Топлообменник (TO) е устройство, което предава топлина между среди с различни температури. Такова оборудване се използва в промишлеността, отоплението, климатизацията и вентилационните системи. Най-простият пример е стаен радиатор, той се загрява от течност за пренос на топлина и осигурява отопление на помещението, в което се намира.
Структура на топлообменника
Оборудването се състои от неподвижна и подвижна плоча, всяка с отвори за движение на средата. Много други по-малки второстепенни са монтирани между основните плочи, така че всяка секунда от тях се завърта към съседните на 180 градуса. Вторичните плочи са запечатани с гумени уплътнения.
Вторият важен елемент от поддръжката е охлаждащата течност. Тече през гофрирани канали от неръждаема стомана. Студената и гореща среда се движат по всички плочи, с изключение на първата и последната, едновременно, но от различни страни, предотвратявайки смесването. При висок дебит на вода в гофрирания слой възниква турбуленция, която увеличава процеса на топлообмен.
Устройството е свързано с тръбопровода с помощта на отвори на предната и задната стени. Охлаждащата течност влиза от едната страна, преминава през всички канали и напуска оборудването от другата. Входните и изходните отвори са запечатани със специално уплътнение.
Каналните плочи са много важен елемент за поддръжка. При избора на топлообменник трябва да се вземат предвид неговите характеристики. Колкото по-високи са изискванията към оборудването, толкова повече плочи трябва да има в него. Техният брой е отговорен за цялостната ефективност на устройството и възможността за отопление на определена стая.
Видове поддръжка
Според принципа на действие оборудването е разделено на рекуперативно и регенеративно. В първата движещите се топлоносители са разделени от стена. Това е най-често срещаният тип, може да бъде с различни форми и дизайн. Във втория случай горещите и студените охлаждащи течности влизат в контакт с една и съща повърхност на свой ред. Високата температура загрява стената на оборудването по време на контакт с горещата среда, след което температурата се прехвърля към студената течност при контакт с нея.
По предназначение поддръжката е разделена на два вида: охлаждане - те работят със студена течност или газ, докато охлаждат горещата охлаждаща течност; и отоплителните - взаимодействат с нагрята среда, давайки енергия на студените потоци.
По дизайн топлообменниците са няколко вида.
Сгъваем
Те се състоят от рамка, две крайни камери, отделни плочи, разделени от топлоустойчиви уплътнения и фиксиращи болтове. Това оборудване е лесно за почистване и може да бъде по-ефективно чрез добавяне на плочи. Но сгъваемите ТО са чувствителни към качеството на водата. За удължаване на техния експлоатационен живот е необходимо инсталирането на допълнителни филтри, което увеличава цената на проекта.
Ламеларен
Те се различават по метода на свързване на вътрешните плочи:
- В споявания TO, гофрирани плочи от неръждаема стомана с дебелина 0,5 mm се правят чрез студено формоване. Между тях е монтирано уплътнение от специална топлоустойчива гума.
- Заварените плочи се заваряват заедно, за да образуват касети, които след това се сглобяват вътре в стоманените плочи.
- При полузаварени TO касетите се закрепват с помощта на паронитни съединения в структура от малък брой заварени модули. Тези модули са запечатани с гумени уплътнения и лазерно заварени заедно. След това те се сглобяват между две плочи с помощта на болтове.
Плоча топлообменници се използват в среди с високо налягане и екстремни температури. Тези устройства изискват минимална поддръжка, икономични са и с висока ефективност. В допълнение, ефективността на оборудването може да бъде увеличена или намалена при необходимост чрез увеличаване или намаляване на броя на стоманените плочи.
Единственият недостатък на гофрирания топлообменник от неръждаема стомана е неговата чувствителност към качеството на охлаждащата течност; необходимо е да се инсталират допълнителни филтри.
Черупка и тръба
Те се състоят от цилиндрично тяло, където са поставени снопове тръби, сглобени в решетки. Краищата на тръбите се закрепват чрез изгаряне, заваряване или спояване. Предимството на такова оборудване е простотата на качеството на охлаждащата течност и възможността за използването й в технически процеси, където присъстват агресивни среди и високо налягане (в петролната, газовата, химическата промишленост). Недостатъците на поддръжката на кожуха са относително нисък топлопренос, големи размери, висока цена и трудност при ремонта.
Спирала
Те се състоят от два метални листа, навити в спирала. Вътрешните ръбове са свързани с преграда и закрепени с щифтове. Тези топлообменници са компактни и се самопочистват. Те могат да работят с течни нехомогенни среди с всякакво качество. С увеличаване на скоростта на движение на течността, интензивността на топлообмена се увеличава. Недостатъци: трудност при производството и ремонта, ограничаване на налягането на работната течност до 10 kgf / cm².
Двойна тръба и тръба в тръба
Първите се състоят от тръби с различен диаметър. Течността и газът се използват като топлоносител. Устройствата се използват на места с повишено налягане, имат високо ниво на топлообмен. Те се характеризират с простота на монтаж и поддръжка. Единственият недостатък е високата цена.
Топлообменникът "тръба в тръба" се състои от две тръби с различен диаметър, свързани помежду си. Те се използват при ниски дебити и за оборудване на комин.
Типът операция зависи от вида на устройството. От дизайна на оборудването - ефективността по време на работа при определени условия. Следователно трябва да се обърне достатъчно внимание на изучаването на характеристиките на всеки тип оборудване.
Изработване на топлообменник със собствените си ръце
За да извършите поддръжката сами, трябва да имате определени знания и умения. Като начало си струва да се определи на какви изисквания трябва да отговаря оборудването, версията на устройството зависи от това. Необходимо е да се изчислят материалите и да се направи чертеж на бъдещата поддръжка
Банята е място, където често е необходимо да се направи домашен топлообменник. Тъй като конвенционалната пещ с горивна камера загрява ограничен обем течност, може да е необходима потопена във вода потопена TO. Той е проектиран да загрява повече вода. Намотка се спуска в резервоара с нагрята охлаждаща течност, водата преминава през нея.
Когато е необходимо водата в резервоара да се поддържа гореща, резервоарът се свързва към отоплителния котел с помощта на две тръби за подаване и връщане.
Вода-вода
За да направите топлообменник вода-вода със собствените си ръце, ще ви трябва:
- Контейнер от неръждаема стомана с височина 50-60 см и диаметър 30-40 см. Може да се използва и обикновена стомана, но тя трябва да бъде защитена с трайно полимерно покритие.
- Капак на резервоара.
- Медна тръба около 10м.Дължината е взета от изчислението: за всеки завой на спиралата с диаметър 30 см, отива приблизително 1 м от тръбата. По-добре да се вземе с малка разлика.
- Заваръчна машина за спояване от неръждаема стомана и мед.
- Защитно оборудване: ръкавици, заваръчна маска.
Работата се извършва в следния ред:
- Изработен е капак за резервоара и е осигурено неговото здраво запечатано закрепване. Не може да се заварява, защото трябва да се отстрани, за да се позволи почистване на вътрешността на контейнера. Най-удобният вариант за монтаж в този случай е фланцов. Може да бъде поръчан веднага заедно с резервоара или да го направите сами. Броят на отворите се изчислява, като се вземе предвид местоположението на уплътнението, обикновено 4 или 6 крепежни елементи.
- След това се създава вход за студена вода в долната част на контейнера и изход за загрята вода в горната му част в страничната стена. В отворите са заварени резбови адаптери за свързване на тръбопровода. Трябва да е възможно да се премахне конструкцията за промиване или ремонт.
- Следващата стъпка е да се направи медна намотка. Ако тръбата е мека, тя може лесно да се навие с дорник. Ако е трудно, трябва да използвате горелка. Фитингите са заварени към свободните краища. Те се прокарват през отвори в капака. Важно е да се следи плътността на запояването, тъй като тръбите за топла вода ще бъдат свързани към адаптерите.
- Последният етап ще бъде сглобяването на топлообменника. За това капакът със спирала от медна тръба и гумено уплътнение покрива резервоара. Фланцовите стойки са затегнати с болтове. В този случай е необходимо да се гарантира, че спиралата е строго в средата на контейнера, без да докосва стените. В противен случай ефективността на поддръжката значително ще намалее.
Разглежданата опция е подходяща и за отопление на вода в частни къщи. Такива устройства работят на принципа на естествената циркулация: дървен или газов котел загрява водата, тя се издига нагоре по захранващата тръба, отделя топлина и се връща надолу. След това процесът се повтаря.
Не винаги е възможно да се осигури постоянна естествена циркулация. Ето защо е по-добре да използвате циркулационна помпа.
Въздух
Устройството се състои от корпус и тръби с монтирана в него нагрята среда. Чрез тях вентилаторът задвижва въздушна струя, към която се предава топлината. Провежда се процес на топлообмен. Тази опция се нарича нагревател.
Също така плочковите конструкции се използват за вентилационни и въздушни отоплителни системи. Там гофрираният метал играе ролята на стена за пренос на топлина. Където два въздушни потока, студен и топъл, се движат перпендикулярно един на друг. Те са разделени с плочи, така че топлите и студените потоци да са разположени последователно в пролуките. Ефективността на тези устройства е висока, но е трудно да ги направите сами.
Процедура за монтаж на въздушна поддръжка:
- Тялото е направено от лист метал. Площта на дъното му трябва да бъде равна на размера на вентилатора. За центробежна конструкция се взема кутия с площ 70% по-голяма от изходната тръба.
- В стените на кутията от противоположните страни се пробиват отвори за медна тръба.
- Подготвените тръбни секции се монтират в направените отвори, така че краищата им да се простират извън кутията с 2 см от двете страни.
- Ъгловите фитинги са заварени към свободните краища на тръбите. Те са свързани под формата на змия. Можете да направите две успоредни. Така охлаждащата течност ще се охлажда по-малко, когато духа.
- Резбовите адаптери са запоени към изходните и входните краища и към тях е свързан водопроводът. Доставя се вода, проверете дали връзките са здраво.
- Калъфът е монтиран на основа с вентилатор. Конструкцията е затворена с корпус, така че въздушният поток да не отива в страни.
За да направите топлообменник за отопление на частна къща със собствените си ръце, е необходимо да разберете принципа на нейното функциониране, да направите точно изчисление на необходимата мощност за достатъчно отопление на помещението, особено през зимата.Трябва да използвате най-топлопроводимите материали, медта е най-добрият вариант. Той има ефективност, далеч по-добра от другите метали. Всички действия по време на производството на TO трябва да се извършват внимателно, като се избягва проникването на чужди предмети вътре. Ако има съмнение в себе си, по-добре е да се обърнете към опитен майстор. Той ще извърши свързването на всички елементи ефективно и плътно.
