Компанія OPEKS Energysystems в Україні

Що таке теплообмінник?

теплообмінникТеплообмінник – це технічний апарат, який можна виявить у своєму власному будинку або квартирі. Опалювальна «батарея», конденсатор і випарник побутового холодильника або кондиціонера, автомобільний радіатор – найближчі приклади теплообмінних пристроїв, з якими людина стикається в повсякденному житті. І набагато частіше і многообразніше, ніж у побутовій техніці, теплообмінники застосовуються в різних галузях промисловості і господарства.

По науковому -  теплообмінником називається теплотехнічний апарат, призначений для організації спрямованого обміну тепловою енергією між двома різними, обов'язково рухомими середовищами (теплоносіями), маючими між собою різницю температур. Теплообмін може відбуватися: між рідиною і рідиною, газом і газом, рідиною і газом.  Метою спрямованого теплообміну є -  нагрівання одним теплоносієм іншого (підведення тепла в нагрівачах)  і охолодження (відвід тепла в охолоджувачах). Відповідно, теплоносії у напрямку теплової передачі розрізняються на нагріваючі і нагріваємі або на охолоджуючі і охолоджувані середовища.

Переважна більшість теплообмінних апаратів з рухомими середовищами працює за принципом рекуперації тепла, коли обидва теплоносія, які беруть участь у направленому теплообміні, розділені між собою теплопередаючої поверхнею. Принцип роботи рекуперативних теплообмінників наступний: рухаючись по своїм роздільним каналам, середовища направлено обмінюються тепловою енергією від більш гарячого теплоносія до більш холодного, через загальну поверхню контакту. На противагу рекуперативним пристроям, існують ще регенераційні теплообмінники, де нагріваючий (охолоджуючий) і нагріваємий (охолоджуваний) теплоносії контактують з теплопередаючей поверхнею по черзі.

Висока ефективність теплообмінників забезпечується правильним добором їх конструкції, матеріалів, виготовлення (товстостінних зміцнених, жароміцних, хімічно стійких і т. д.), збільшенням площі теплообміну за рахунок профілювання і рифлення прохідних каналів, і т. д. Підвищити коефіцієнт корисної дії теплообмінних апаратів дозволяє застосування приладів регулюючої автоматики, які покликані забезпечити їх роботу на оптимальних режимах.

Сфери застосування теплообмінних апаратів

Області застосування теплообмінників-різноманітні: теплообмінник купити

  • системи опалення, гарячого водопостачання і кондиціонування повітря або води, застосовувані в побуті, комунальному господарстві, на техніці та на виробництві;
  • важка індустрія і машинобудування – в системах відведення тепла з робочої області (зони) або навпаки, для її підігріву, у системах рекуперації теплової енергії відпрацьованих газів і т. д.;
  • хімічна промисловість – при створенні необхідних температурних умов для проходження хімічних реакцій і фазових переходів;
  • харчова промисловість та складське господарство – при створенні температурних умов, необхідних як для виробництва продукції, так і її зберігання.

Типи теплообмінників

теплообмінник ціна

За конструкціэю рекуперативні теплообмінники бувають двох основних типів:

  • Кожухотрубні, в яких прохідні канали для рухомих середовищ, що беруть участь у теплообміні, утворені трубчастими елементами. При цьому труба або група труб для проходження одного теплоносія розміщуються всередині іншої труби – кожуха, по якій проходить інший теплоносій. Перевагами кожухотрубних теплообмінників є простота у виготовленні і низька вартість, можливість застосування товстостінних матеріалів, для забезпечення роботи при високих робочих тисках і температурах, існують розбірні моделі з можливістю демонтажу пучка труб для обслуговування і ремонту. З недоліків слід зазначити порівняно низькі коефіцієнти теплопередачі і, як наслідок, велику площу поверхні теплообміну, за рахунок чого кожухотрубні апарати відрізняються великими габаритами і масою.
  • Пластинчасті, у яких теплообмін між двома середовищами ведеться через контактні поверхні – пластини, виготовлені з корозійностійких сталей. Найчастіше такі пластини, ущільнені прокладками, пайкою або зварюванням і утворюють замкнуті прохідні канали для теплоносіїв. Пластинчасті теплообмінники, в порівнянні з кожухотрубними, характеризуються високою турбулентністю середовищ в каналах, високими коефіцієнтами теплопередачі, здатні при тій же площі теплообміну, що і кожухотрубні теплообмінники, передати велику теплову потужність. Ефективність пластинчастих теплообмінників, на сьогоднішній день, вважається найвищою.

Різновиди кожухотрубних теплообмінників

  • Класична кожухотрубная конструкція – група теплообмінних труб для одного теплоносія знаходиться всередині кожуха, по якому рухається інший теплоносій;
  • «труба в трубі» - спрощений варіант, коли всередині однієї провідної труби знаходиться інша провідна труба. Конструкція дуже проста і дешева для реалізації, але володіє невисокою ефективністю теплообміну;
  • гелікоідні – покращена (інтенсифікована) конструкція, в якій застосовуються профільовані (накаткою гелікоїдних канавок) провідні трубки, а також ребра гелікоїдного профілю, наварені всередині кожуха. За допомогою гелікоїдних профілів всередині труб створюються завихрені потоки, що поліпшують умови теплообміну. За ефективністю, гелікоїдні теплообмінники наближаються до пластинчастих.

Різновиди пластинчастих теплообмінників

теплообмінники Україна

  • Розбірні, складаються з набору теплообмінних пластин разом з ущільнювальними полімерними прокладками, які утворюють замкнуті канали для теплових і тепловідвідних середовищ. Поєднують в собі високу ефективність теплообміну, доступність для обслуговування (очищення), здатність до модифікації (шляхом додавання або зменшення кількості пластин).
  • паяні, в яких пластини зібрані в єдиному замкнутому (запаяному) корпусі, де за допомогою термовакуумной пайки (міддю або нікелем) вони ущільнюються не прокладками, а паяними швами, і утворюють стільникову структуру з роздільними каналами для циркуляції обох теплоносіїв – нагріваючого і нагріваємого. Завдяки відсутності полімерних прокладок, паяні теплообмінники мають більш широкий діапазон робочих температур, тисків і робочих середовищ (у тому числі можуть працювати з фреонами). Але, паяні теплообмінники є умовно нерозбірними, через що можуть очищатися виключно хімічним промиванням. З цієї причини вони можуть працювати тільки з дуже чистими середовищами, що не допускають утворення внутрішніх відкладень.
  • зварні (кожухопластинчатые). Принцип їх будови і роботи приблизно той же, що і у паяних, але застосовуються вони для набагато великих теплових потужностей, робочих температур і тисків. Їх пластинчато-стільникова структура утворюється зібраними в пакети гофровано-профільованими пластинами, скріпленими і ущільненими зварними швами, які істотно міцніше паяних. Як правило, зварна пластинчато-стільникова структура поміщається в розбірний герметичний корпус (кожух), який служить для організації перехресних потоків робочих середовищ, і дозволяє здійснювати доступ для обслуговування.

Для сильно забруднених теплоносіїв широко застосовуються інші типи теплообмінників, такі як:

  • спіральні, в цих теплообмінниках роздільні прямокутні канали для руху середовищ утворюються двома сталевими аркушами великої протяжності, де купити теплообмінникпривареними до центрального колектора, і завитим навколо нього по спіралі. При формуванні спіралі можна змінювати ширину каналу між листами для проходу середовищ залежно від виду середовищ, що беруть участь в процесі теплообміну. Вся ця спиралевидная конструкція поміщається в розбірний циліндричний корпус-кожух. Спіральні теплообмінники володіють найбільшою контактною площею теплообміну, і застосовуються в ситуаціях, коли теплоносії володіють великою в'язкістю, здатністю середовищ до блокування каналів інших типів теплообмінників зваженими м'якими частинками або високо забрудненими твердими механічними частинками.

окремо застосовуються конструкції теплообмінників, в яких тільки одне середовище циркулює по замкнутому каналу, а друге середовище її відкрито омиває або обдуває. Такі типи теплообмінників відрізняються простотою організації теплообмінних процесів, але одночасно з цим, володіють і низькою ефективністю теплообміну, конструкційної громіздкістю. До таких теплообмінних апаратів відносяться:

  • занурювальні, коли нагріта трубка – змійовик занурюється у відкриту ємність (ванну) з холодоагентом;
  • зрошувані, коли система труб зрошується струменями вільно стікаючої рідини;
  • канальні калорифери, обдуваються потоком повітря. Звичайний опалювальний або автомобільний радіатор, випарник і конденсатор холодильника – якраз такого типу.

титан для теплообмінника

залежно від матеріалу, теплообмінні апарати можуть виготовлятися:

  • з вуглецевої сталі - для хімічно пасивних (неагресивних) середовищ, таких, як нафтопродукти, або дуже брудних середовищ, які вимагають частого обслуговування, для здешевлення обладнання;
  • з нержавіючої сталі – для хімічно активних середовищ, харчової промисловості, роботи в широкому діапазоні робочих температур і тисків. Високолеговані нержавіючі сталі можуть працювати навіть з концентрованими кислотами.
  • з алюмінію – за необхідності досягти конструкційної легкості;
  • спеціальних жароміцних або холодостійких сплавів – для застосування у високотемпературній або кріогенній техніці;
  • з титану – для застосування з хімічно агресивними середовищами сольового складу (наприклад, морською водою);
  • з графіту – для застосування з хімічно-агресивними середовищами кислотного складу (зазвичай - в технологічних процесах виробництва промислових кислот).

Основні технічні характеристики теплообмінників

Основним інтегральним технічним параметром теплообмінника є його теплова потужність, яка виражається в здатності, при заданих умовах роботи, передати за одиницю часу певну кількість теплової енергії від одного теплоносія до іншого. Теплова потужність залежить від коефіцієнта теплопередачі, площі теплообміну і середньо логарифмічної різниці температур між теплоносіями. Чим вище коефіцієнт теплопровідності, тим вище ефективність теплообмінного процесу. Для підвищення коефіцієнта теплопровідності теплообмінника інженери-конструктори йдуть на всілякі хитрощі: від розробки спеціальних профілів, які забезпечують високу турбулентність середовищ усередині каналів, зменшення площі їх перетину, з метою підвищення швидкостей теплоносіїв.

Інші важливі технічні характеристики теплообмінників:

  • різниця вхідних температур теплоносіїв, яка, поряд з площею теплообміну, також визначає інтенсивність теплообміну в пристрої. Чим більше різниця вхідних температур, тим вище інтенсивність теплообміну між ними.
  • робочий і максимальний тиск теплоносіїв. Його збільшення досягається застосуванням більш міцних і товстостінних матеріалів, посиленням з'єднань і ущільнень.
  • робоча і максимальна температура теплоносіїв – визначає умови роботи і температурну стійкість теплообмінника. Для її збільшення застосовуються жаростійкі матеріали і ущільнення.
  • швидкість проходження теплоносія через теплообмінник. Будучи функцією від робочого тиску, площі перерізу провідних каналів і гідро- (газо-) динамічного опору системи, цей показник визначає час контакту середовищ для проведення теплообміну, і в кінцевому підсумку – його ефективність.
  • різниця температури середовища на вході в теплообмінному апараті і на виході з нього. Цей параметр також є інтегральним, і характеризує загальну ефективність процесу теплообміну, який відбувається в теплообміннику. Чому різниця температур теплоносія на вході в пристрої і на виході з нього більше, тим його ефективність – вища;
  • ступінь хімічної (корозійної) стійкості теплообмінника – визначається хімічним складом робочих середовищ, і застосовуваних конструкційних матеріалів.

Важливі експлуатаційні характеристики теплообмінників:

  • гідравлічний або газодинамічний опір – визначає рівень енергетичних витрат, необхідних для прокачування теплоносія через теплообмінник.
  • габаритні розміри і маса – впливають на можливість і умови транспортування, монтажу, розміщення за місцем і експлуатації теплообмінної апаратури.
  • наявні умови доступу для обслуговування та ремонту.

Розрахунок теплообмінників

купити теплообмінник в УкраїніВиробничі та господарські умови застосування теплообмінних апаратів досить різноманітні. Залежно від конкретних умов, вони можуть відрізнятися:

  • розв'язуваними завданнями – для відводу, або підведення теплової енергії;
  • необхідною кількістю тепла, підлягаючому відводу чи підводу (тепловою потужністю);
  • характеристиками теплоносіїв – агрегатним станом (рідина або газ) , по щільності і в'язкості, робочих температур і тиску, їх хімічною активністю.

Виходячи з цих відмінностей, у кожному конкретному випадку застосування теплообмінного обладнання потрібен його інженерний (теплотехнічний)  розрахунок.

Розрахунок теплообмінників та їх підбір з наявних типових конструкцій виконують інженери-теплоенергетики нашого підприємства, використовуючи програмні комплекси, що забезпечують високу точність визначення параметрів теплообмінного обладнання. Для розрахунку будь-якого типу теплообмінника необхідні наступні вихідні дані:

  • потужність
  • масові витрати теплоносіїв;
  • температура середовищ на вході і виході в апарат;
  • гідравлічний або аеродинамічний опір;
  • максимальний робочий тиск теплоносіїв;
  • максимальна робоча температура

Результатом розрахунку теплообмінного апарату є визначення необхідної площі теплообміну і масогабаритних характеристик. Площа теплообміну може прийматися з запасом поверхні 10-15% для забезпечення додаткового резерву потужності.

Основні виробники теплообмінників

На ринку представлений досить широкий вибір теплообмінних апаратів різного призначення і конструкції, виготовленням яких займаються численні виробники. Але серед них є ряд виробників, продукція яких зарекомендувала себе з найкращого боку і користується популярністю у споживачів. До такого переліку найбільш популярних виробників (торговельних марок) слід віднести:

  • OPEKS Energysystems (ОПЕКС Енергосистеми) – міжнародна компанія з представництвами у різних країнах колишнього Союзу, виробляє і поставляє широкий спектр теплообмінних апаратів – пластинчасті розбірні, зварні, спіральні, кожухотрубні, титанові і графітові, калорифери, утилізатори та ін;
  • SWEP – шведська компанія, виробник якісних і дуже популярних паяних теплообмінників;
  • TRANTER – глобальна корпорація зі штаб-квартирою в США, один з найбільших виробників розбірних пластинчастих, кожухопластинчатих, компактних зварних теплообмінників з фабриками розташованими в різних регіонах світу, основне виробництво в США і Швеції;
  • Alfa-Laval – це один з перших розробників пластинчастих теплообмінників, виробляє різні теплообмінники у ціновому сегменті вище середнього;
  • Sondex – датська компанія, яка нещодавно була придбана іншою датською компанією Danfoss для розширення своєї присутності в сегменті теплопостачання;
  • Funke – німецька компанія, спочатку спеціалізувалася на виробництві трубчастих теплообміників, на початку 2000-х почала виробляти пластинчасті теплообмінники;
  • APV – датська компанія, виробник пластинчастих теплообмінників та насосів для промислових завдань;
  • GEA – німецька компанія, виробляє широку гаму теплообмінного обладнання, має окремий великий підрозділ з випуску вентиляційного обладнання.

Весь каталог обладнання