Що таке теплообмінник: принцип роботи

У цій статті ми поговоримо про тепло. Буде дано визначення терміну, розглянуті питання про роль цих пристроїв у житті людини, видовому різноманітним і наведені деякі порівняльні дані. Також увагу буде приділено значенню теплообмінника в автомобілях і способам його заміни.

Введення

Що таке теплообмінник? Відповідаючи на це питання, можна визначити його як пристрій або технологію, всередині якої відбувається явище теплообміну між 2 середовищами, що володіють різним показником температурного стану.

У відповідність до принципу роботи, теплообмінники можна розділити на 2 види:

У рекуператорі рухомі носії тепла розділяються стіною. Сюди зараховують переважаючу кількість теплообмінників з найрізноманітнішими типами конструкції. До групи регенеративних пристроїв входять теплообмінники, у яких теплоносії в гарячому і холодному стані знаходяться по черзі в безпосередньому контакті з однією загальною поверхнею. Тепло починає накопичуватися в стіні, якщо вона контактує з гарячим носієм тепла і може віддаватися в ході контакту з холодним. Прикладом може послужити кауперна доменна піч.

Відповідаючи на питання про те, що таке теплообмінник, варто згадати і область його застосування. У першу чергу вони важливі в технологічному процесі переробки нафти, а також у нафтохімічних, хімічних, атомних, холодильних, газових і т. д. галузях людської промислової діяльності. Енергетика і комунальне господарство також не обходяться без них.

Залежність умов і конструкції

Відповідаючи на питання, що таке теплообмінник, важливо буде згадати про залежність його конструкції з умовами, в яких він застосовується.

Є апарати, які можуть включати в себе не тільки процес теплообміну, але і ряд суміжних явищ. Прикладом може служити фазове перетворення, під час якого можна спостерігати за конденсацією, випаровуванням і змішанням. Дані пристрої мають власні назви: конденсатор, градирня, випарник, що змішує конденсатор.

Відповідно до напрямку руху, теплоносії рекуперативного типу можуть підрозділювати на прямоточні, у разі паралельного руху в одному напрямку, і протиоточні. В останніх, при слідуванні паралельному зустрічному руху також спостерігається взаємний поперечний рух 2 середовищ, які взаємодіють між собою.

Види теплообмінників. Кожухотрубні теплообмінники

У декількох пунктах розглянемо коротку характеристику різних видів теплообмінників.

Теплообмінники кожухотрубного типу характеризуються наявністю труб, які приварюються до торця. У них знаходяться закріплені пучки інших труб. Найчастіше їх кріплення проводиться за допомогою ущільнення развальцовки, проте способи найчастіше залежать від матеріалу. Трубна решітка наділена кришками, що закриваються, з прокладкою, болтами та/або шпильками. Корпус оснащений штуцерами, за допомогою яких один з теплоносіїв прокладає собі шлях через простір між трубками. 2-й теплоносій за допомогою патрубка рухається по трубах. Багатоходові теплообмінники оснащені кришкою в корпусі і поруч перегородок, які підвищують швидкість руху носія теплоти. Збільшення показника тепловіддачі покращують за допомогою горібріння трубок, призначених для теплообміну.

Елементний теплообмінник включає в себе ряд компонентів, які представлені у вигляді найпростіших кожухотрубних теплообмінників, але з відсутніми перегородками. Сама конструкція досить важка і громіздка.

Занурений зміївиковий теплообмінник характеризується рухом теплоносіїв по змійовику, який занурили в простір бака з іншим носієм тепла в рідкій формі. Найчастіше їх використовують у невеликих установках, а сам апарат досить дешевий і простий у використанні.

Основні конструкції теплообмінників

Труба в трубі – теплообмінник, в якому всі окремі компоненти з ‘єднуються за допомогою патрубків і калачів. Внаслідок цього утворюється цільна система механізму. Найчастіше їх експлуатують в умовах наявності високого тиску.

Зрошувальний теплообмінник – тип пристроїв, які найчастіше використовують у ролі конденсаторів при виготовленні охолоджувальних установок. Це зміївік, утворений горизонтальними трубами, розміщеними у вертикально розташованій площині. Вони утворюють безліч секцій, розташованих паралельно по відношенню один до одного. Кожен ряд оснащений жолобом, який видавлює струменю охолоджуючої води на теплообмінний ряд труб. Частина рідини випаровується, а інша відкачується насосами.

Графітовий теплообмінник – тип пристрою, що використовується в умовах хімічно агресивного середовища. Найчастіше виготовляються вони з графітних блоків, просочених особливими смолами. Блок оснащують каналом для носія теплоти. Ущільнення блоків відбувається за допомогою використання прокладок з різних матеріалів.

Теплообмінники пластинчастого типу утворені набором пластин, які спочатку були відштамповані для створення хвилястої поверхні. Вони наділені поруч каналів, по яких рухається потік рідини. Цей теплообмінник вкрай просто виготовити і/або модифікувати. Він простий в очищенні і володіє високим коефіцієнтом теплопередачі, але в умовах високого тиску він застосовуватися не може.

Модифікації теплообмінників

Теплообмінники пластинчато-ребристого типу мають ряд загальних параметрів з пластинчастими апаратами, але їх система розділових плит включає в себе набір ребристих поверхонь – насадок, які кріпляться до самої пластини за допомогою застосування методу пайки в просторі вакууму. З боків знаходяться обмежувальні бруски, призначені для підтримки платівки. Іншими словами, в основі даної конструкції залягає матриця, цільно спаяна, а також вкрай міцна і жорстка. Вона будується за подобою стільникового принципу, а її працездатність може підтримуватися в умовах до сотні атм. і навіть вище. До подібних пристроїв були розроблені різноманітні насадки, що дозволяють підбирати геометрію каналу для будь-яких потоків і потреб. Головною гідністю таких пристроїв є їх компактність.

Теплообмінник горібренно-пластинчастого типу утворений тонкостінними оребренними панелями, які створюються з використанням методу високочастотного зварювання, а з ‘єднання їх відбувається по черзі з поворотом на дев’ яносто градусів. Найчастіше їх застосовують в ході утилізації тепла з газу, що відходить.

Спіральний теплообмінник включає в себе 2 спіральних канальця, що навиваються навколо перегородки, розташованої по центру. Для створення витків використовують рулонний матеріал. Основне призначення – охолодження і нагрівання рідин з високим показником в ‘язкості.

Деякі порівняльні дані

При виборі використання пластинчастого або кожухотрубного теплообмінника частіше люди вибирають перші, так як їх коефіцієнт передачі тепла набагато вище, ніж у традиційного кожухотрубного апарату. До того ж пластинчасті прилади володіють меншою площею.

Теплообмінники пластинчастого типу, що виготовляються за кордоном, оснащуються низкою засобів, що дозволяють їм працювати в автоматичному режимі за допомогою початкового налаштування і регуляції, а також вони оснащуються міцною арматурою. У подібних апаратах знижується величина теплоносія, який витрачається для нагріву води. Отже, це дозволяє знизити навантаження на мережевий набір насосів, а також зменшити кількість енергії, яка ними споживається.

В даний час з наростаючою популярністю починають виготовляти і використовувати гелікоїдні теплообмінні пристрої. Їх особливістю є профілювання трубок. Воно робиться для того, щоб приріст опору гідравлічної природи міг перевищити зростання віддачі тепла в разі застосування турбулізації потоків. Даний пристрій є досить дешевим у порівнянні з іноземними моделями, а його якість дуже висока. Щоб захистити механізм від корозії, для кожної трубної дошки застосовують напилення газотермічного типу.

Три згаданих у цьому пункті теплообмінника виготовляються, як правило, за допомогою використання сталі з високим показником корозійної стійкості і жароперміновістю. Однак, незважаючи на експлуатацію подібних матеріалів, структурні компоненти теплообмінників все одно можуть піддаватися корозії піттингового типу.

Охолодження двигуна

Система охолодження, що відповідає за процес обміну тепла в авто, є багатофункціональним засобом контролю температурного режиму. У машині таких систем може бути кілька, але в загальному вигляді всі вони відповідають за контроль одного і того ж явища, тільки в різних областях транспорту. Прикладом може служити нагрівання повітря в опалювальній або вентиляційній системі, охолодження мастил всередині системи, що відповідає за мастило, теплообмінник двигуна займається його охолодженням. Існує також система, що відповідає за зниження температури в турбонаддуві, тощо.

Автомобільні теплообмінники принципом роботи можуть між собою відрізнятися, що обумовлюється особливостями самої системи. На авто найчастіше використовують рідинні охолоджувальні прилади. Їхня перевага полягає в тому, що вони дозволяють рівномірно знижувати температуру мотора і володіють низькою шумовою продуктивністю. Якщо говорити про систему охолодження двигуна в цілому, то вона включає в себе величезну кількість деталей, серед яких: радіатор олійного типу, опалювальний теплообмінник, відцентровий насос, термостат, радіатор зниження температури рідин, а також розширювальний бак.

Процес промивання

Промивання теплообмінника – важливий процес, який варто виконувати регулярно, інакше несвоєчасне його очищення може призвести до виникнення проблем у роботі двигуна. Однак це, зокрема, стосується конкретного фрагменту загальної системи терморегуляції машини, а саме до радіатора.

Нормальна робота охолоджувальної системи, призначена для охолодження двигуна, не може здійснюватися вічно. Для забезпечення працездатності необхідно регулярно проводити профілактичні маніпуляції. Радіатор є пристроєм, який піддається частому і великому впливу бруду і пилу. Тому необхідно здійснювати періодичну промивку теплообмінника.

Причиною частого перегрівання авто може послужити наявність збоїв у роботі радіатора. Залежно від того, чи став він розбитим або забрудненим, можна вирішити дану проблему двома відповідними шляхами:

Щоб очистити радіатор зсередини, необхідно для початку видалити з нього антифриз, шляхом зливання. Важливо пам ‘ятати, що якщо речовина є чистою, то в проведенні даного процесу немає необхідності. Якщо ж рідина виявилася забрудненою, то слід влити в охолоджувальну систему воду без домішок. Далі потрібно завести авто і дозволити йому працювати протягом 15-25 хв., а потім воду слід злити. Операцію проводять багаторазово до моменту, поки рідина не стане чистою.

Промити теплообмінник слід ретельно. Посилення ефекту може досягатися використанням рідини з додаванням спеціальних чистячих засобів. Однак не слід вдаватися до зловживання ними, адже достатньо пари грамів. Використання надмірної кількості чистячих засобів може зашкодити системі, що відповідає за охолодження.

Після того, як автомобільний теплообмінник був промитий, з нього знову зливають воду з домішкою миючої речовини і заливають вже чисту і повторюють процедуру не менше п ‘яти разів. Неякісне видалення залишків мийних компонентів може негативно позначитися на радіаторі і призвести до утворення корозії. Щоб уникнути появи накипу, в рідину антифризу вливають різноманітні присадки, які наділені ^ розійними і змащуючими властивостями. Вони перешкоджають процесу утворення іржі, а також іншим видам відкладень всередині радіатора.

Не слід забувати і про те, що забивання радіатора зовні, наприклад пухом, вовною або пилом, також може призвести до перегріву автомобільного двигуна. Щоб вирішити цю проблему, зазвичай застосовують метод продування теплообмінника. Спочатку його відокремлюють від авто, а далі за допомогою використання звичайних міні-мийок або простим водяним струменем, що знаходиться під дією тиску, промивають і продувають. Не забувайте про те, що використання надмірної сили тиску може пошкодити радіатор. Намагайтеся обходитися без застосування хімічних засобів, які включають в себе агресивні кислотні складові.

На завершальному етапі очищення необхідно змінити рідину для охолодження і відкачати зайве повітря з простору системи. Повітря може утворюватися в ході заливки антифризу. Цей процес здійснити можна за допомогою відкриття кришки радіатора, а далі необхідно просто запустити двигун на деякий час (близько пари хвилин). Після того, як затори, утворені повітрям, покинуть внутрішню систему пристрою, слід додати антифриз і поставити кришку на місце, щільно її закріпивши.

Складності заміни деталі всередині авто

Призначення автомобільного теплообмінника також полягає в загальній системі кондиціонування машини. В даному випадку він відповідає за процес терморегуляції повітря в просторі салону. Це, переважно, пасивна деталь без будь-яких тонкощів, здійснити її зміну вже складніше, ніж зняти радіатор. Місце його розташування – між панеллю з приладами і перегородкою, а зовні він має схожість з радіатором, але з відсутньою горловиною. Існують різноманітні форми даної деталі, проте заміна теплообмінника, як правило, не становить особливих труднощів. Важливо дотримуватися при цьому обережності, оскільки в системі подібного пристрою циркулює вода, в яку можуть додавати антифриз – досить токсична речовина.

Знайти новий теплообмінник на “” Опель-Астру “” або на будь-яку іншу машину досить просто: у Мережі величезна кількість інтернет-магазинів, які надають послуги з продажу запчастин. На них можна вибрати необхідну модель і вид пристрою, а далі просто оформити замовлення.

Щоб знайти, наприклад, теплообмінник на “Астру” “б/у, також можна звернутися в пункти розбирання відповідної моделі машини. Тут людині надається самостійне право вибору необхідної моделі, безпосередньо наживо. Його можна купити відразу або замовити. Оскільки на таких розбірках теплообмінники та інші деталі старі, це дозволить вам заощадити гроші в разі гострої нестачі капіталу. Не варто нехтувати цією послугою, оскільки часто тут можна знайти оригінальну запчастину, що нічим не поступається новою.

В даний час пункти розбирання авто займаються одночасно великою кількістю обслуговування різних марок транспортних засобів, так що тут завжди можна знайти теплообмінник на шевроле, жигулі, пежо і т. д. Найчастіше подібні точки можна знайти в розташуванні приватної майстерні, гаражах, ряді складських приміщень і ангарах. Купівля такого пристрою у фірмовому магазині коштуватиме дорожче, але й виключає шанс купівлі неякісної продукції. Однак, незалежно від вашого вибору місця покупки, надати заміну краще фахівцям. Особливо в тому випадку, якщо ви не впевнені у власних силах і достатньому розвитку навички. Незалежно від того, потрібно вам поставити або змінити теплообмінник на опелі або форді, в спеціалізованих майстернях вам допоможуть вирішити дану проблему швидко і якісно.

Пара слів про прокладку

Заміна теплообмінника на особистому авто іноді може і не проводитися. Залежить це від того, в чому конкретно проблема.

Якщо в машині з ‘являється неприємний запах після їзди по дорогах, а особливо по мокрому або вкритому реагентами асфальту, то варто звернути увагу на можливе протікання внутрішньої прокладки, розташованої з боку катколектора. Там можна виявити великий шар бруду і мастил. Якщо при цьому, під кришкою клапана емульсія відсутня, то це вказує на протікання олії в антифриз, причому лише в одному напрямку. Це рівносильне явище для більшості марок авто, починаючи з Daewoo і закінчуючи опелем. Прокладки теплообмінника також підлягають заміні. Не завжди слід вдаватися до крайніх заходів з його видалення і встановлення нового, адже іноді достатньо буде просто змінити саму прокладку.

Принцип роботи бітермічного теплообмінника

Теплообмінники структурою бувають різні. Трубчасті, пластинчасті, ребристі та інші.

Бітермічний теплообмінник забезпечує нагрівання теплоносія опалювальної системи та проточної води гарячого водопостачання безпосередньо в камері згоряння котла.

Пристрій є за конструкцією «трубу в трубі» з паралельними потоками. Бітермічний теплообмінник у розрізі нагадує трубку у вигляді змійовика, розділену на секції. На зображенні показаний теплообмінник, а також його розріз у місці, де начитуються труби з теплоносієм та решітка, що теплознімають.

Труба теплообмінника розділена на два простори, а мідні трубки спаяні між собою у трьох точках.

Також існують бітермічні теплообмінники, в яких внутрішня труба (ГВП) має форму двох окремих овалів, такі теплообмінники набагато надійніші.

Котли з бітермічним теплообмінником звичайно ж бюджетніші. Однак, ми не рекомендуємо встановлювати котел з бітермічним теплообмінником в умовах роботи котла з твердою, насиченою солями водою. Солі активно відкладаються в нижній частині теплообмінника, викликають підкипання теплоносія, що ще більше активізує процес відкладення солей, що може незабаром призвести до поломки теплообмінника, закупорки трубок.

Щоб уникнути цих проблем, рекомендуємо не використовувати котел у режимах, коли може відбуватися «підкипання» в нижній частині теплообмінника, використовувати спеціальні фільтри для води, системи зниження жорсткості. Варто зауважити, що деякі сучасні котли майже невразливі до соляних відкладень завдяки підвищеній швидкості струму води в теплообміннику, гвинтоподібної системи циркуляції, яка запобігає підкипанню.

Також заборонено етиленгліколь як теплоносій у системах з бітермічним теплообмінником, адже відкладення, які він викликає, практично не видаляються.

До мінусів даного типу котлів можна віднести низьку потужність у режимі роботи ГВП (достатньо на 1-2 точки водорозбору). Також перші 3-4 секунди вода ГВП матиме температуру контуру опалення (до 80-90 оС), через що ми рекомендуємо перші 1-2 метри системи ГВП робити сталевими.

Промивання теплообмінника від соляного відкладення здійснюється сервісними службами за допомогою спеціальної апаратури та кислотних розчинів. Більшість бітермічних теплообмінників спокійно витримують 1-3 промивання. Далі слідує заміна.

Як працює роздільний теплообмінник у газових котлах?

Система з роздільним теплообмінником складається з основного теплообмінника (трубка з припаяними теплознімними пластинами), триходового клапана та набірного, пластинчастого теплообмінника ГВП. Така система буде більш стійкою до відкладення солей завдяки простій формі внутрішнього перерізу, а також тому, що контур ГВП працює на менших температурних діапазонах, повністю відсутнє підкипання.

Також внутрішній контур є закритим, завдяки чому не спостерігається відкладення солей.

В Україні саме роздільним теплообмінником для ГВП оснащується більшість газових котлів. Такі визнані торгові марки як Vaillant, Protherm, Bosch не випускають на український ринок котли з бітермічним теплообмінником, щоб уникнути надмірних поломок, пов’язаних з неправильним вибором котлів, встановленням їх у системи із жорсткою водою.

Підіб’ємо підсумки: що вибрати бітермічний теплообмінник або роздільний?

Вибір опалювального котла побудованого на основі бітермічного або роздільного теплообмінника – звичайно суто індивідуальний. Але варто розглянути обидві сторони медалі:

• Вартість газових котлів із бітермічним теплообмінником – нижча. Загалом на 25-30%.
• Габарити пристрою безпосередньо залежить від комплектуючих котла. Завдяки будові – бітермальний теплообмінник дозволяє виготовляти котли невеликих розмірів, що так важливо для квартир.
• Перші порції гарячої води мають температуру контуру опалення, а це буває і 70 і 80 С. З одного боку це означає, що бітермічний теплообмінник швидко може нагріти воду, але з іншого боку є висока ймовірність термального опіку, тобто. можна ошпариться. Роздільний теплообмінник найкраще регулює температуру, проте до нього потрібен триходовий клапан, що підвищує вартість самого котла.

Мабуть, на цьому список плюсів бітермічного теплообмінника закінчено.

З недоліків подвійного теплообмінника можна віднести такі:

• За рахунок своєї конструкції обслуговувати теплообмінник вкрай складно. Більше того, дуже часто ремонт бітермічного теплообмінника практично неможливий. А заміна обійдеться орієнтовно 40% від вартості самого газового котла.

• Бітермальний теплообмінник більш схильний до утворення накипу. Виходячи з цього, до води в контурі опалення пред’являється особлива вимога. В ідеалі використовувати спеціальні магістральні фільтри для пом’якшення води. Актуально практично для всієї території України.

• У період, коли бітермічний теплообмінник забитий накипом – користувач «відчує» ряд проблем – робота котла стає шумною (з’являються стуки), низька ефективність котла (споживання газу не дає заявленої теплової потужності), підвищення тиску в опалювальній системі.

Проаналізувавши та зваживши всі плюси та мінуси, ви вирішили купити котел з бітермічним теплообмінником?

Пропонуємо до перегляду наступну модель котла з бітермічним теплообмінником

• Теплова потужність 20 кВт. Продуктивність по ГВП – 10 літрів за хвилину.
• Матеріал теплообмінника бітермічного – мідь. У комплект поставки входить коаксіальний димар.
• Є можливість підключення терморегулятора. Виготовляють та збирають котли Демрад у Туреччині, під контролем всесвітньо відомого бренду Вайллант.

Ніколи в житті так не робіть: чому не можна заварювати один і той самий чайний пакетик два рази поспіль

Заварювання чаю в прохолодну погоду – саме те, що потрібно кожному з нас взимку або під час зимової пори, але мало хто знає, чому не можна заварювати один чайний пакетик два рази.

Досить популярною практикою є заварювання одного чайного пакетика двічі. Мовляв, смак не втрачається і одного чайного пакетика вистачає на кілька застосувань без шкоди для здоровʼя, але така думку хибна і робити так зовсім не рекомендується. Заварювання чайного пакетика двічі може вплинути на якість та смак напою з кожним наступним заварюванням. Редакція сайту Добрі новини зʼясувалв кілька причин, чому це може бути не бажаним.

Під час першого заварювання в чайному пакетику відбувається вивільнення ароматів та розчинення речовин, які впливають на смак. Повторне заварювання може призвести до того, що ці речовини вже не вивільнюватимуться настільки ефективно, і чай може виглядати та смакувати менш насичено.

Під час першого заварювання у чайному пакетику можуть вивільнюватися корисні речовини, такі як антиоксиданти та флавоноїди. Повторне заварювання може призвести до того, що ці речовини вже не будуть так ефективно розчинятися у воді.

Під час першого заварювання багато бактерій та інших мікроорганізмів може бути убито завдяки високій температурі води. При повторному заварюванні ця дія може бути менш ефективною, що може збільшити ризик зараження.

Загалом, для отримання найкращої якості чаю рекомендується заварювати кожен пакетик тільки один раз. Якщо ви хочете використовувати чайний пакетик повторно, краще обмежте це одним або двома додатковими заварюваннями і врахуйте, що смак та аромат можуть бути менш виразними.