Пластинчастий теплообмінник: принцип роботи та основні характеристики
Сучасний рівень благоустрою має на увазі наявність у кранах не лише холодної, а й гарячої води, а також якісне опалення в холодну пору. Зробити життя у приватному будинку комфортним допомагає пластинчастий теплообмінник. Розбираємось у принципах роботи теплообмінного обладнання, у видах пристроїв та їх визначальних характеристиках.
Як влаштований та працює
Теплообмінник розроблявся як передавальна ланка, пристрій, в якому теплова енергія від зовнішнього гарячого теплоносія передається нагрівається (холодніше) середовищі. Умовою обміну служить поділ середовищ; в їх ролі (в окремому випадку) виступає гаряча та холодна вода. Іншими словами, гаряча вода надходить ззовні в одну ємність і передає тепло холодній воді сусідньої ємності.
Одним із варіантів теплообмінних апаратів є пластинчастий теплообмінник; принцип роботи пристрою ґрунтується на використанні пластин. Основна частина конструкції складається з набору гофрованих металевих пластин, стягнутих у пакет. Елементи щільно притиснуті один до одного, між ними утворюються щілинні канали, якими переміщуються турбулентні потоки гарячої та холодної води. Пристрій розробляється і налаштовується таким чином, щоб шари гарячої та холодної рідини циркулювали з певною швидкістю, чергуючись між собою. Це робить процес стійким, а втрати теплової енергії зводяться до мінімуму.
Конструкція має ефективне компонування і складається з наступних частин:
- Рухлива (задня притискна) та нерухома плита з приєднувальними патрубками.
- Комплект теплообмінних пластин, виготовлених методом холодного штампування.
- Верхня та нижня напрямні.
- Набір кріплень, що утримують конструкцію.
Габарити теплообмінника залежить від його параметрів. Чим більше обладнання, тим більше площа пластин, тим сильніше тепловіддача, а отже, і потужність системи. Зі збільшенням потужності підвищується не тільки продуктивність агрегату, а й його вага.
Пластинчасті теплообмінники застосовуються в багатьох сферах:
- У системах охолодження у процесах важкої та легкої промисловості (машино- та суднобудування, металообробка).
- На лініях хімічної та харчової продукції.
- У системі комунального господарства (ГВП, теплопостачання, кондиціювання).
Як використовується і для чого потрібен
Принцип роботи теплообмінника позитивно впливає функціонування домашніх інженерних систем. У приватному будинку теплообмінна установка виконує такі функції:
- Очевидна користь. Пристрій нагріває воду для побутових потреб: для ГВП (гарячого водопостачання) і системи опалення, може використовуватися для підігріву води в басейні, в системі кондиціювання.
- Неочевидна користь. Теплообмінник стабілізує роботу опалювального котла (незалежно від виду палива).
Справа в тому, що при прямому підігріві води, коли вона від котла відразу надходить у систему опалення, важко досягти її стабільної температури, і тим паче плавно її регулювати. Параметри постійно змінюватимуться, через що складно підтримувати потрібний ступінь нагріву. Опалення із включенням теплообмінного пристрою дозволяє плавно регулювати параметри теплоносія, що підвищує ефективність використання палива.
Плюси і мінуси
Принцип дії пластинчастого теплообмінника забезпечує наступні переваги його використання:
- Ефективна теплопередача без змішування рідин (завдяки якісним ущільнювачам).
- Можливість регулювання температури та збільшення потужності (шляхом додавання пластин).
- Компактні розміри, легкий монтаж та надійність роботи.
- Експлуатаційні характеристики: стійкість до корозії, мінімальні втрати тиску, здатність до самоочищення (рідини рухаються з турбулентними завихреннями).
- Апарат дозволяє використовувати одне джерело нагрівання одночасно для ГВП та опалювальної системи. Ви зможете зменшити витрати на теплоносій та відмовитися від придбання додаткового обладнання.
- Будинок стає автономнішим, оскільки зменшується залежність від зовнішніх інженерних мереж.
До мінусів теплообмінника відносять його вартість. Багато моделей (особливо від відомих виробників) її важко назвати бюджетною. Також не слід забувати, що агрегат не є самостійним нагрівачем. Для роботи він використовує нагрітий до потрібної температури зовнішній теплоносій.
Види теплообмінних агрегатів для приватного будинку
У промислових цілях використовуються зварні та напівзварні теплообмінні агрегати. Вони здатні витримувати умови агресивних середовищ (наприклад, фреонів або морської води), високий тиск та температуру. У приватному житлі встановлюють пластинчасті прилади двох інших видів: розбірні чи паяні. Кожен різновид має власний набір характеристик.
Розбірні пластинчасті теплообмінники придатні для побутового та професійного використання. Вони мають такі властивості:
- Розбірні моделі складаються із встановлених по черзі пластин та повністю ремонтопридатні; допускається їх розбирання для технічного обслуговування (очищення від накипу).
- Ви можете регулювати потужність, додаючи або забираючи пластини. При зміні навантаження змінюється продуктивність системи.
- У виробництві теплообмінника використовуються якісні матеріали, що забезпечує високий коефіцієнт теплопередачі та мінімізує втрати тепла.
- Під час руху теплоносій (вода) утворює вихрові потоки і запускає процес самоочищення.
- Якщо дотримуватись правил експлуатації, розбірна модель прослужить 15-20 років.
Паяні пластинчасті моделі з монолітним корпусом зустрічаються рідше. Їхній внутрішній об'єм менший, ніж у розбірних конструкцій, а гофровані пластини спаяні між собою нікелем або міддю. Завдяки такому пристрої теплообмінник демонструє такі переваги:
- Невелика вага та зручні компактні габарити.
- Конструкція успішно справляється з перепадами тиску, агресивним середовищем та високими (до 250-300 ° C) температурами.
- Завдяки пайці відсутні ущільнювальні прокладки, що означає важливу відсутність протікання.
- Вартість зварних апаратів значно нижча, ніж пластинчастих, що пов'язано зі зменшеною вагою та розміром. Якщо порівнювати обладнання однакової потужності, різниця становитиме 40-50%.
характеристики
При виборі пластинчастої теплоенергетичної установки необхідно враховувати умови, у яких прилад експлуатуватиметься. Ігнорування цього правила призводить до передчасного (через пару-трійку років) виходу обладнання з ладу. Теплообмінник вибирають на підставі розрахунків, що виходять із параметрів домашньої опалювальної системи. Вони виконуються на спеціалізованому софті або за допомогою онлайн-калькулятора. У розрахунках пластинчастого теплообмінного агрегату системи домашнього опалення використовують такі вихідні дані:
- Теплова потужність системи опалення
- Температура теплового носія джерела тепла.
- Розрахунковий тиск системи (корелює з товщиною та матеріалом пластин).
- Температура необхідна для прогрівання житла.
Розрахунки допомагають визначити витрату теплоносія в обох контурах (що нагріває і нагрівається). Отримані результати показують, які параметри повинен мати пристрій, щоб забезпечувати коректну роботу на різних режимах експлуатації (переважно, перехідному, мінімальному).
Незалежно від пристрою пластинчастого теплообмінника при виборі звертають увагу на такі параметри:
- Характеристики пластин. Їх виготовляють із тонколистової сталі різних сортів або титану (для агресивних середовищ). Товщина стінки коливається не більше 0,4-1 мм. Чим товстіша стінка, тим на більший робочий тиск розрахована система, і тим вона дорожча.
- Площа теплообміну. Складається із площі всіх пластин, залежить від їх кількості (від 7-10 шт.) та площі одного елемента. Параметр коливається у значному діапазоні, що залежить від потужності та призначення пристрою.
- Тиск та температура в пластинах. У домашніх системах не перевищує відповідно 25 кг на квадратний сантиметр і 200°C.
Корисне відео
Висновок
Щоб облаштувати приватний будинок, потрібні продумані системи опалення та ГВП. Ви можете заощаджувати на гарячому водопостачанні, якщо використовуватимете тепло однієї системи для нагрівання іншої. Сполучною ланкою стане теплообмінник, конструкція якого розрахована на передачу енергії з мінімальними втратами.
Теплообмінні апарати різноманітні за параметрами, але у всіх реалізована пластинчаста конструкція. Для приватного будинку підходять паяні або розбірні пластинчасті агрегати, причому останні використовуються частіше. Їх характеристики визначаються кількістю та площею пластин, а також матеріалом виготовлення та його товщиною.
