Wymiennik ciepła (TO) to urządzenie, które przenosi ciepło między środowiskami o różnych temperaturach. Takie urządzenia znajdują zastosowanie w przemyśle, systemach grzewczych, klimatyzacyjnych i wentylacyjnych. Najprostszym przykładem jest grzejnik pokojowy, który nagrzewa się z nośnika ciepła i zapewnia ogrzewanie pomieszczenia, w którym się znajduje.
Struktura wymiennika ciepła
Urządzenie składa się ze stałej i ruchomej płyty, każda z otworami do przemieszczania medium. Pomiędzy płytami głównymi zainstalowano wiele innych mniejszych mniejszych, dzięki czemu każda sekunda z nich jest obrócona do sąsiednich o 180 stopni. Płyty wtórne są uszczelnione gumowymi uszczelkami.
Drugim ważnym elementem konserwacji jest płyn chłodzący. Przepływa przez kanały faliste ze stali nierdzewnej. Zimne i gorące media poruszają się po wszystkich płytach, z wyjątkiem pierwszej i ostatniej, jednocześnie, ale z różnych stron, uniemożliwiając mieszanie. Przy dużym natężeniu przepływu wody w warstwie falistej powstają turbulencje, które wzmagają proces wymiany ciepła.
Urządzenie podłącza się do rurociągu za pomocą otworów na przedniej i tylnej ściance. Chłodziwo wchodzi z jednej strony, przechodzi przez wszystkie kanały i opuszcza urządzenie z drugiej. Otwory wlotowe i wylotowe uszczelnione są specjalną uszczelką.
Płyty kanałowe są bardzo ważnym elementem konserwacyjnym. Wybierając wymiennik ciepła, należy wziąć pod uwagę jego wydajność. Im wyższe wymagania dotyczące sprzętu, tym więcej płyt musi się w nim znajdować. Ich liczba odpowiada za ogólną sprawność urządzenia oraz możliwość ogrzania konkretnego pomieszczenia.
Rodzaje konserwacji
Zgodnie z zasadą działania sprzęt dzieli się na rekuperacyjne i regeneracyjne. W pierwszym ruchome nośniki ciepła są oddzielone ścianą. Jest to najczęstszy typ, może mieć różne kształty i wzory. W drugim przypadku gorące i zimne chłodziwo kolejno styka się z tą samą powierzchnią. Wysoka temperatura nagrzewa ściankę urządzenia w kontakcie z gorącym medium, następnie w kontakcie z zimną cieczą przenosi się ją na zimną ciecz.
Celowo konserwacja jest podzielona na dwa typy: chłodzenie - pracują z zimną cieczą lub gazem, jednocześnie chłodząc gorący płyn chłodzący; i grzewcze - wchodzą w interakcję z ogrzanym medium, dając energię zimnym strumieniom.
Z założenia wymienniki ciepła są kilku typów.
Składany
Składają się z ramy, dwóch komór końcowych, oddzielnych płyt oddzielonych uszczelkami żaroodpornymi i śrub mocujących. Ten sprzęt jest łatwy do czyszczenia i może być bardziej wydajny dzięki dodaniu płyt. Ale składane TO są wrażliwe na jakość wody. Aby przedłużyć ich żywotność, wymagana jest instalacja dodatkowych filtrów, co zwiększa koszt projektu.
lamela
Różnią się sposobem łączenia płyt wewnętrznych:
- W lutowanych TO blachy faliste ze stali nierdzewnej o grubości 0,5 mm są wytwarzane metodą tłoczenia na zimno. Między nimi montowana jest uszczelka ze specjalnej gumy żaroodpornej.
- Zespawane płyty są ze sobą spawane tworząc kasety, które są następnie montowane wewnątrz stalowych płyt.
- W półspawanych TO kasety mocowane są za pomocą złączy paronitowych w konstrukcji o niewielkiej liczbie spawanych modułów. Moduły te są uszczelniane gumowymi uszczelkami i spawane laserowo. Następnie są montowane między dwiema płytami za pomocą śrub.
Płytowe wymienniki ciepła są stosowane w środowiskach o wysokim ciśnieniu i ekstremalnych temperaturach. Urządzenia te wymagają minimalnej konserwacji, są ekonomiczne i bardzo wydajne. Ponadto wydajność sprzętu można zwiększać lub zmniejszać w zależności od potrzeb, zwiększając lub zmniejszając liczbę płyt stalowych.
Jedyną wadą wymiennika ciepła z falistej stali nierdzewnej jest jego wrażliwość na jakość chłodziwa, konieczne jest zainstalowanie dodatkowych filtrów.
Powłoka i rura
Składają się z cylindrycznego korpusu, w którym umieszczane są wiązki rur, złożone w kraty. Końce rur mocuje się poprzez kielichowanie, spawanie lub lutowanie. Zaletą takiego sprzętu jest prostota jakości chłodziwa i możliwość zastosowania go w procesach technicznych, w których występują agresywne media i wysokie ciśnienie (w przemyśle naftowym, gazowym, chemicznym). Wady konserwacji płaszczowo-rurowej to stosunkowo niski transfer ciepła, duże wymiary, wysoki koszt i trudności w naprawie.
Spirala
Składają się z dwóch arkuszy metalu zwiniętych w spiralę. Krawędzie wewnętrzne są połączone przegrodą i zabezpieczone szpilkami. Te wymienniki ciepła są kompaktowe i samoczyszczące. Są w stanie pracować z płynnymi mediami niejednorodnymi o dowolnej jakości. Wraz ze wzrostem prędkości ruchu płynu wzrasta intensywność wymiany ciepła. Wady: trudności w produkcji i naprawie, ograniczenie ciśnienia płynu roboczego do 10 kgf / cm².
Podwójna rura i rura w rurze
Te pierwsze składają się z rur o różnych średnicach. Jako nośnik ciepła stosuje się ciecz i gaz. Urządzenia stosowane są w miejscach o podwyższonym ciśnieniu, posiadają wysoki poziom wymiany ciepła. Charakteryzują się łatwością montażu i konserwacji. Jedyną wadą jest wysoki koszt.
Wymiennik ciepła typu rura w rurze składa się z dwóch połączonych ze sobą rur o różnych średnicach. Stosowane są przy niskich natężeniach przepływu oraz do wyposażenia komina.
Rodzaj operacji zależy od typu urządzenia. Od projektu urządzenia - wydajność podczas pracy w określonych warunkach. Dlatego należy zwrócić odpowiednią uwagę na badanie cech każdego rodzaju sprzętu.
Wykonywanie wymiennika ciepła własnymi rękami
Aby samodzielnie wykonać konserwację, musisz mieć określoną wiedzę i umiejętności. Na początek warto określić, jakie wymagania musi spełniać sprzęt, od tego zależy wersja urządzenia. Konieczne jest obliczenie materiałów i sporządzenie rysunku przyszłej konserwacji.
Łaźnia to miejsce, w którym często konieczne jest wykonanie domowego wymiennika ciepła. Ponieważ konwencjonalny piec z paleniskiem ogrzewa ograniczoną objętość cieczy, może być konieczne zanurzenie w wodzie skręconego TO. Przeznaczony jest do podgrzewania większej ilości wody. Wężownica jest opuszczana do zbiornika z podgrzanym płynem chłodzącym, przez nią przepływa woda.
Gdy konieczne jest utrzymanie ciepłej wody w zbiorniku, zbiornik łączy się z kotłem grzewczym za pomocą dwóch rur zasilających i powrotnych.
Woda woda
Aby zrobić wymiennik ciepła woda-woda własnymi rękami, potrzebujesz:
- Pojemnik ze stali nierdzewnej o wysokości 50-60 cm i średnicy 30-40 cm Można również użyć zwykłej stali, ale musi być chroniony trwałą powłoką polimerową.
- Pokrywa zbiornika.
- Rura miedziana ok. 10m.Długość pochodzi z obliczeń: na każdy obrót spirali o średnicy 30 cm przypada około 1 m rury. Lepiej wziąć z niewielkim marginesem.
- Spawarka do lutowania stali nierdzewnej i miedzi.
- Sprzęt ochronny: rękawice, maska spawalnicza.
Prace prowadzone są w następującej kolejności:
- Pokrywa zbiornika jest wykonana i zapewnione jest jego mocne uszczelnienie. Nie można go spawać, ponieważ należy go usunąć, aby umożliwić czyszczenie wnętrza pojemnika. Najwygodniejszą opcją montażu w tym przypadku jest kołnierz. Można go zamówić od razu wraz ze zbiornikiem lub wykonać samemu. Liczbę otworów oblicza się biorąc pod uwagę położenie plomby, zwykle 4 lub 6 łączników.
- Następnie na dnie zbiornika powstaje wlot zimnej wody, a w jego górnej części w ścianie bocznej wylot wody podgrzanej. W otwory wspawane są adaptery gwintowane służące do podłączenia rurociągu. Powinno być możliwe zdjęcie konstrukcji do płukania lub naprawy.
- Następnym krokiem jest wykonanie miedzianej cewki. Jeśli tuba jest miękka, można ją łatwo nawinąć za pomocą trzpienia. Jeśli jest ciężko, musisz użyć palnika. Okucia są przyspawane do wolnych końców. Przechodzą przez otwory w pokrywie. Ważne jest, aby monitorować szczelność lutowania, ponieważ rurociągi ciepłej wody zostaną podłączone do adapterów.
- Ostatnim etapem będzie montaż wymiennika ciepła. W tym celu zbiornik zakrywa pokrywa ze spiralą z miedzianej rury i gumową uszczelką. Mocowania kołnierzy dokręcane są śrubami. W takim przypadku konieczne jest upewnienie się, że spirala znajduje się ściśle pośrodku pojemnika, bez dotykania ścian. W przeciwnym razie skuteczność konserwacji znacznie się zmniejszy.
Rozważana opcja nadaje się również do podgrzewania wody w domach prywatnych. Takie urządzenia działają na zasadzie naturalnego obiegu: kocioł na drewno lub gaz podgrzewa wodę, podnosi rurę zasilającą, oddaje ciepło i wraca w dół. Następnie proces się powtarza.
Nie zawsze jest możliwe zapewnienie stałego naturalnego krążenia. Dlatego lepiej jest użyć pompy obiegowej.
Powietrze
Urządzenie składa się z obudowy i rurek z zainstalowanym w niej podgrzewanym medium. Za ich pośrednictwem wentylator napędza strumień powietrza, do którego przekazywane jest ciepło. Następuje proces wymiany ciepła. Ta opcja nazywa się grzejnikiem.
Konstrukcje płytowe są również wykorzystywane do systemów wentylacji i ogrzewania powietrza. Falista blacha pełni tam rolę ściany wymiany ciepła. Tam, gdzie dwa strumienie powietrza, zimnego i ciepłego, poruszają się prostopadle do siebie. Są one oddzielone płytami, dzięki czemu ciepłe i zimne strumienie znajdują się naprzemiennie w szczelinach. Wydajność tych urządzeń jest wysoka, ale trudno je wykonać samodzielnie.
Procedura instalacji konserwacji powietrza:
- Korpus wykonany z blachy. Powierzchnia jego dna powinna być równa wielkości wentylatora. W przypadku konstrukcji odśrodkowej przyjmuje się pudełko o powierzchni 70% większej niż rura wylotowa.
- W ściankach puszki po przeciwnych stronach wywiercone są otwory na miedzianą rurkę.
- Przygotowane odcinki rur montuje się w otworach wykonanych tak, aby ich krawędzie wystawały poza skrzynkę o 2 cm z obu stron.
- Złączki kątowe są przyspawane do wolnych końców rur. Są połączone w formie węża. Możesz zrobić dwa równoległe. Dzięki temu płyn chłodzący będzie mniej chłodził podczas dmuchania.
- Adaptery gwintowane są przylutowane do końcówek wyjściowych i wejściowych, a do nich podłączony jest dopływ wody. Dopływa woda, sprawdź, czy połączenia są szczelne.
- Obudowa montowana na podstawie z wentylatorem. Konstrukcja zamknięta jest obudową, dzięki czemu strumień powietrza nie schodzi na boki.
Aby wykonać wymiennik ciepła do ogrzewania prywatnego domu własnymi rękami, konieczne jest zrozumienie zasady jego działania, dokładne obliczenie wymaganej mocy do wystarczającego ogrzewania pomieszczenia, szczególnie zimą.Musisz użyć jak najwięcej materiałów przewodzących ciepło, najlepszą opcją jest miedź. Ma znacznie wyższą wydajność niż inne metale. Wszystkie czynności podczas produkcji TO należy wykonywać ostrożnie, unikając wnikania ciał obcych do środka. Jeśli masz wątpliwości, lepiej zwrócić się do doświadczonego mistrza. Sprawnie i szczelnie wykona połączenie wszystkich elementów.
