Теплообменник гвс принцип работы. Теплообменники для горячего водоснабжения и отопления

Кожухотрубная конструкция, которой обладал теплообменник, где среды передвигались навстречу друг другу по трубкам, уходит в прошлое. Данное весьма громоздкое устройство функционировало довольно эффективно, однако не было способно похвастать внушительным расходом нагреваемой среды. На смену ему пришли новые агрегаты, которые представляют собой пластинчатые скоростные теплообменники.

Общее описание

Если вы решили обустраивать ГВС, пластинчатый теплообменник поможет вам в этом. Конструктивно новые агрегаты отличаются от кожухотрубных предшественников. Площадь основания обмена и тепловой энергией у последнего стала больше за счет увеличения размеров змеевика, это повлекло более внушительные габариты устройства. В новом теплообменнике данная цель достигается методом увеличения числа пластин одинаковой площади. Конструкция обладает такой же мощностью, однако ее размеры в 3 раза меньше по сравнению с кожухотрубным аналогом. При этом устройство способно обеспечить больший расход нагреваемой среды. Сюда относится вода, которая расходуется для нужд горячего водоснабжения. Именно это и повлекло возникновение второго названия устройства, которое звучит как скоростной. При монтаже ГВС пластинчатый теплообменник должен использоваться обязательно. Если речь идет о самой простой конструкции, то она будет обладать патрубками, которые располагаются по двум разным сторонам устройства. Между плитами, которые находятся на двух направляющих, можно увидеть некоторое число пластин, между ними находится резиновый уплотнитель. Для того чтобы увеличить поверхность обмена, на каждой пластине есть рельефное гофрирование. Примечательно, что присоединительные патрубки могут находиться и с одной стороны агрегата, на передней плите, однако это не оказывает никакого влияния на принцип функционирования теплообменника.

Принцип работы

Если вы будете работать над установкой ГВС, пластинчатый теплообменник вам обязательно понадобится. Принцип его работы заключается в том, что теплоноситель постепенно заполняет пространство между пластинами. Происходит это поочередно с нагреваемой средой. Форма прокладок определяет очередность заполнения, в одной секции они обеспечивают путь потока теплоносителя, тогда как в другой - поглотителя тепла. Обмен теплом посредством пластин с двух сторон происходит в процессе работы в каждой секции, исключая последнюю первую. Обе среды протекают сквозь секции навстречу друг другу, что касается нагревающей, то она поступает сверху, а после выходит через нижний патрубок. Если же речь идет о нагреваемой среде, то ее путь направлен в обратном направлении.

Основные технические характеристики

Если вы решили обустраивать ГВС, пластинчатый теплообменник вам будет совершенно необходим. Прокладки и пластины могут быть выполнены из самых разных материалов, их выбор будет зависеть от назначения устройства, так как сфера использования таких теплообменников очень широка. В данной статье рассматриваются системы и отопления, где они выступают в роли теплосилового оборудования. Если пластины используются для этой сферы, то они изготавливаются из нержавеющей стали, тогда как в основу прокладок ложится резина NBR или EPDM. Первый случай касается теплообменника из нержавеющей стали, который способен функционировать с теплоносителем, нагретым до 110 градусов. Если речь идет о втором случае, то вода может оказаться нагретой до 170 градусов.

Для справки

Эти теплообменники применяются для разных технологических процессов, в этом случае сквозь них протекают щелочи, кислоты, масла и иные среды. При этом пластины изготавливаются из никеля, титана и всевозможных сплавов, что касается прокладок, то в основе лежит асбест, фторкаучук и другие материалы.

Отзывы потребителей о выборе и расчете теплообменника

Пластинчатый теплообменник системы ГВС должен быть подобран и рассчитан с помощью программного обеспечения. Как утверждают пользователи, при этом должны быть учтены некоторые основные параметры, среди них исходная температура теплоносителя, необходимая температура нагрева жидкости, а также расход нагреваемой среды. В роли греющей среды, которая будет протекать через пластинчатый теплообменник, предназначенный для систем горячего водоснабжения, может выступить вода, ее температура достигает 95 или 115 градусов. Если речь идет о паре, то его температура достигает 180 градусов. Это будет зависеть от разновидности используемого котельного оборудования. Пользователи подчеркивают, размер и количество пластин должно быть подобрано таким образом, чтобы вода на выходе обрела максимальную температуру в пределах 70 градусов или меньше.

Отзывы о некоторых преимуществах теплообменника пластинчатого типа

Пластинчатый теплообменник для ГВС, по мнению потребителей, обладает множеством преимуществ. Это выражено не только в способности обеспечить внушительный расход, но и в достаточно скромных размерах. Помимо прочего, диапазон подбираемых площадей обмена и расхода описываемого агрегата является очень широким. Самые малые обладают площадью поверхности в один квадратный метр или больше, они рассчитаны на протекание 0,2 кубических метров жидкости в течение 1 часа. Самый большой пластинчатый теплообменник ГВС для дома обладает площадью поверхности в 2000 квадратных метров, тогда как расход составляет 3600 кубических метров в час.

Для формирования необходимого уровня комфорта в жилых и производственных помещениях необходима подача горячей воды. Есть несколько способов формирования, но в последние десятилетия популярность приобретают системы, в которых задействованы теплообменники для горячего водоснабжения и отопления. Это надежные, экономичные и эффективные агрегаты, характеризующееся компактными габаритами.

Данные установки производятся для обмена теплом между носителями, один из которых – отопление. Такое решение называют закрытым типом ГВС. Устройство является основным элементом приготовления горячей воды в системе. Теплообменник и горелка – это главные рабочие элементы котла.

Применение

Теплообменник для горячего водоснабжения и отопления – устройство, применяющееся в различных сферах жизнедеятельности человека, поскольку функционируют и на нагрев, и на охлаждение:

энергетическая отрасль;
добыча нефти и газа, и их переработка;
химические предприятия;
коммунальные службы;
автономные системы обогрева помещений и ГВС в индивидуальных хозяйствах.

Общие принципы устройства схем теплоснабжения

Система теплоснабжения представляет собой систему транспортировки тепловой энергии (в виде нагретой воды или пара) от источника тепловой энергии к ее потребителю.

Система теплоснабжения в основном состоит из трех частей: источник тепла, потребитель тепла, тепловая сеть - служащая для транспортировки тепла от источника к потребителю.

Паровой котел на ТЭЦ или котельной.
Сетевой теплообменник.
Циркуляционный насос.
Теплообменник системы горячего водоснабжения.
Теплообменник системы отопления.

Роль элементов схемы:

котельный агрегат - источник тепла, передача теплоты сгорания топлива к теплоносителю;
насосное оборудование - создание циркуляции теплоносителя;
подающий трубопровод - подача нагретого теплоносителя от источника к потребителю;
обратный трубопровод - возврат охлажденного теплоносителя на источник от потребителя;
теплообменное оборудование - преобразование тепловой энергии.

Температурные графики

В нашей стране принято качественное регулирование отпуска теплоты потребителям. Т. е. не изменяя расход теплоносителя через теплопотребляющую систему, изменяется разность температур на входе и на выходе системы.

Это достигается изменением температуры в подающем трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха. Чем ниже температура наружного воздуха, тем выше температура в подающем трубопроводе. Соответственно температура обратного трубопровода также изменяется по этой зависимости. И все системы потребляющие тепло проектируются с учетом этих требований.

Графики зависимости температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе называются температурным графиком системы теплоснабжения.

Температурный график устанавливается источником теплоснабжения в зависимости от его мощности, требований тепловых сетей, требований потребителей. Температурные графики называются по максимальным температурам в подающем и обратном трубопроводах: 150/70, 95/70 …

Срезка графика в верхней части - когда у котельной не хватает мощности.

Срезка графика в нижней части - для обеспечения работоспособности систем ГВС.

Работа систем отопления идет в основном по графику 95/70 для обеспечения средней температуры в отопительном приборе 82,5°С при -30° С.

Если требуемую температуру в подающем трубопроводе обеспечивает источник тепла, то требуемую температуру в обратном трубопроводе обеспечивает потребитель тепла своей теплопотребляющей системой. Если происходит завышение температуры обратной воды от потребителя, то это означает неудовлетворительную работу его системы и влечет за собой штрафы т. к. приводит к ухудшению работы источника тепла. При этом снижается его КПД. Поэтому существуют специальные контролирующие организации, которые отслеживают, чтобы теплопотребляющие системы потребителей выдавали температуру обратной воды по температурному графику или ниже. Однако в некоторых случаях подобное завышение допускается, напр. при установке отопительных теплообменников.

График 150/70 позволят передавать тепло от источника тепла с меньшими расходами теплоносителя, однако в домовые системы отопления нельзя подавать теплоноситель с температурой выше 105°С. Поэтому производят понижение графика, например на 95/70. Понижение производится установкой теплообменника либо подмесом обратной воды в подающий трубопровод.

Гидравлика тепловых сетей

Циркуляция воды в системах теплоснабжения производится сетевыми насосами на котельных и тепловых пунктах. Так как протяженность трасс достаточно велика то разность давления в подающем и обратном трубопроводах, которую создает насос, уменьшается с удалением от насоса.

Из рисунка видно, что для наиболее удаленного потребителя самый малый располагаемый перепад давления. Т. е. для нормальной работы его теплопотребляющих систем необходимо чтобы они имели самое малое гидравлическое сопротивление для обеспечения требуемого расхода воды через них.

Расчет пластинчатых теплообменников для систем отопления

Приготовление отопительной воды может происходить путем нагрева в теплообменнике.

При расчете пластинчатого теплообменника для получения отопительной воды , исходные данные берутся для самого холодного периода, т. е. когда необходимы самые высокие температуры и соответственно самое большое теплопотребление. Это наихудший режим для теплообменника, рассчитанного на отопление.

Особенностью расчета теплообменника для системы отопления является завышенная температура обратной воды по греющей стороне. Это допускается специально т. к. любой поверхностный теплообменник принципиально не может охладить обратную воду до температуры графика, если по нагреваемой стороне на вход в теплообменник поступает вода с температурой графика. Обычно допускается разница 5-15°С.

Расчет пластинчатых теплообменников для систем ГВС

При расчете пластинчатых теплообменников для систем горячего водоснабжения исходные данные берутся для переходного периода, т. е. когда температура подающего теплоносителя низка (обычно 70°С), холодная вода имеет самую низкую температуру (2-5°С) и при этом еще работает система отопления - это май-сентябрь месяцы. Это наихудший режим для теплообменника ГВС.

Расчетная нагрузка для систем ГВС определяется исходя из наличия на объекте, где устанавливаются теплообменники аккумуляторных баков.

При отсутствии баков расчет пластинчатых теплообменников производится на максимальную нагрузку. Т. е. теплообменники должны обеспечивать нагрев воды и при максимальном водоразборе.

При наличии аккумуляторных баков пластинчатые теплообменники рассчитываются на среднечасовую нагрузку. Аккумуляторные баки пополняются постоянно и компенсируют пиковый водоразбор. Теплообменники должны обеспечивать только подпитку баков.

Соотношение максимальной и среднечасовой нагрузок достигает в некоторых случаях 4-5 раз.

Обращаем Ваше внимание, что расчет пластинчатых теплообменников удобно производить в собственной