменник.

Гофрированный рисунок гребней увеличивает жесткость пластин и обеспечивает большую защиту от перепада давления. Этот рисунок также создает турбулентный поток в каналах, повышая эффективность теплопередачи, что делает пластинчатый теплообменник более компактным, чем традиционный кожухотрубный теплообменник.Содействие турбулентному потоку также исключает наличие застойных участков и, таким образом, уменьшает засорение. Пластины обычно имеют покрытие на первичной стороне, чтобы способствовать конденсации пара по каплям.

В прошлом на рынке паровых теплообменников доминировали кожухотрубные теплообменники, тогда как пластинчатые теплообменники часто использовались в пищевой промышленности и использовали водяное отопление. Однако последние достижения в области дизайна означают, что пластинчатые теплообменники теперь в равной степени подходят для систем парового отопления.

Пластинчатый теплообменник может обеспечивать как конденсацию, так и переохлаждение конденсата в одном блоке. Если конденсат сливается в атмосферный ресивер, за счет снижения температуры конденсата количество пара мгновенного испарения, теряемого в атмосферу через вентиляционное отверстие ресивера, также уменьшается. Это может устранить необходимость в отдельном переохладителе или системе регенерации пара мгновенного испарения.

Хотя номинальную площадь теплопередачи теоретически можно рассчитать с помощью уравнения 2.5.3, пластинчатые теплообменники являются патентованными и обычно указываются после консультаций с производителями.

Разборные пластинчатые теплообменники (пластинчатые и рамные теплообменники)

В пластинчатом теплообменнике с разборками пластины зажаты вместе в раме, и тонкая прокладка (обычно из синтетического полимера) герметизирует каждую пластину по краю. Стяжные болты, расположенные между пластинами, используются для сжатия пакета пластин между пластиной рамы и прижимной пластиной. Такая конструкция позволяет легко демонтировать устройство для очистки и позволяет изменять производительность устройства путем простого добавления или удаления пластин.

Использование прокладок придает пакету пластин определенную гибкость, обеспечивая некоторую устойчивость к термической усталости и резким перепадам давления. Это делает некоторые типы разборных пластинчатых теплообменников идеальным выбором в качестве парового нагревателя для мгновенного горячего водоснабжения, где пластины будут подвергаться определенному количеству циклических тепловых колебаний.

Ограничение при использовании пластинчатого теплообменника с разборными разводками заключается в диапазоне рабочих температур прокладок, что накладывает ограничение на давление пара, которое может использоваться в этих установках.

Паяные пластинчатые теплообменники

В паяном пластинчатом теплообменнике все пластины спаяны вместе (обычно с использованием меди или никеля) в вакуумной печи. Это усовершенствованный пластинчатый теплообменник с разборными разъемами, разработанный для обеспечения большей устойчивости к более высоким давлениям и температурам при относительно низкой стоимости.

Однако, в отличие от разборного блока, паяный пластинчатый теплообменник нельзя демонтировать. Если требуется очистка, ее следует либо промыть обратной промывкой, либо очистить химическим способом.Это также означает, что эти блоки бывают стандартного размера, следовательно, большие размеры являются обычным явлением.

Хотя паяный теплообменник имеет более прочную конструкцию, чем разборный теплообменник, он также более подвержен термической усталости из-за своей более жесткой конструкции. Поэтому следует избегать любых внезапных или частых изменений температуры и нагрузки, а также следует уделять больше внимания контролю со стороны пара, чтобы избежать теплового напряжения.

Паяные теплообменники больше подходят (и в основном используются) для приложений, где колебания температуры медленные, например, при обогреве помещений.Их также можно успешно использовать с вторичными жидкостями, которые постепенно расширяются, такими как термальное масло.

Сварные пластинчатые теплообменники

В сварном пластинчатом теплообменнике пакет пластин скрепляется сварными швами между пластинами. Использование методов лазерной сварки позволяет пакету пластин быть более гибким, чем пакет паяных пластин, что позволяет сварному устройству быть более устойчивым к пульсациям давления и термоциклированию. Высокие рабочие пределы температуры и давления сварного агрегата означают, что эти теплообменники обычно имеют более высокие технические характеристики и больше подходят для тяжелых условий эксплуатации в обрабатывающей промышленности.Они часто используются там, где требуется высокое давление или температура, или когда необходимо нагревать вязкие среды, такие как масло и другие углеводороды.

Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубный теплообменник, вероятно, является наиболее распространенным методом косвенного теплообмена в промышленных процессах. Кожухотрубный теплообменник состоит из пучка труб, заключенных в цилиндрическую оболочку. Концы трубок вставлены в трубные решетки, которые разделяют первичную и вторичную жидкости.

Если в качестве теплоносителя используется конденсирующийся пар, теплообменник обычно располагается горизонтально, а внутри трубок происходит конденсация. Переохлаждение также может использоваться как средство для возврата некоторого дополнительного тепла из конденсата в теплообменнике. Однако, если степень необходимого переохлаждения относительно велика, часто удобнее использовать отдельный охладитель конденсата.

Системы лучистого отопления под полом, сэкономьте тысячи

Описание нескольких типов систем лучистого отопления


, включая нашу предпочитаемую систему.


Существует различных способов воспользоваться преимуществами лучистого отопления и охлаждения. Некоторым концепциям систем лучистого теплого пола не менее 100 лет. Наши системы лучистого отопления более новые и инновационные. Мы призываем вас хотя бы взглянуть на эти современные системы. Новые и более инновационные системы теплого пола могут предложить значительные преимущества.

Обратите внимание, что Radiantec часто рекомендует использовать бытовые водонагреватели вместо дорогих бойлеров.Щелкните здесь для получения дополнительной информации об этом использовании. Это возможность сэкономить тысяч долларов и при этом иметь лучшую и более энергоэффективную систему лучистого теплого пола.

(и тепло, и ГВС поступают напрямую от одного и того же отопительного агрегата)

«Открытая прямая радиантная система» — это значительный прорыв в дизайне лучистого отопления. Система Open Direct Radiant предлагает беспрецедентную эффективность при очень доступной цене и является нашей предпочтительной системой среди всех систем лучистого отопления.Это единая система, которая работает двумя разными и разными способами. Когда требуется обогрев пола, включается насос, и вода вытекает из бака через зону излучающего теплого пола и обратно в бак. Когда требуется горячая вода, вода вытекает из резервуара и направляется в арматуру. Вся вода в системе остается питьевой.

Это, пожалуй, самая энергоэффективная и экологически чистая система отопления в мире.

Это одно из очень немногих исключений из правила, что лучшие вещи стоят дороже.Вы буквально получаете гораздо лучшую систему за гораздо меньшие деньги.

Преимущества энергоэффективности открытой прямой системы.

  • «Открытая прямая система» использует лучистое отопление, которое существенно более энергоэффективно .
  • Конструкции двойного назначения имеют менее 1/2 потерь в режиме ожидания двух независимых методов. Один набор исключен, а другой уменьшен из-за эффективного использования.
  • Более низкая первоначальная стоимость дает возможность купить более качественное и эффективное устройство .
  • «Открытая прямая система» совместима с солнечной батареей.
  • Бытовые водонагреватели потенциально более эффективны, чем бойлер. Они могут работать при низких температурах и позволяют конденсировать дымовые газы. Имейте в виду, что эти преимущества доступны только с качественными водонагревателями и не могут быть реализованы с дешевыми моделями.
  • Предварительный подогрев холодной воды обеспечивает ограниченное естественное охлаждение за счет того, что холодная замещающая вода проходит через трубы в полу перед тем, как попасть в резервуар.
  • Бак позволяет установить огромный теплообменник для дымохода.

Экологические преимущества открытой системы Direct.

  • Снижение расхода топлива
  • ЕСЛИ ВЫ СОГЛАСИВАЕТЕ ПАР В ВЫХЛОПНОЙ ВОДЕ, ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ЕЩЕ 10% ЭФФЕКТИВНОСТИ. Значительное количество загрязняющих веществ растворяется в воде, и они безвредно уходят в канализацию вместо того, чтобы загрязнять воздух.

Другие преимущества системы «Open Direct»

Наша открытая прямая система исключительно доступна

  • Наш дизайн простой и элегантный
  • В конструкции используется водонагреватель двойного назначения
  • Никакой бойлер не экономит тысячи долларов
  • В нашей конструкции используется на деталей меньше
  • Простая установка экономит затраты на рабочую силу
  • Энергоэффективность снижает затраты на топливо.

Простота установки

Наша открытая прямая система имеет простой дизайн и небольшое количество деталей () по сравнению с другими системами.

Простота работы на

Простота нашей конструкции и легкость, с которой вы можете найти наши детали в любом хозяйственном магазине , делают эту систему без проблем для мастера на все руки или для Do-It-Yourselfer .

Простота обслуживания

Наш дизайн прост для понимания.Наша излучающая система работает при гораздо более низкой температуре, чем у печи, поэтому с ней безопаснее работать, а наших материалов служат долго , поэтому они не нуждаются в постоянном уходе.

Легко достать запчасти для

У нас простая конструкция и общие детали . Может показаться, что это не очень хорошо, но это так! Вы можете найти детали, которые мы используем, в любом хорошем хозяйственном магазине, специального заказа не требуется.

Меньшее количество деталей

Поскольку наша конструкция проста и мы используем водонагреватель для отопления и горячего водоснабжения, наша система менее сложна и использует меньше деталей .

Более надежный

Наша система имеет меньше движущихся частей , работает при более низких температурах, чем котельные системы, и предлагает нержавеющую сталь.

Более длительный

Более низкие рабочие температуры, конструкция из нержавеющей стали и высококачественные трубки равны системе, которая служит и служит .

Энергоэффективность

Лучистое отопление естественно энергоэффективно.Наша система работает при более низких температурах, поэтому требуется на меньше топлива, для нагрева воды, а наши водонагреватели конденсируют дымовые газы, чтобы получить максимальный нагрев от вашего топлива .

Экологически чистый

Поскольку мы используем конденсационные водонагреватели, наши системы имеют меньше выбросов, чем другие. Наши системы также потребляют меньше топлива, чем котельная система , и совместимы с солнечными батареями.

Совместимость с Solar

Наша открытая прямая система совместима с солнечной батареей .Вы можете запланировать установку солнечных батарей на начальном этапе или в любое время в будущем. Ознакомьтесь с нашей библиотекой солнечной энергии для получения дополнительной информации о том, как интегрировать солнечные панели в вашу систему лучистого отопления.

Сделай сам по-дружески

Наша открытая прямая система — это простой и элегантный дизайн , в котором используются простые для поиска общие детали. Многие из наших клиентов предпочитают использовать нашу бесплатную помощь при проектировании и устанавливают систему самостоятельно с большой экономией .
Подробнее об установке своими руками здесь.

Соответствует коду

Наши системы соответствуют Кодексу . Обратитесь к своему техническому специалисту за дополнительной информацией о вашем конкретном приложении, но в целом вот некоторая важная информация:

Сейф

Наша система работает при более низких температурах, чем системы с бойлером , что делает ее более безопасной в установке, использовании и обслуживании.

ВНИМАНИЕ, ОТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ

Здесь мы должны отметить, что инновации не всегда приветствуются теми, кто имеет особые интересы в существующем статус-кво. Вы должны учитывать источник, когда оцениваете комментарии тех, кто получает прибыль от продажи котлов. Низкая стоимость и простота не всегда приветствуются. Вы не можете получить прибыль в 5000 долларов из системы за 5000 долларов. Использование водонагревателей в системах лучистого отопления допускается всеми основными нормативами. Не было ни одного случая болезни легионеров, приписываемой открытой прямой системе.

Не позволяйте лжи недовольных конкурентов лишить вас того, на что вы имеете право.

Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию об открытой системе прямого излучения Radiantec .

(обогрев осуществляется косвенно через теплообменник)

Когда требуется теплый пол, горячая вода перекачивается в теплообменник, где тепло передается теплоносителю на другой стороне. Одновременно включается насос (-ы) зоны подогрева пола и направляет теплоноситель туда, где он нужен.

Теплообменник отделяет теплоноситель от источника питьевой воды. Это позволяет использовать непитьевой теплоноситель (например, антифриз). Эти системы лучистого отопления

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о косвенной системе Radiantec.

(Эта «традиционная» система использует бойлер или водонагреватель для нагрева воды)

В закрытых системах лучистого отопления бойлер или водонагреватель предназначен исключительно для отопления помещений .Затем вода (или гликоль) циркулирует по трубам излучающего пола. Когда используется бойлер, этот знакомый и традиционный подход хорошо принят чиновниками строительного кодекса.

Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о закрытой системе Radiantec

Radiantec поддерживает использование солнечной энергии везде, где это возможно, и отмечает, что эффективность использования солнечной энергии значительно улучшилась за последние несколько лет. На следующем рисунке представлена ​​солнечная система для горячего водоснабжения, которая особенно подходит для систем лучистого отопления.

Для получения дополнительной информации о нашей технологии солнечного отопления посетите сайт www.radiantsolar.com

Если вы видите слова и выражения, с которыми вы не знакомы, обратитесь к этому разделу.

Понимание значений следующих фраз облегчит понимание параметров вашей системы отопления.

КОТЛ
Котел — это нагревательное устройство, которое спроектировано для производства очень горячей воды (до 250 градусов по Фаренгейту под давлением) для радиаторов и плинтусов.Многие котлы плохо работают при более низких температурах, и для их регулировки может потребоваться дорогостоящее управление.

БЫТОВЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ
Бытовой водонагреватель вырабатывает воду умеренной температуры , и обычно имеется накопительный бак. Существует потенциал для более высокой эффективности водонагревателя из-за более низкой рабочей температуры и более низкой температуры выхлопных газов, но многие водонагреватели низкого уровня не используют этот потенциал.

ТЕПЛООБМЕННИК
Теплообменник — это устройство, которое передает тепло от одной жидкости к другой без смешивания жидкостей.Типичное использование — хранить питьевую горячую воду отдельно от котловой жидкости.

ЗАКРЫТАЯ СИСТЕМА
Закрытая система отопления изолирована от окружающей среды, и ее теплоноситель заменяется только для технического обслуживания.

ОТКРЫТАЯ СИСТЕМА
Открытая система — это система, открытая для атмосферы или система, в которой часто заменяется теплоноситель. Бытовой водонагреватель — это открытая система, потому что нагретая жидкость постоянно меняется. Открытые системы требуют разного оборудования и материалов.

ПИТЬЕВЫЕ
Питьевые средства, пригодные для питья.

ПРЯМАЯ СИСТЕМА
Прямая система использует одну и ту же воду для отопления и горячего водоснабжения для мытья посуды, стирки, принятия душа и т. Д. Между ними нет разделения.

НЕПРЯМАЯ СИСТЕМА
Непрямая система — это система, в которой тепло от нагревательного блока проходит через теплообменник, прежде чем попадет в трубы напольного отопления.

Что такое нагрев с прямым впрыском пара?

Прямой впрыск пара работает путем прямого впрыска пара в технологическую жидкость для более быстрой передачи тепла, что приводит к более эффективному использованию энергии по сравнению с косвенными теплообменниками.Этот эффективный процесс нагрева вызван способностью наших гидроагревателей с прямым впрыском пара управлять потоком пара и турбулентностью смешения с помощью модулирующей заглушки штока и узла сопла или диффузора в нагревателе. Это точное смешивание отмеренного количества высокоскоростного пара непосредственно с жидкостью или суспензией обеспечивает мгновенную передачу тепла от пара к жидкости. Этот метод теплопередачи обеспечивает 100% тепловой КПД и экономию энергии на 20-25%. Не верите нам? Перейдите к нашему калькулятору энергосбережения, чтобы получить точную оценку того, сколько вы можете сэкономить на эксплуатационных расходах.

Чтобы добиться этого, точно спроектированное паровое сопло или диффузор с регулируемой площадью измеряет поток в точке впрыска и контакта с жидкостью. Большой перепад давления от полного давления пара до давления технологической жидкости обеспечивает высокоскоростной поток пара и мгновенное смешивание двух потоков. Когда поток пара перекрывается, его скорость на выходе из сопла или диффузора остается постоянной независимо от общего впрыскиваемого массового расхода. Нагреватели Hydro-Thermal с внутренней модуляцией регулируют площадь впрыска (площадь поперечного сечения сопла или отверстия диффузора) для точного регулирования тепловой нагрузки.Постоянная скорость пара обеспечивает стабильную и стабильную работу во всем диапазоне операций.

Запатентованные нагреватели

Hydro-Thermal с прямым впрыском пара используют прямой теплообмен как средство передачи 100% энергии пара для нагрева жидкостей и суспензий в широком диапазоне вязкости и твердого содержимого до точных температур. Внутренняя модуляция водонагревателя обеспечивает точный контроль пара, быстрое управление температурой и дает предсказуемые результаты. Каждый водонагреватель Hydro-Thermal имеет внутреннюю отделку, специально разработанную для конкретных нужд и требований каждого клиента.

Технология DSI

Гидроонагреватели / струйные печи обычно превосходят другие формы прямого впрыска пара и методы косвенного нагрева, такие как теплообменники. Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы узнать больше о том, как запатентованная технология Hydro-Thermal превосходит статус-кво.

Внешняя и внутренняя модуляция:

Прямой впрыск пара с внешней или внутренней модуляцией относится к способу управления массовым расходом пара, впрыскиваемого в технологическую жидкость.

Внешняя модуляция использует парорегулирующий клапан на линии подачи для изменения давления пара в точке впрыска: изменение давления изменяет плотность и скорость пара через сопло, чтобы контролировать количество нагрева. Регулировка давления пара для управления нагревом может привести к нестабильной работе, ударам и вибрации, когда требуются высокие или низкие скорости потока пара. При низком расходе пара, то есть при регулировке нагрева, разница между давлением пара и технологическим процессом может быть очень небольшой, и небольшое колебание любого давления может вызвать сбой.В качестве альтернативы, при высоких требованиях к потоку пара, то есть при максимальном нагреве при запуске, размер отверстия или сопла позволит пропускать больше пара, чем может быть сконденсировано, и возникает паровой удар.

DSI с внутренней модуляцией регулирует площадь впрыска, а не скорость и плотность пара, чтобы регулировать степень нагрева. Нагреватель с внутренней модуляцией работает с более высокими скоростями пара по сравнению с внешней модуляцией. Эта более высокая скорость обеспечивает улучшенное, часто быстрое перемешивание и почти мгновенную конденсацию пара в технологической жидкости.

Прямой и косвенный нагрев:

Существует два основных типа теплообменников, используемых для передачи тепла между технологическими жидкостями — прямой теплообмен и косвенный. Косвенный нагрев чаще всего используется в пластинчатых и рамных или кожухотрубных теплообменниках. Любой процесс, не допускающий прямого смешивания пара и жидкости, называется косвенным нагревом. Теплообменники передают тепло через мембрану или твердую стену. В результате технологической жидкости передается только ~ 83% тепловой энергии.Напротив, оставшаяся энергия выделяется в конденсате, образующемся из пара.

С другой стороны, прямой нагрев использует 100% тепловой энергии пара за счет добавления пара непосредственно в технологическую жидкость.

Преимущества использования прямого контактного нагрева по сравнению с косвенным:
  • Экономия энергии 25% и более
  • Точное и мгновенное регулирование температуры возможно с точностью до 1 ° F
  • Уменьшенная занимаемая площадь для системы прямого впрыска пара
  • Снижает объем технического обслуживания за счет самоочистки и исключения системы возврата конденсата
Дополнительные преимущества:
  • Быстрый и равномерный нагрев — важно для крахмалов и пищевых продуктов
  • Может нагревать высоковязкую жидкость
  • Работает с трудно нагреваемыми жидкостями — предотвращает «прилипание»; абразивные шламы
  • Устраняет закупоривание и загрязнение поверхности теплопередачи
  • Быстрое время отклика

Типы прямого впрыска пара (DSI)

В нагревателях

Hydro-Thermal используется прямой впрыск пара.Этот общий термин относится к любому типу нагрева жидкости, в котором пар напрямую смешивается с водой или технологической жидкостью. Существует множество форм прямого впрыска пара, включая барботеры, эдукторные насосы, нагреватели с внешней модуляцией и нагреватели с внутренней модуляцией. Каждый метод различается по уровню сложности, причем барботаж является самым простым и внутренне модулируемым, с высочайшим уровнем технологии и контроля.

Внутренняя модуляция

Технология

Hydro-Thermal, в которой используется внутренняя модуляция, представляет собой наиболее совершенную форму прямого впрыска пара.Он имеет много преимуществ перед другими методами прямого нагрева, в том числе:

  • Пониженное потребление пара
  • Значительно более низкие затраты на энергию, 100% эффективное использование энергии пара
  • Низкие эксплуатационные расходы
  • Работает с трудно нагреваемыми жидкостями — предотвращает «пригорание»; высоковязкие или абразивные шламы не проблема
  • Компактность
  • Постоянная и точная температура нагнетания
  • Возврат конденсата не требуется

Барботаж

Барботаж — это самый старый, самый простой и наименее сложный метод смешивания пара с жидкостью или суспензией для нагрева.Он впрыскивает пар непосредственно в резервуар, заполненный жидкостью. Несмотря на то, что промывка считается недорогой и простой, она очень неэффективна, и операция неизменно приводит к:

  • Низкая экономичность закачки тепла из-за выхода энергии пара из резервуаров без конденсации.
  • Высокие затраты на техническое обслуживание резервуаров, датчиков и трубопроводов являются нормой, если оборудование работает за пределами проектных параметров.
  • Отказ оборудования (как резервуара, так и распределительных труб) из-за вибрации, связанной с паровым молотом, когда он не работает в пределах их узкого конструктивного диапазона.
  • Обычно менее чем удовлетворительное включение / выключение управления процессом. Барботер — наименее контролируемый метод нагрева с прямым впрыском пара.
  • Неравномерный нагрев

Барботажная трубка

Нагреватель с внешней регулируемой трубкой барботера (MST) состоит из трубки барботера с регулируемым впрыском, управляемой пружиной, внутри литого корпуса технологического потока. В ответ на датчик температуры внешний клапан управления потоком направляет пар в подпружиненный поршень.Нагреватели MST достаточно хорошо работают с прозрачными жидкостями и некоторыми растворами с низким содержанием твердых частиц. Тем не менее, они подвержены серьезному засорению и паровому удару, если не проводить частое техническое обслуживание. В типичных системах водяного отопления эти устройства обычно требуют ежемесячного демонтажа и очистки кислотной ванны. Поскольку поток пара зависит от подпружиненного клапана, точное регулирование температуры затруднено, когда пружина начинает изнашиваться.

Кроме того, если требуется низкий (нагрев регулятора) или высокий поток пара, пружинный механизм может иметь трудности с точным или стабильным управлением.Выход из строя пружины — обычная проблема для этого типа нагревателя. Дополнительные недостатки барботажных трубок:

  • Требуется внешний парорегулирующий клапан
  • Очень высокие затраты на обслуживание
  • Склонность к образованию накипи и обрастанию
  • Паровой молот обыкновенный
  • Ограниченное регулирование температуры из-за внешнего управления
  • Внутренняя пружина подвержена износу и поломке

Смешивание TS

Mixing Ts объединяют отдельные потоки пара и холодной воды для получения нагретой воды.Поскольку с помощью этого метода трудно поддерживать точный контроль температуры, смешивание Ts не лучший выбор для технологических жидкостей. При использовании для воды смесительные тройники склонны к образованию накипи, загрязнению и чрезмерному удару. Их работа часто требует, чтобы давление пара и воды было очень близким друг к другу для сбалансированного перемешивания. Когда давление пара или воды немного колеблется, линия с более высоким давлением может перекрыть другую и заполнить трубопровод. Это может привести к выходу острого пара из системы.Недостатком Mixing Ts являются:

  • Очень высокие затраты на обслуживание
  • Склонность к образованию накипи и обрастанию
  • Паровой молот обыкновенный
  • Потенциально очень опасно из-за близости острого пара к контакту человека
  • Ограниченный контроль температуры

Хотите узнать больше:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.