Теплообменники для отопления

ТеплообменникТеплообменником называют специальное устройство для передачи тепловой энергии от теплого носителя к холодному. Теплоносителем может выступать как жидкая субстанция, так и газообразная. Процесс теплообмена важен в таких отраслях промышленности как химическая, энергетическая, металлургическая, пищевая и другие. Теплообменное устройство способствует передаче энергии от одного носителя к другому через разделительную стенку между ними.

Это очень сложный процесс, разделяющийся по принятым канонам на такие виды теплообмена: конвекцию, тепловое излучение и теплопроводность. В реалиях эти процессы протекают одновременно в определенных пропорциях. Наибольшую важность для теплообменника имеет конвективный теплообмен, то есть совместное действие конвекции с теплопроводностью.

Виды теплообменников

Теплообменные устройства могут производиться разных типов по конструкции. Они различаются способом передачи тепла и делятся на:

  • смесительные, где тепло передается посредством смешения двух рабочих сред. Конструктивно такие устройства проще поверхностных теплообменников, тепловая энергия у них используется более полно. Но есть недостаток — они могут быть использованы лишь при возможности смешивания теплоносителей.
  • поверхностные, где рабочие теплоносители обмениваются своей энергией через стенки разделителя. Поверхностные теплообменные агрегаты могут быть рекуперативные и регенеративные.

Рекуперативный теплообменникРекуперативные агрегаты основаны на том, что передавая тепло через разделительную стенку, сам поток имеет одно направление в каждой точке стенки.

Регенеративный теплообменник отличается тем, что теплоноситель, попеременно касаясь одной и той же поверхности нагрева, периодически меняет направление потока.

Классификация рекуперативных теплообменников

Наибольшее распространение получили в промышленности рекуперативные теплообменные устройства. По конструктивному исполнению выделим несколько типов:

  • Кожухотрубные теплообменники представляют собой приваренные к кожуху пучки труб, прикреплённых к трубным решеткам, закрывающихся крышками на прокладках или болтах. Через имеющиеся на корпусе штуцера первый теплоноситель течет по межтрубному пространству, а другой по трубам. В таких многоходовых теплообменниках на корпусе или крышке вмонтированы перегородки. Чтобы повысить теплоотдачу, трубы подвергаются оребрению путем накатки или навивки ленты. Элементные теплообменники представляют собой совокупность элементов типа простейшего кожухотрубного устройства без перегородок. Они могут допускать высокое давление, однако, конструкция их более громоздка и тяжела.
  • Погруженные теплообменники сконструированы таким образом, что один теплоноситель погружен в емкость с другим. Такие агрегаты дешевы и просты, но из-за того, что жидкость в межтрубном пространстве не обладает большой скоростью — теплоотдача невысока.
  • Теплообменники типа «труба в трубе» находят применение при высоких давлениях и малых расходах теплоносителя в системе.
  • Оросительные теплообменники находят применение в холодильных установках в качестве конденсаторов.
  • Графитовые теплообменники предназначены для химически агрессивных жидкостей. Графит — очень хороший проводник тепла, его пропитывают специальными смолами, чтобы убрать пористость. Само устройство состоит из графитовых блоков, уплотнённых между собой резиновыми или тефлоновыми прокладками, зафиксированных крышками.
  • Разборный пластинчатый теплообменникПластинчатые теплообменники состоят из пластин, поверхность их отштампована специальным способом для образования каналов, по которым проходит теплоноситель (например, незамерзающая жидкость системы отопления). Пластины между собой уплотняются. Такое устройство несложно в изготовлении, легко меняется количество пластин, чистится, имеет высокий показатель теплоотдачи, но не выдерживает высокого давления.
  • Пластинчато-ребристый теплообменник имеет маленький вес и небольшие габариты;
  • Оребрённо-пластинчатые теплообменники состоят из тонких оребрённых панелей, изготавливающихся с помощью высокочастотной сварки. Конструкция и используемые материалы позволяют добиваться высоких температур теплоносителей, малого гидравлического сопротивления, высокого КПД, большого срока службы, небольшой стоимости и прочего. Зачастую его применяют для утилизации тепловой энергии газов.
  • Спиральные теплообменники имеют два канала, навитые в виде спирали вокруг главной разделительной перегородки, они предназначены в основном для нагревания и охлаждения жидкостей, имеющих высокий показатель вязкости.

Для чего используются теплообменники

Там, где есть необходимость нагреть или охладить жидкие среды применяют различного рода теплообменники. Широкое использование пластинчатые теплообменные устройства получили в промышленности, производстве и сельском хозяйстве, они востребованы:

  • Графитовый теплообменникдля проведения различных технологических процессов;
  • в отоплении, горячем водоснабжении, приточной вентиляции жилых и производственных площадей;
  • для нагрева и охлаждения нефтяных продуктов в нефтеперерабатывающей и химической отрасли;
  • для опреснения соленой воды на морских судах;
  • для пастеризации и охлаждения пива, молока, соков и прочих в пищевкусовой промышленности;
  • для охлаждения масел и смазывающее-охлаждающих жидкостей различных технологических процессов.

Основным преимуществом пластинчатых теплообменников перед другими можно назвать компактность, они занимают в 5−10 раз меньшие площади при монтаже. У пластинчатых теплообменников высокий КПД, минимальные потери тепла и давления. Проведение монтажа и ремонта не предполагает больших материальных затрат. В пластинчатом теплообменнике есть возможность разборки, что немаловажно для замены пластин и чистки самого устройства. Также мощность можно увеличивать путем добавления пластин. Устанавливать его можно прямо на пол или любую несущую поверхность.

Alfa Laval — почему о них так много говорят?

В 1883 году в Швеции была основана компания Alfa Laval, ставшая ведущей в мировом производстве технологий, а в 1905 её филиал открылся в Санкт-Петербурге. Компания Alfa Laval является крупнейшим производителем пластинчатых и спиральных теплообменников. Она выпускает теплообменники разных габаритов для практически всех видов промышленности и производства, для бытового применения. Пластинчатый теплообменник Alfa Laval имеет ряд преимуществ по отношению к кожухотрубным агрегатам:

  • высокий КПД, небольшие габариты по сравнению с кожухотрубными теплообменниками такой же мощности;
  • простота монтажа, не требуют специального фундамента, наличие на передней панели входящих и выходящих патрубков, что упрощает монтаж и ремонт;
  • турбулизация потока по рифленой поверхности способствует снижению отложения загрязнений на поверхностях теплообменника;
  • возможность увеличивать мощность. Особенно это важно при перестройке зданий и увеличения тепловой нагрузки, при этом достаточно навесить на раму необходимое количество дополнительных пластин;
  • сборка и разборка осуществляется одним рабочим за 2 часа, чистка поверхностей может быть выполнена обычной щеткой, а ремонт сведен к замене пластин;
  • протечка в теплообменнике практически невозможна, разве только при механическом разрушении пластин (если сделать это специально), в прокладке может возникнуть течь, она сразу же обнаружится;
  • Конструкция теплообменника Alfa Laval позволяет уменьшить константу времени, что позволяет отрегулировать мощность и как следствие — сэкономить тепло;
  • Запатентованная форма рам, пластин, прокладок, совершенная технология производства тепловых устройств гарантируют их надежность и качество.

Модельный ряд выпускаемых теплообменников компанией Alfa Laval достаточно обширен — от небольших приборов с теплопередающими поверхностями и расходами примерно 1 кв. м и 0,18 куб. м/час до больших агрегатов параметрами 2 000 кв. м и 3 600 куб. м/час соответственно. Все модели могут решать одновременно ряд технологических задач: охлаждение, нагревание, кондиционирование и прочие.

Однако есть и отрицательный момент — пластинчатые теплообменники имеют ограничение по давлению и температуре, стоимость напрямую зависит от этих параметров.

Рейтинг производителей теплообменников

Теплообменники Alfa LavalДепартамент топливно-энергетического хозяйства г. Москвы провел подробный анализ отечественных и иностранных производителей разборных пластинчатых теплообменников по следующим параметрам:

  • качеству и надежности;
  • ремонтопригодности;
  • стоимости;
  • наличия и выполнения гарантий;
  • обеспечения запасными элементами и расходными материалами;
  • срокам изготовления и поставкам;
  • расположению производств и складов по отношению к потенциальному заказчику.

В связи с отсутствием в России конкуренции по штамповке пластин, теплообменники собирают из импортных элементов, сажая на отечественную рамку. Поэтому главный критерий для сравнения — пластины. Только Alfa Laval Поток выпускает пластины и резиновые прокладки. Наиболее себя зарекомендовали в качестве производителей пластин шесть компаний:

  • Теплотекс (комплектующие АРV — Дания);
  • Алфа Лаваль Поток;
  • СВЕП ИнтернешенРидан АБ (Швеция);
  • Ридан (комплектующие Sondex — Дания);
  • Машимпекс (комплектующие Geo — Германия);
  • Данфосс (комплектующие — Данфосс Финляндия).

Анализ проводился на основании данных, пришедших от представителей производителей, поставщиков и теплоснабжающих организаций. Он показал, что компания Алфа Лаваль Поток — единственная, которая производит пластины и прокладки в России, импортируя лишь стальные заготовки для них и сырую резину. Все производство и складское помещение находится в Московской области, срок гарантии на продукцию от 12 до 18 месяцев, а время изготовления не более 14 дней. Более 10 лет теплообменники этой фирмы работают без нареканий, компания имеет все сертификационные и лицензионные документы, в отличие от своих конкурентов, их не имеющих. Обслуживающий персонал имеет высокую квалификацию, а предоставлением сервиса занимаются уполномоченные организации. Все это говорит в пользу приобретения теплообменника фирмы Альфа Лаваль, и, хотя, цена его на 20% выше, чем у конкурентов — бесперебойная и надежная работа устройства компенсирует этот недостаток в полной мере.