В техническом плане теплообменник – это устройство, в котором одна среда передаёт тепловую энергию другой среде. На бытовом уровне необходимость купить пластинчатый теплообменник вода-вода чаще всего связывают с устройством печного или автономного водяного отопления или со строительством русской бани. Взаимодействующие среды именуются теплоносителями, которые чаще всего находятся в одном агрегатном состоянии (две жидкости или две газовых смеси). Однако возможен вариант, когда носитель с более высокой температурой находится в газообразном состоянии, а нагреваемый – в жидком. Возможен и обратный случай. В холодильных установках хладагентом является газ фреон, который забирает тепло у воздуха и предметов в камере.
Важной особенностью, которая отличает рекуператор от смесителя, является то, что контуры функционируют независимо друг от друга. Между ними всегда есть стенка, выполненная из сплава или металла с высоким показателем теплопроводности. Как правило, это цветные металлы – медь, латунь, титан. Чем больше площадь разделения рабочих сред, тем теплообмен лучше.
Именно здесь наиболее наглядно демонстрируются принципы закона теплопроводности Фурье, экспериментально выведенного знаменитым французским учёным в 1807 году.
На основании правил Фурье впоследствии были созданы десятки видов рекуператоров, в которых теплоносители всегда играют одну и ту же взаимную роль. Существуют также регенеративное теплообменное оборудование, в котором функции носителей могут меняться, однако такие агрегаты используются только в промышленности, прежде всего в металлургии.
Скорость и эффективность теплообмена напрямую зависит от следующих факторов:
Существенную лепту вносят также теплопотери – часть энергии, которая тратится впустую. Для их минимизации применяют различные типы теплоизоляции, призванной защитить зону теплообмена и не выпустить раньше времени тепло наружу. К примеру, в устройстве типа «труба в трубе» по внутреннему сечению циркулирует горячий носитель (перегретый пар, газовая смесь, горячая вода), а по внешнему циркулирует холодная вода, которую требуется нагреть. Сверху вся система дополнительно укутана слоем минеральной ваты или другого изолирующего материала, который снижает теплопотери.
Как мы уже заметили, инженерная мысль создала множество моделей теплообменных аппаратов, но самым дешёвым, рациональным и древним можно считать пластинчатые теплообменники вода-вода, купить которые можно в любом магазине, продающем оборудование для водоснабжения и отопления.
Они представляют собой литые или паяные медные, латунные, титановые или стальные пластины, пронизанные каналами для циркуляции горячего теплоносителя. Извилистость траектории обеспечивает повышенную турбулентность потока, которая мешает образованию накипи на стенках каналов. Пластины соединены в батареи от 7–10 до очень большого числа элементов, позволяющего греть значительные объёмы холодной жидкости. Между собой пластины скреплены штуцерами. Жаропрочные уплотнители из искусственного или натурального каучука исключают контакт двух сред.
В использовании пластинчатых теплообменников вода-вода при всей их простоте и экономичности есть определённые эксплуатационные ограничения. Их нужно иметь в виду, принимая решение, какой и где купить пластинчатый теплообменник:
Пластинчатые теплообменники вода-вода бывают разборными, паяными и сварными. Целесообразнее использовать первый вариант, так как даже в витых каналах пластин неизбежно возникают отложения, а каждую перегородку по отдельности чистить гораздо эффективнее, чем всю систему целиком.
