Теплообменник – устройство закрытого или открытого типа, посредством которого происходит обмен тепловой энергией между двумя средами, где в качестве рабочих агентов могут выступать жидкость, газ или пар. При этом среду, отдающую энергию, принято называть теплоносителем, а приобретающую – охладителем.

Назначение и особенности работы.

С давних времён человечество научилось использовать энергию тепла для собственных нужд, и на сегодняшний день гений инженерной мысли породил многочисленные виды теплообменных аппаратов, которые применяются во многих отраслях промышленности, сельском хозяйстве и в быту.

Устройство теплообменников делится на поверхностное (регенеративные и рекуперативные) и смесительное оборудование в зависимости от конструктивных особенностей.

Регенеративные теплообменники

Регенеративные модели относятся к рекуператорам периодического действия. Обмен теплотой происходит при непосредственном контакте рабочей среды с поверхностью нагретого/охлаждённого твёрдого тела, размещённого внутри установки теплообменника.

Рекуперативные теплообменники

Работа теплообменников рекуперативного типа осуществляется на основе теплового взаимодействия двух движущихся носителей через контактную металлическую поверхность, а продолжительность их работы ограничивается исключительно производственной необходимостью. Данные модификации отличаются высоким КПД, простым обслуживанием и возможностью варьировать интенсивность теплоотдачи и сохранить чистоту агента; являются наиболее распространённой группой.

Смесительные теплообменники

В смесительных агрегатах производится компиляция рабочего агента с теплоносителем во время непосредственного физического смешивания. Они отличаются несложной конструкцией и максимально полным использованием тепла, но имеют значительные ограничения по применению из-за массообменного взаимодействия носителей.

На основании характера физических процессов теплообменные аппараты могут выполнять разнообразные функции и использоваться в качестве нагревателей, испарителей, холодильников, кристаллизаторов, дистилляторов и конденсаторов.

Движение носителей может организовываться по различным схемам: прямой, перекрёстной, противоточной и смешанной.

Основные виды рекуперативных аппаратов.

Широкое распространение теплообменных процессов в коммунальном хозяйстве, энергетике, промышленности и транспорте обуславливает невероятное разнообразие поверхностных типов теплообменников.

Кожухотрубчатые теплообменники

Конструкция теплообменников кожухотрубных реализована в формате закрытого цилиндрического сосуда с показателями надежности и эффективности. Единственный ощутимый недостаток заключается в затратном по временным и материальным ресурсам обслуживании.

Основной элемент – пучок из тонких труб одинакового диаметра. Торцевые края трубчатых элементов развальцовываются и привариваются в отверстия, выполненные в диске. Для усиления турбулентности трубки дополнительно фиксируют посредством промежуточных решёток, которые располагают в соответствии с заданной схемой движения носителя. Далее смоделированный картридж заводится в наружный бесшовный цилиндрический кожух, где фиксируется фланцевым соединением с обязательным использованием уплотнителей. Носители подаются и отводятся через штуцерные патрубки.

Кожухотрубчатый теплообменник изготавливается:

В жёсткой вариации кожуха и с неподвижными трубчатыми решётками или в конструкции, обеспечивающей компенсацию температурных напряжений. В последнем случае используют компенсаторную линзу или плавающую головку.
С витыми, оребрёнными и цилиндрическими внутренними трубчатыми элементами.
В горизонтальном и вертикальном исполнении.
С прямыми и U-образными трубками.
Одноходовые и многоходовые.

Теплообменники ТТАИ (тонкостенные трубистые аппараты интенсифицированные)

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты характеризуются значительными габаритами и низким процентом унификации применения, поэтому сегодня инжиниринг предлагает их усовершенствованную модификацию – ТТАИ. Это тонкостенная кожухотрубчатая модель интенсифицированного действия, изготавливаемая из титановых и высоколегированных сплавов.

Диаметр трубчатых элементов не превышает 8 мм, а толщина стенки – 0,2 мм. Трубки, как правило, имеют оребрение или сечение сложной формы. Большая контактная площадь и интенсивная турбулентность, обусловленная неравномерным размещением трубчатых фрагментов, способствуют повышенной теплоотдаче и компактности. К тому же ТТАИ ремонтопригодны, долговечны, просты в монтаже и эксплуатации.

Пластинчатые теплообменники

Следующим эффективным видом теплообменников рекуперативного принципа действия является пластинчатое теплообменное оборудование. Оно бывает паяными, разборными и гибридными, но принцип действия всегда одинаков – проходящие потоки омывают противоположные стороны пластинчатых элементов.

Тонкостенные пластины, выполненные из коррозионных сталей с высоким качеством поверхности и уникальным профилем гофры, набираются в единый пакет и образуют щелевидные каналы для движения теплоносителя и охладителя противотоком. Фасонные уплотнения обеспечивают герметичность полученных камер, и так как собранный пакет закрывается с фронтальных сторон головными плитами, то таким образом достигается полная изоляция контакта теплоносителей с внешней средой и кардинально минимизируются тепловые потери. Незначительное гидравлическое сопротивление способствует интенсивности турбулентности и достижению высокого КПД.

Пластинчатые теплообменники устанавливаются на промышленных объектах, в системах горячего водоснабжения и отопления, в качестве экономайзера и конденсатора, но требовательны к фракционному составу носителей.

Спиральные теплообменники

Схема теплообменника спирального чрезвычайно проста: два листа стали, скрученных по спирали. Для разделения носителей внутренние концы приваривают к перегородке, а на цилиндрическом корпусе диаметрально располагают точки подведения и отведения теплоносителей. Спиральные теплообменники подлежат ремонту и могут работать со средами, загрязнёнными взвесями, но предназначены исключительно для незначительных давлений.

Преимущества пластинчатых теплообменников перед другими типами

Современные пластинчатые теплообменники обладают рядом неоспоримых преимуществ перед кожухотрубчатыми и другими типами оборудования:

Компактность — пластинчатый теплообменник занимает в 3-5 раз меньше места при одинаковой тепловой мощности;
Высокий коэффициент теплопередачи — благодаря турбулентности потоков достигается КПД до 95%;
Гибкость настройки — изменение количества пластин позволяет точно подобрать мощность под любую нагрузку;
Простота обслуживания — разборные модели легко очищаются, прокладки и пластины заменяются без специального оборудования;
Низкие эксплуатационные расходы — минимальные потери давления снижают затраты на электроэнергию для насосов.

Как выбрать теплообменник для вашей задачи

Выбор типа теплообменного аппарата зависит от множества факторов:

Рабочая среда — вода, пар, масло, агрессивные жидкости, пищевые продукты;
Температура и давление — для высокотемпературных сред требуются специальные материалы и конструкция;
Степень загрязнения — для вязких и загрязнённых сред лучше подходят спиральные или кожухотрубчатые аппараты;
Бюджет — пластинчатые теплообменники часто оптимальны по соотношению цена/качество;
Доступность обслуживания — в удалённых регионах предпочтительны ремонтопригодные модели.

Нужна помощь с выбором теплообменника? Свяжитесь с нашими инженерами — мы подберём оптимальное решение под ваши задачи, выполним бесплатный расчёт и подготовим коммерческое предложение в кратчайшие сроки.

Теплообменники "Теплотекс АВП"