Konstrukce výměníku tepla

Výměník tepla je technické zařízení, které vyměňuje teplo mezi dvěma médii o různých teplotách. Ve většině případů dochází k výměně tepelné energie prostřednictvím konstrukčních prvků zařízení. Existují ale i zařízení, která fungují na principu míchání dvou médií.

Konstrukce výměníku tepla se dnes používá téměř ve všech oblastech činnosti: potravinářský průmysl, hutnictví, ropný a plynárenský průmysl a tak dále. Zvláště často se ukazuje jako nepostradatelný v oblasti bydlení a komunálních služeb. Konstrukce výměníků tepla jsou široce používány v kotlích a systémech zásobování teplou vodou.

Zařízení výměníku tepla

Výměník tepla je důležitým prvkem topného systému, bez kterého nemůže fungovat. Tato část je určena k výměně tepelné energie mezi médii a k ​​ohřevu vody (nebo jiných médií) z hořáku. Chladivo proudí trubkami, kde se okamžitě ohřeje na požadovanou teplotu od hořícího paliva, kterým může být plyn, elektřina, uhlí a podobně. Moderní výměníky tepla mohou být různých typů, liší se konstrukčními prvky, typem přenosu tepla a způsobem interakce mezi médii.

Konstrukce výměníků tepla se může lišit v závislosti na typu zařízení. V současnosti je největší poptávka po deskových výměnících tepla, které se vyznačují vysokým výkonem, účinností a životností. Skládá se z dvojice hlavních desek s několika otvory. Jedna z desek je pohyblivá, ale druhá ne.

Otvory v deskách, určené pro pohyb toků, jsou vyztuženy spolehlivým speciálním těsněním a kroužky. Při instalaci tepelného výměníku jsou k těmto otvorům připojeny potrubní prvky prostřednictvím potrubí. Jako spojovací díly se používají trubky různých průměrů a typů závitů. Mezi hlavními pláty je mnoho ocelových nebo titanových plátů o tloušťce 0,5 mm.

Mezi všemi vrstvami desek je speciální tenká těsnící pryž, která je odolná vůči vysokým teplotám. Každá deska je otočena o 180 stupňů vzhledem k sousedním deskám. Toto uspořádání poskytuje dvojité utěsnění otvoru vstupního kanálu. Konstrukce výměníku tepla může být vyrobena z různých materiálů. Nejčastěji je to ocel, měď nebo litina. Často se vyskytují kombinované modely.

Princip činnosti konstrukce výměníku kotle

Hlavní desky konstrukce výměníku tepla jsou připojeny k potrubí skrz otvory, kterými do jednotky vstupuje nosič tepla a spotřebič tepla. Stěnová vlnitá vrstva během vysokorychlostního proudění postupně získává turbulence. Z různých stran desek se každé médium pohybuje směrem k sobě. Díky přítomnosti pryžových těsnění se nemíchají.

Desky umístěné paralelně k sobě tvoří pracovní kanály. Pohybující se po těchto kanálech si média vyměňují tepelnou energii a opouštějí vnitřní hranice zařízení. To znamená, že jsou to desky, které jsou nejdůležitější součástí konstrukce kotlových výměníků. Toky uvnitř konstrukce výměníku tepla se mohou pohybovat podle jednoprůchodových a víceprůchodových schémat.

Typy konstrukcí výměníků tepla

Všechny typy konstrukcí kotlových výměníků tepla lze rozdělit do 2 skupin:

• Primární. Takové výměníky tepla přenášejí tepelnou energii přímo do spalovací komory paliva. Používá se v náročných podmínkách, vyrobeno z kvalitních materiálů.
• Sekundární. K zahřívání výměníku tepla dochází v důsledku přenosu tepelné energie z chladiva do jiného média. Nejčastěji se používají při instalaci systému zásobování teplou vodou v přítomnosti přídavného topného okruhu.

Rozlišují se následující typy konstrukcí výměníků tepla:

• Lamelový. Vypadají jako potrubí s deskami s vlnitými kanály a lisováním pro cirkulaci kapalných médií. Takové konstrukce výměníků tepla jsou žádané kvůli jejich snadné montáži, snadné údržbě a minimálnímu hydraulickému odporu.
• Skořápka a trubka. K tělesu jsou připevněny trubkovnice se svazky trubek, které jsou uzavřeny víčky na těsnění se šroubovým spojem. Těleso má trubky, kterými se chladicí kapalina dostává do mezitrubkového prostoru. Víceprůchodové výměníky tepla mají přepážky, které urychlují pohyb chladicí kapaliny. Trubkové výměníky tepla jsou kompaktní velikosti a vyznačují se vysokou rychlostí přenosu tepla.
• Elementární. Nejjednodušší konstrukce výměníku tepla bez přepážek. Je obdobou konstrukce trubkového výměníku, liší se však většími rozměry. V těchto zařízeních je tlak mnohem vyšší.
• Spirála. Vypadají jako dvojice spirálových kanálů, které jsou vzájemně spojeny svařením a vytvořením kanálků pro výměnu tepla. Mezi kanály je umístěno jádro. K pohybu médií dochází prostřednictvím kanálů. Lze použít i speciální těsnění. Tento design výměníku tepla je kompaktní, vysoce účinný, ale náročný na údržbu.
• Ponorný. Konstrukce tohoto typu výměníku tepla je vytvořena tak, že se jedna chladicí kapalina pohybuje po spirále, která je ponořena v nádrži naplněné jinou chladicí kapalinou. Médium v ​​mezitrubkovém prostoru se nepohybuje příliš rychle, proto je přenos tepla z kapaliny malý. Ponorné výměníky tepla se obvykle instalují v malých aplikacích. Tento design je jednoduchý a levný.

Aby nedošlo k chybě při výběru vhodné jednotky, doporučuje se podrobně porovnat vlastnosti několika modelů a poradit se s odborníkem.

Výměník tepla je specializované zařízení používané k přenosu tepelné energie. Nejčastěji pracovní procesy procházejí hlavními konstrukčními prvky zařízení (tj. fyzickými povrchy), ale existují typy výměníků tepla, které posouvají různá média.

Oblasti použití přístrojů jsou široké – jsou to výtopny, energetická zařízení, hutnictví, teplárenské sítě, potravinářský a chemický průmysl, komunální služby, jaderný průmysl, vzduchotechnika, klimatizace, chladící zařízení. Podívejme se, co je zařízení pro výměnu tepla, jak funguje, a zvažte provozní principy a hlavní vlastnosti.

Hlavní kategorie

Výměníky tepla lze rozdělit do různých skupin v závislosti na:

• designové prvky;
• způsob přenosu tepelné energie;
• typ interakce pracovních prostředí;
• směr pohybu nosiče tepla.

S přihlédnutím ke zvláštnostem interakce účinných látek může být teplosměnný přístroj buď směšovací nebo povrchový. U modelů posledního typu nejsou pracovní média smíchána; k přenosu tepelné energie dochází prostřednictvím kontaktních ploch. Ve směšovacích komorách jsou pracovní látky ve vzájemném přímém kontaktu. Nejoblíbenější možností designu jsou chladicí věže. Používají se v průmyslových odvětvích ke zpracování velkých objemů kapalin.

Typy výměníků tepla v závislosti na způsobu přenosu tepla:

• Rekuperační kategorie. Energie je dodávána přes kontaktní pracovní plochy, proces je kontinuální. Oblíbeným příkladem zařízení je typ odnímatelné desky.
• Regenerační kategorie. Pohyb nosičů tepla a spotřebitelů se provádí v intervalech. Hlavní oblastí použití zařízení je ohřev a chlazení vzduchu. Zařízení jsou nepostradatelná ve vícepatrových kancelářských a obchodních centrech, kde použité masy teplého vzduchu nejprve opouštějí budovu a poté se energie vrací do čerstvého příchozího proudu.

Zařízení pro výměnu tepla mohou mít různé konstrukce. Při výběru modelu se proto dívejte na tlak, výkon, typy médií a teplotní podmínky. U jednoprůchodových modelů tedy spotřebitel a nosič energie neustále křižují zařízení vnitřním objemem po nejkratší cestě. Schéma bude účinné, pokud nebude potřeba zvýšit výkon chladicí kapaliny. Proplachování a další práce jsou vyžadovány jen zřídka, protože na površích uvnitř se hromadí minimální množství nečistot. Víceprůchodové modely jsou nepostradatelné, pokud pracovní prostředí nepřenáší nebo nepřijímá tepelnou energii dostatečně efektivně. Účinnost se zvýší díky dlouhodobému kontaktu nosiče s deskami v jednotce.

Kategorie vybavení

Oblíbené kategorie instalací:

• Povrchní. Procesy výměny tepla probíhají skrz stěny materiálu s tepelně vodivými vlastnostmi. Povrchové modely mohou být regenerační a rekuperační.
• Míchání. Kategorie se používá méně často než předchozí. Provoz instalací je založen na principu míchání médií.

S ohledem na konkrétní aplikaci se tepelné výměníky dělí na:

• Plášť a trubka – představované sadou trubek, upevněných do jednoho svazku. Pro spojování součástek jsou vhodné metody pájení a svařování;
• Deska – vizuálně má zařízení na výběr sadu desek spojených pomocí těsnění;
• Kroucené – k montáži se používají cívky, tepelné médium se pohybuje ohnutými trubkami;
• Spirála – ocelové plechy stočené do spirálovitého tvaru.

Pokud mluvíme o nejoblíbenější kategorii talířů, je také zastoupena různými modely. Výměníky tohoto typu mohou být rozebrané, pájené, svařované nebo polosvařované, plášťové a trubkové. Jak už název napovídá, liší se svými konstrukčními prvky.

O zařízení tepelného výměníku

Konstrukce a konstrukce výměníku tepla mohou být velmi odlišné, což také ovlivňuje principy činnosti. Jako základ si vezmeme model skládací desky – taková řešení se používají nejčastěji. Konstrukce se skládá z dvojice hlavních desek nebo desek. Dodávají se se sadou otvorů vyztužených speciálními těsněními a kroužkovými prvky.

V této kategorii výměníků tepla se připojení potrubních prvků provádí během instalace. Pro připojení lze také použít trubky různých průměrů s jedním nebo jiným typem závitu (hlavní věcí je vzít v úvahu požadavky GOST). Ve středu mezi přítlačnými deskami je mnoho desek, jejich tloušťka nepřesahuje 0.5 mm. Použitý materiál je titan nebo nerezová ocel, způsob výroby lisování za studena.

Lamelové vrstvy jsou proloženy tenkou těsnící gumou. Surovina má vynikající odolnost vůči vysokým teplotám, což navíc zajišťuje dobré utěsnění kanálů. Rovná vodítka nahoře a dole jsou zodpovědná za upevnění balíku pomocí desek a fungují jako vodítka během montáže. Aby bylo možné desky stlačit na požadované rozměry, používají se utahovací matice.

Okamžitě se rozhodněte, k čemu je výměník tepla potřebný, v jakých podmínkách bude používán – to vám pomůže vybrat optimální model.

U deskových výměníků tepla není vnitřní uspořádání desek voleno náhodně, ale podle schématu. Každý prvek je instalován pod úhlem 180 stupňů vzhledem k jeho sousedům, s intervalem jednoho prvku. Tato konstrukce poskytuje dvojitý účinný typ těsnění.

Provozní principy

Vezmeme-li v úvahu konstrukční vlastnosti, lze pochopit, jak výměník tepla funguje. Otvory na deskách slouží k připojení k potrubí a napájení jednotky. Další řetězec:

• Stěnová vlnitá vrstva za podmínek proudění vyvíjí značné rychlosti a stává se turbulentní.
• Různá média se pohybují v systému v opačných směrech a jsou přiváděna z různých částí desky (tím je eliminováno riziko smíchání).
• Paralelní desky jsou zodpovědné za tvorbu kanálů. Jakékoli pracovní médium při pohybu kanálem vytváří výměnu tepla a poté opouští prostor.

Toky pracovních médií uvnitř deskového výměníku se řídí jedno- nebo vícetahovým schématem – vše závisí na technických parametrech a provozních podmínkách.

Způsob připojení pracovních trubek závisí na typu výměníku tepla. V každém případě jsou desky umístěny paralelně a tvoří pracovní kanály. Pro zlepšení těsnosti se používají elastická pryžová těsnění.

Oblasti použití

Klasifikace výměníků tepla zahrnuje zařízení, která se používají v různých průmyslových odvětvích – především v chlazení, plynárenství, potravinářství, hutnictví, stavbě lodí, petrochemii a rafinaci ropy. Přesná konstrukce a princip činnosti výměníku tepla závisí na jeho účelu.

Vlastnosti každé koule:

• Potravinářský průmysl. Výměníky tepla se používají při výrobě rostlinných olejů, cukru, alkoholu a mléčných výrobků. Jsou zodpovědné za pasterizaci, chlazení a odpařování. Hlavně pro potravinářský průmysl používají modely pájených desek, ale vhodné jsou i rozebíratelné.
• Hutnictví. Zařízení pro výměnu tepla řeší problémy s chlazením, protože výrobní zařízení se velmi zahřívá. Obvykle berou deskové modely, svařované, pájené a méně často spirálové.
• Veřejné služby. K ohřevu vody se používají desková zařízení na bázi korozivzdorné oceli.
• Stavba lodí. Na lodích plní tepelné výměníky funkci chlazení a odvádějí přebytečné teplo z motorů.

Při nákupu výměníku tepla je v první řadě potřeba se podívat na teplotní parametry výstupu a vstupu obou okruhů. Čím větší je rozdíl (nebo delta), tím méně pracovních desek je zapotřebí. Dalšími parametry jsou tlak pracovního prostředí a maximální dovolené teploty. Průměrná doporučení jsou do 25 barů a 200 stupňů. Důležitý je také hmotnostní průtok pracovního média a tepelný výkon.

Užitečné materiály: Kde se používají deskové výměníky tepla?

Užitečné materiály: Jak vybrat správný výměník tepla?

Závěry

Podívali jsme se na různé typy výměníků tepla, jejich rozdíly a principy fungování. Zařízení by mělo být vybráno s ohledem na aktuální úkoly – jedná se o funkčnost zařízení, harmonogram provozních teplot, vytápěné prostory nebo přibližnou spotřebu vody, teplotu primárního nosiče tepla atd. V případě dotazů nebo nejasností kontaktujte našeho specialistu, který vám poradí. Provedeme potřebné výpočty a doporučíme optimální typ výměníku přímo pro váš případ.

TELEFON: +7 (800) 511-26-48 (bezplatné číslo)

8-902-403-22-00 (WhatsApp, Viber)

ADRESA: Rusko, Krasnodar, st. Dzeržinskij 94/1

EMAIL: [email protected]

Jsme stále v kontaktu!