Akva-tehnik.ru

Отделка дома своими руками
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типы и свойства теплообменников для котлов

Теплообменники в настенных газовых котлах, основные виды и назначения

Теплообменник в газовых котлах выполняет основную функцию устройства, а именно — нагрев теплоносителя. Модель теплообменника и его тип определяет конструкцию устройства, а также специфику его применения.

Теплообменники, которые можно встретить в газовых настенных котлах, обычно систематизируют подобным образом:

первичные, в которых теплопередача происходит от газа к жидкости;вторичные, в которых тепло передается от жидкости (теплоноситель) к жидкости (силуэт ГВС);совмещенные (битермические), в которых происходит двойственный теплообмен от газа к теплоносителю и от теплоносителя к санитарной воде.

Первичный теплообменник представляет собой медную трубу, изогнутую в форме змеевика в одной плоскости, на которой находятся медные пластины. Поверхность первичного теплообменника покрыта защитным слоем для охраны от коррозии. В зависимости от длины трубы и числа ребер определяется его мощность. По конструкции первичные теплообменники идентичны, но отличаются мощностью, габаритными размерами и методом подключения труб. На процесс теплообмена значительно влияют засорение пластин теплообменника грязищею и копотью, а также отложение солей жесткости и грязи внутри теплообменника.

Отложение солей жесткости и грязи внутри теплообменника значительно снижают теплообмен из-за уменьшения теплопроводности стенок теплообменника и нарушения циркуляции теплоносителя. Следственно в регламентных сервисных работах сервисного сервиса непременна проверка состояния пластин и стенок теплообменника. По этой же причине непременным условием при вступлении в эксплуатацию котла является присутствие фильтра в системе отопления.

Вторичные теплообменники (либо теплообменники ГВС) — объединенные между собой пластины из тонкой нержавеющей стали. Они установлены в котлах BAXI (серия LUNA-3 Comfort), Protherm (серия Пантера), Navien (серия Ace TURBO), Electrolux (серия Hi-Tech). Вследствие крупной площади теплообмена и высокой теплопроводности пластин обеспечивается нужный теплообмен, даже невзирая на высокую скорость потока теплоносителя. Из-за скорости потока вторичный теплообменник не подвержен рискам отложения солей жесткости на своих стенках. К конструктивным особенностям пластинчатых теплообменников ГВС дозволено отнести направление потоков теплоносителя и холодной воды, которые, как водится, направлены насупротив друг другу. Мощность пластинчатого теплообменника зависит от числа пластин, спаянных между собой. Чем огромнее пластин, тем огромнее площадь теплообмена и тем выше мощность. Битермические теплообменники совмещают в себе два силуэта: отопления и жгучего водоснабжения. Они установлены в котлах BAXI (серия Main Four), BAXI (серия MAIN 5) и Electrolux (серия Basic).

Конструктивно битермический теплообменник представляет собой коаксиальную трубу (трубу в трубе), на поверхности которой напаяны медные пластины — ребра теплообменника. Внутренняя труба теплообменника предуготовлена для санитарной воды ГВС, а наружная — для теплоносителя системы отопления.

Во время работы в режиме отопления тепло от сгораемых газов передается непринужденно теплоносителю. Когда котел работает в режиме ГВС, тепло сгораемых газов передается теплоносителю, а после этого силуэту ГВС; при этом циркуляция в силуэте отопления должна быть остановлена.

Использование битермического теплообменника в котле устраняет надобность в дополнительных гидравлических узлах: трехходовом клапане и вторичном теплообменнике. Это снижает стоимость котла и повышает безопасность его работы. Недостатком этого теплообменника является то, что теплопередача в режиме работы жгучего водоснабжения ограничена. Соответственно, число приготовляемой жгучей воды ниже, чем в котлах с двумя теплообменниками. Помимо того, не рекомендуется применять котлы с битермическими теплообменниками в тех районах, где вода содержит повышенное число солей жесткости. Это обусловлено тем, что из-за большого перепада температур в силуэтах отопления и ГВС процесс отложения солей происходит больше насыщенно.

Читайте так же:
Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

В завершение скажем несколько слов о теплообменниках с повышенной емкостью. Они установлены в котлах VIP-класса, скажем, BAXI (серия LUNA-3 Comfort). По конструкции они представляют собой бойлер емкостью на 6-8 л, внутри которого фактически по каждому объему размещен медный змеевик. Указанные теплообменники еще называют мини-бойлерами. Через стенки мини-бойлера проходит силуэт ГВС, а по змеевику — силуэт теплоносителя.

Превосходства данного теплообменника в том, что вследствие огромному объему теплоносителя в теплообменнике во время метаморфозы температуры и скорости потока воды ГВС сглаживаются пульсации температуры воды на выходе котла. Другими словами, на выходе из котла неизменно обеспечивается жгучая вода стабильной температуры само­стоятельно от прыжков температуры воды на входе и метаморфозы напора воды. Помимо того, теплообменник с повышенной емкостью разрешает применять функцию «стремительного старта», что обеспечивает жгучую воду заданной температуры сразу позже включения крана.

Таковы основные виды теплообменников, которые используются в газовом отопительном оборудовании. Верим, что данный короткий экскурс совместно с опубликованными в предыдущих выпусках журнала статьях (о газовом и трехходовом клапанах, датчиках) поможет огромнее узнать об особенностях конструкции газовых котлов.

Типы и свойства теплообменников для котлов

Прямая передача тепла от сгорающего топлива теплоносителю невозможна. В отопительных котлах она выполняется за счет работы специального устройства. Это теплообменник для газового котла. От его конструкции и материала зависит срок службы аппарата и его КПД.

Основная функция теплообменника для котла

На горелку котла подают газ и воздух для сжигания. Газ горит, выделяя тепло, продукты сгорания выводятся вовне. Источник тепла в этом случае – элемент неподвижный.

Теплоноситель – вода или антифриз – поступает в теплообменник. Это устройство, которое обеспечивает теплообмен между двумя средами с разной температурой. Последний размещается в камере сгорания над горелкой. Вода, двигаясь по теплообменнику, нагревается и подается в трубы отопления. Чаще всего устройство имеет вид набора пластин или трубок. Чем больше его рабочая поверхность, тем лучше и быстрее нагревается вода.

Материал изготовления

Изготавливают теплообменник для котла из материалов прочных, хорошо проводящих тепло, не склонных к коррозии и достаточно устойчивых к давлению. Поскольку приходится учитывать и стоимость материала, выбор невелик.

Сталь

Это самый доступный материал. Сталь очень прочная, но хорошо поддается обработке. Цена невелика. Плюс такого варианта – стойкость к высокой температуре. Сталь пластична и при нагреве не покрывается трещинами, не деформируется даже на участках, контактирующих с горелкой.

Стальной теплообменник на твердотопливный или газовый котел склонен к коррозии. Вода внутри трубок и продукты сгорания в камере котла разрушительно действуют на материал. Это сказывается на долговечности. Модель из стали много весит, это приводит к дополнительному расходу топлива на прогрев самого элемента.

Теплообменник из нержавеющей стали устойчив к коррозии и служит не менее 50 лет.

Чугун

Материал гораздо устойчивее к коррозии чем сталь, не боится ржавчины и действия кислотных ангидридов. Срок эксплуатации достигает 50 лет. Однако чугун – сплав хрупкий, под действием температуры может растрескиваться. Чтобы избежать повреждений, чугунный трубчатый теплообменник необходимо промывать: если используется обычная вода, то 1 раз в год; если антифриз – то 1 раз в 2 года; если дистиллированная жидкость – 1 раз в 4 года.

Читайте так же:
Линейка и характеристики газовых котлов Мимакс

Вес элемента из чугуна еще больше, поэтому на нагрев приходится тратить больше топлива и времени.

Медь – благородный металл, не подверженный никаким видам коррозии. Она химически инертна, отлично переносит давление. Медь лучше проводит тепло, поэтому для нагрева самого элемента и протекающей жидкости требуется меньше топлива. Вес медной модели невелик, размеры компактны при очень развитой рабочей поверхности.

Недостаток – высокая цена. Также медный теплообменник слишком чувствителен к нагреву до высоких температур. Чаще встречается у котлов от зарубежных изготовителей.

Классификация теплообменников

Газовые котлы могут выполнять несколько функций. Главная – обогрев жилища. Однако двухконтурные модели также нагревают воду для разных бытовых нужд: от мытья посуды до ванной. По этому признаку и различают теплообменники.

Первичные

Обслуживает систему отопления. Представляет собой трубу с довольно большим диаметром, изогнутую в виде змеевика в одной плоскости. Чтобы увеличить рабочую поверхность устройства, здесь же размещают пластины разного размера.

Первичный теплообменник подвергается самым высоким нагрузкам. Извне на него действуют продукты сгорания – копоть, грязь, кислотные ангидриды, изнутри – соли, растворенные в теплоносителе. Чтобы снизить износ, деталь покрывают краской и обрабатывают антикоррозийными составами.

Лучший вариант – теплообменник из нержавейки или меди, так как он не подвержен ржавлению и не боится отложения солей.

Вторичные

Такой теплообменник нагревает жидкость для горячего водоснабжения. Температура его нагрева меньше, но и нагревать воду для бытовых нужд выше +60 С не стоит. Чаще всего это пластинчатая конструкция: собирается из множества пластин с выдавленными ходами, по которым циркулирует водопроводная вода. Многоходовые модели более эффектны, так как в пределах одной пластины жидкость несколько раз меняет направление, то есть находится в ней дольше и прогревается лучше. Изготавливают его из стали, меди, алюминия.

Битермические

Представляет собой вставленные друг в друга 2 трубы. По внутренней перемещается теплоноситель, по внешней – вода для ГВС. Жидкость для отопления нагревается в камере сгорания и частично отдает тепло воде для бытовых нужд.

Конструкция гораздо дешевле. Но хотя вода здесь нагревается быстрее, ее объем ограничен. Кроме того, битермический теплообменник очень чувствителен к качеству воды и намного быстрее загрязняется. Чистить прибор недостаточно. Чтобы предотвратить быстрое засорение и вывод из строя, необходимо установить на входе фильтры для воды.

Очистить совмещенный теплообменник как обычный отдельный не удается. При больших отложениях соли или засорении элемент придется поменять.

Критерии выбора

При выборе устройства учитывают назначение – в данном случае это нагрев теплоносителя, и тип среды – пар, воду, антифриз. Газовый котел обычно работает с водой, но бывают исключения.

Остальные критерии выбора:

  • Температура теплоносителя на входе и выходе – необходимо рассчитать, какое количество тепла должен получать потребитель. Исходя из этих данных вычисляют мощность теплообменника.
  • Допустимые потери по давлению – давление воды во время прохождения по теплообменнику снижается. Если оно падает слишком низко, не удается создать столб горячей воды достаточной высоты.
  • Максимальная рабочая температура – на горелке достигает 600–700 С. Такую температуру выдерживает чугунный и стальной теплообменник, медный с некоторым трудом. Алюминиевую модель использовать запрещается.
  • Максимальное рабочее давление – не ограничивает выбор конструкции или материала.

Значимым параметром оказываются габариты. При одинаковой эффективности кожухотрубный теплообменник занимает площадь в 3–4 раза больше, чем пластинчатый.

Правильная эксплуатация

Транспортировка, монтаж и эксплуатация теплообменного устройства подробно описаны в инструкции:

  • Теплообменник в аппарате размещают так, чтобы к нему был свободный доступ для осмотра и ремонта.
  • Запуск выполняют при стабильных показателях давления и температуры. Нельзя повышать температуру быстрее, чем на 10 градусов в минуту или увеличивать давление больше, чем на 10 бар в час.
  • При заполнении водой воздушные клапаны и вентили за теплообменником остаются открытыми. После запуска насоса их закрывают. Таким образом добиваются стабильного давления.

Чтобы избежать отложения солей, на водопроводную трубу перед входом котел ставят фильтр.

Возможные неисправности

Большинство неполадок требует вмешательства специалистов. Некоторые может устранить и пользователь:

  • Снижение давления – если вызвано загрязнением, достаточно почистить теплообменник. При неправильном подключении к сети нужно сверить подсоединение с чертежом в инструкции.
  • Снижение КПД – при механическом загрязнении устройство промывают. Если причина в накоплении масла, некондиционных газов, устанавливают дополнительные устройства для их вывода.
  • Протечка – чаще всего вызвана разложением уплотнителей. Их заменяют.
  • Смешение рабочих сред – возникает при коррозии пластин или трубок. Пластины можно заменить частично, кожухотрубный теплообменник придется ставить новый.

Пока действует гарантия, запрещается самостоятельно вскрывать теплообменник и выполнять какой-либо ремонт.

Популярные производители

Теплообменники выпускают многие производители. Наиболее популярными в 2019 году были следующие компании.

Navien

Крупнейший корейский производитель. Выпускает изделия, предназначенные для бытовых котлов. Преимущество – стойкость к низкому качеству воды и гидроударам. Устройство прекрасно адаптировано к плохим условиям эксплуатации.

Итальянский изготовитель. Представляет на рынке настенные и конденсационные котлы напольные с чугунным теплообменником, а также электрические обогреватели.

Первичные теплообменники компания выполняет из меди и латуни. Для вторичных пластинчатых используется нержавеющая сталь. Это повышает стоимость изделий, но обеспечивает максимальную долговечность.

И другие

На рынке есть и другие достойные производители:

  • Fondital Victoria Compact – итальянская фирма. Предлагает битермические медные теплообменники высокой производительности.
  • Белето – известный российский завод, выпускает разнообразное газовое оборудование. Изготавливает стальные, чугунные и медные теплообменники разного типа.
  • Аристон – предлагает алюминиевые и медные теплообменники. Материалы нечувствительны к коррозии, а технология изготовления гарантирует их прочность.

Если есть необходимость увеличить КПД котла при замене устройства, консультируются со специалистом, чтобы рассчитать требуемые параметры.

Теплообменники: устройство, виды и принцип работы

Работа теплообменников строится на взаимодействии греющей и нагреваемой среды с разными температурами. Существуют устройства, в которых одновременно с теплообменом происходит изменение состояния вещества, например, конденсация, испарение, смешение. Для разделения сложных смесей фазы меняются для обеих сред.

По принципу работы аппараты делятся на:

  • смесительные;
  • регенеративные;
  • рекуперативные.

Контактные теплообменники (КТ) предназначены для нагрева и охлаждения различного рода жидких, газовых, твердых рабочих тел, конденсации паров, испарения (выпаривания) и кристаллизации. Их широко используют в промышленности. Например, их применяют для нагрева (охлаждения) воды газами и растворами; для нагрева (охлаждения) растворов с целью последующей кристаллизации растворенного компонента; для нагрева и охлаждения агрессивных растворов промежуточными теплоносителями, а также твердых частиц и тел газами и жидкостями. Контактные теплообменники используют в энергетических установках различных типов (для нагре-ва воды перед деаэрацией, в системах регенерации энергии в паротурбинных блоках и др.); в установках деминерализации и очистки сточных промышленных вод; в коммунальном хозяйстве для нагрева воды продуктами сгорания.

По функциональному назначению КТ можно разделить – на нагреватели, охладители, испарители (выпарные аппараты), конденсаторы, плавители, кристаллизаторы и др. В контактных теплообменниках процессы протекают как без изменения агрегатного состояния сред, так и с изменением его (испарители, конденсаторы, плавители).По принципу разделения жидкости смесительные аппараты бывают насадочные, каскадные, полые с разбрызгивателями и струйные.

Пример: Градирни (башни-”трубы” на ТЭС), охлаждающие большие объемы жидкости воздухом атмосферы

Преимущества: За счет простого устройства задействуется больше количества теплоты, чем в поверхностных теплообменниках

Недостатки: Технологический процесс должен разрешать смешения сред.

В последнее время возрос интерес к применению струйных теплообменников на объектах промышленной и гражданской энергетики. Эти аппараты привлекательны прежде всего низкими капитальными и эксплуатационными затратами по сравнению с кожухотрубнымими подогревателями. Это различного рода пароводяные струйные аппараты (ПСА) или пароводяные инжекторы и струйные подогреватели воды.Рабочим телом в ПСА является пар, а инжектируемым — вода. В таких аппаратах используется явление возникновения скачка давления при торможении сверхзвукового потока пароводяной смеси, а конденсация пара происходит в скачке давления. В отличие от теплообменников рекуперативного типа, в которых теплообмен между теплоносителем и нагреваемой водой происходит через стенку, в ПСА передача тепла от пара к воде происходит при смешении пара и воды, т.е. при конденсации пара его теплосодержание передается воде практически без потерь.

Теплообменник для газового котла: виды и принцип работы

Теплообменник для газового котла отопления — это конструкция первой важности, внутри которой движется теплоноситель . Приспособление ставится внутри камеры сгорания, где и происходит нагрев исходящим потоком теплоэнергии, когда сжигается природный газ. Поэтому эффективность работы котла во многом зависит от состояния установленного в нём теплообменника.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

  • Теплообменники для газового котла. Классификация
  • Стальной
  • Чугунный
  • Медный
  • Первичный
  • Вторичный или горячего водоснабжения (ГВС)
  • Совмещённый (битермический)

Стальной теплообменник

Современный стальной теплообменник для газового котла

Теплообменники для газового котла. Классификация

Существуют различные классификации теплообменников для газового котла.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

  • нагревательные;
  • испарительные;
  • конденсирующие;
  • охлаждающие теплообменники.

По материалу изготовления:

  • стальные;
  • чугунные;
  • медные;
  • из нержавейки (для котельного оборудования);
  • из сплавов алюминия (для котельного материала).

По способу передачи тепла жидкости теплообменников:

  • первичные;
  • вторичные;
  • совмещённые (битермические).

Рассмотрим некоторые классификации подробнее.

p, blockquote 6,0,1,0,0 —>

Стальной

Является самым распространённым вариантом. Это обусловлено доступностью стали и её лёгкой обработкой, и, как следствие, низкой себестоимостью. Теплообменники из стали имеют свои отличия. Они характеризуются пластичностью и долговечностью. При контакте с высокой температурой, пластичность играет первостепенную роль. Именно она не позволяет образовываться трещинам, когда внутри металла в месте прямого действия горелки создаются тепловые напряжения.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

К минусам стальных теплообменников можно отнести коррозию, которая неизбежна для металлов. Естественно, этот процесс разрушения сокращает срок службы теплообменника. К тому же коррозия может проявляться и на внешней стороне устройства, и на внутренней.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

Еще один их недостаток в том, что они имеют большой размер, вес и это, ко всему, увеличивает расход топлива на нагрев большого количества теплоносителя . Это происходит потому, что производители (чтобы достичь высокой степени инертности ) увеличивают размеры внутренних полостей теплообменника, а также толщину его стенки.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

Чугунный

Отличие газового котла с чугунным теплообменником от стального в том, что он при контакте с водой не подвергается ржавлению. Это позволяет ему продлить срок службы. Однако теплообменники из чугуна требуют тщательного ухода.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Чугунный теплообменник

Пример чугунного теплообменника

Одно из свойств этого металла – хрупкость. Из-за накипи может происходить неравномерный прогрев, что приводит к трещинам в нём.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Выход – промывка. Это важный элемент эксплуатации газового котла. Обычно, если используется проточная вода (в качестве теплоносителя), то промывку производят один раз в год. Если антифриз , то раз в два года. Если же вода очищенная, то один раз в четыре года.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Медный

Достоинств у теплообменника из меди больше, чем недостатков. Этот металл имеет небольшой вес, он компактен, обладает небольшой вместительностью. Он не поддаётся процессу коррозии и требует меньше топлива для нагрева. Это предоставляет медному теплообменнику большое преимущество. Несмотря на всё это, он имеет высокую цену и достаточно ненадёжен при нагреве элемента.

p, blockquote 13,1,0,0,0 —>

Теплообменники из меди свойственны для настенных газовых котлов импортного производства. Отечественные же производители предпочитают использовать теплообменники из стали.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Медный теплообменник

Теплообменник из меди

Первичный

Деталь имеет вид большой трубы, изогнутой в форме змеевика. Изготавливается она из металлов, не поддающихся ржавчине (меди, нержавеющей стали). К тому же в плоскости находятся и различного размера пластины.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Чтобы защитить рабочие поверхности от коррозии, их покрывают специальной краской.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

Газовый котел

Устройство газового котла

Принцип работы теплообменника в данном случае заключается в передаче энергии от газа к самому теплоносителю . Мощность теплообменника зависит от длины трубы, а также от количества «рёбер».

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

На работу детали негативно могут повлиять как внешние факторы (копоть, грязь), так и внутренние (отложение солей). Это может привести к сбою в процессах циркуляции в носителе тепла и уменьшению теплопроводности стен устройства.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Техобслуживанию первичного теплообменника нужно уделять должное внимание, вовремя проводить промывку и очистку.

p, blockquote 19,0,0,1,0 —>

Не помешает дополнительно приобрести для него фильтры, которые увеличивают срок службы газового котла и защищают теплообменник от негативных воздействий и различных накоплений.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Вторичный или горячего водоснабжения (ГВС)

В отличие от первичного теплообменника, во вторичном наличествуют специальные пластины, соединённые друг с другом. Производятся они обычно из нержавеющей стали.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Вторичный теплообменник для газового котла благодаря большому участку для теплообмена и своей хорошей теплопроводности обеспечивает нужный теплообмен . Как следствие, процесс появления коррозии на стенках такого теплообменника значительно замедляется. В таком типе теплообменника передача энергии происходит от жидкости к теплоносителю. Сила устройства напрямую зависит от площади теплообмена и количества специальных пластин.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Совмещённый (битермический)

Совмещённый теплообменник газового котла

Битермический теплообменник газового котла

В таком теплообменнике своя особенность – двойной обмен тепла, а именно от теплоносителя к воде и от газа к теплоносителю. В трубе извне подогревается вода для системы отопления, в то время как внутренний отдел готовит воду ГВС .

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

Совмещённые теплообменники для котлов имеют одно несомненное преимущество — упрощённая конструкция. Здесь нет потребности во вторичном теплообменнике и трёхходовом клапане, что делает котёл дешёвым и в то же время компактным и надёжным.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию