Теплообменник

Теплообменник — техническое устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя средами, имеющими различные температуры.

По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы. В рекуператорах движущиеся теплоносители разделены стенкой. К этому типу относится большинство теплообменников различных конструкций. В регенеративных теплообменниках горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным, как, например, в кауперах доменных печей.

Теплообменники применяются в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, атомной, холодильной, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

От условий применения зависит конструкция теплообменника. Существуют аппараты, в которых одновременно с теплообменом протекают и смежные процессы, такие как фазовые превращения, например, конденсация, испарение, смешение. Такие аппараты имеют свои наименования: конденсаторы, испарители, градирни, конденсаторы смешения.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также при взаимно поперечном движении двух взаимодействующих сред.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Наиболее распространенной системой подогрева является внешняя система подогрева с водонагревательным котлом (котельной установкой), работающим на биогазе, электричестве или твердом топливе, где теплоносителем является вода с температурой около 60 °C. Более высокая температура теплоносителя повышает риск налипания взвешенных частиц на поверхности теплообменника – теплообменники рекомендуется располагать в зоне действия перемешивающего устройства.

Андрей Кашкаров, Бытовые современные счетчики газа и газоанализаторы для практического применения, 2015

Следующий вариант – чугунный теплообменник. Он характеризуется стойкостью к коррозии и долговечностью. Чугун предъявляет высокие требования к соблюдению правил проектирования и эксплуатации котла. Его неравномерный нагрев (например, из-за появления отложений в надгорелочной части при использовании плохо подготовленной воды) вызывает растрескивание материала. Существует также понятие «низкотемпературная коррозия» – растрескивание чугунного теплообменника из-за разности температур в зоне нагрева и месте входа в него воды из обратной линии системы отопления. Чтобы избежать этого, в схему включают дополнительный элемент – четырехходовой смесительный клапан, добавляющий в «обратку» на входе в котел горячую воду из прямой линии. Если вместо обещанных 20 лет эксплуатации чугунный теплообменник прослужил сезон, продавец, как правило, сославшись на несоблюдение условий эксплуатации, отказывается бесплатно выполнить замену теплообменника, стоимость которого часто составляет 50–60 % стоимости котла. К сожалению, наиболее уязвимыми оказываются именно дорогие импортные котлы, и связано это с высокой технологией литья, позволяющей изготавливать теплообменники с более тонкими стенками. Уместно сравнение чугунного теплообменника с качественным мощным автомобилем: при условии высоких эксплуатационных расходов он будет служить долго и надежно, обеспечивая необходимый комфорт.

Сборник статей, Что нужно знать при выборе котла

Традиционный газовый бытовой котел состоит из четырех основных элементов: теплоизолированного корпуса, теплообменника, горелки и автоматики давления (рис. 4). Одной из важнейших частей котла является теплообменник, представляющий собой металлическую емкость, в которой нагревается теплоноситель. Падение давления в два-три раза не страшно: в них встроена система, стабилизирующая давление газа, поступающею в горелку. Если давление газа упадет ниже установленной отметки на реле, горелка остановится. Приборы автоматики в современных газовых котлах не только выключают котел при отсутствии газа, но и автоматически его включают при подаче топлива. Для этих целей на котлах устанавливается блок автоматического зажигания. Кроме того, автоматика котла контролирует наличие пламени, тяги в дымоходе, возможный перегрев теплоносителя и выключает котел при любых аварийных ситуациях.

О. Платонов, Как отопить загородный дом, 2008

Устранение недостатков закрытых каминов: для понижения температуры отходящих газов, поступающих в дымоход, необходимо снять тепло с внешней поверхности дымосборника, или подсоединительного элемента. Для этого устраиваются воздушные или водяные теплообменники. Водяные теплообменники подсоединяются к отопительной системе дома. Возможно устройство теплонакопительного контура вокруг дымосборника из специальных теплоемких материалов. Кроме понижения температуры отходящих газов, такое решение создает аккумулирующие возможности и улучшает плавность работы камина. Наиболее оптимальным решением по устранению недостатков закрытого камина является устройство параллельно с закрытой топкой индивидуального или стандартного отопительного щитка из шамота или металла (блок отбора мощности). При растопке камин работает напрямую, минуя отопительный щиток. Тепло поступает в помещение в основном за счет конвекции. После возникновения устойчивой тяги клапан направляет поток дымовых газов через отопительный щиток. Отходящие газы охлаждаются. Выделяемое при этом тепло аккумулируется на внутренних керамических поверхностях отопительного щитка. Такое решение повышает эффективность закрытого камина до 80–90 % и создает хорошие аккумулирующие возможности системы. Значительное количество тепла выделяется в помещение через излучение. Большинство современных закрытых топок оборудовано патрубком для подсоединения воздуховода, подающего воздух для горения в топку непосредственно с улицы. При таком решении воздух в помещении не сгорает в топке и «не пересушивается».

Группа авторов, Печи и камины в доме, 2013

Рассмотрим конструкцию и особенности работы чугунных котлов на примере «классики жанра» – котла Solida итальянской компании Sime. Тело котла представляет собой теплообменник, составленный из нескольких литых чугунных секций, которые соединяются друг с другом при помощи металлических втулок – ниппелей. Чем больше секций – тем больше номинальная мощность котла. В полость внутри теплообменника, называемую камерой сгорания, загружается топливо. При его сгорании образуются дымовые газы, которые, обтекая ребра теплообменника, отдают свое тепло циркулирующей внутри секций воде. Зола, остающаяся после прогорания топлива, просыпается через отверстия в днище камеры сгорания и попадает в специальный лоток, чтобы быть потом удаленной из котла.

С. В. Зотов, Твердотопливный котел в вашем доме, 2010

При анализе использования современных воздушных тепловых насосов для обогрева следует помнить, что сплит-системы, посредством которых реализуется этот процесс, представляют собой систему теплоснабжения и воздушного отопления. Агрегаты, подобные Zubadan, являются сплит-системами наполовину, поскольку пластинчатый или змеевиковый жидкостный теплообменник дополнительно требует еще и отопительных приборов (фэнкойлов), систем напольного или внутристенного отопления. Для работы в режиме кондиционирования помимо фэнкойлов используются потолочные поглощающие панели.

Сборник статей, Воздушные тепловые насосы, 2012

Компрессор, конденсатор с вентилятором, осушитель, климатический блок с теплообменником и управляющими приборами занимают довольно значительный объем. Узлы климатической установки уже не могут размещаться под панелью приборов, как бывало прежде. Элементы конденсатора стали располагать в моторном отсеке, как и блок отопитель-вентилятор с фильтром. Только функции управления сосредоточены по-прежнему на панели приборов.

Андрей Кашкаров, Автомобильные кондиционеры. Установка, обслуживание, ремонт, 2012

Косвенно влияет на скорость прокачки, на потери в трубопроводах, на коэффициент теплопередачи в теплообменниках. Может изменяться в очень широких пределах при изменении температуры.

Сергей Беликов, Незамерзающие теплоносители, 2013

1 – воздух; 2 – диффузор; 3 – входной патрубок; 4 – теплообменник; 5 – сжатый и подогретый воздух; 6 – продукты сгорания; 7 – рабочие лопатки; 8 – направляющий сопловой аппарат; 9 – отводной патрубок газовой турбины; 10 – рабочее колесо газовой турбины; 11 – газовая турбина; 12 – вал; 13 – редуктор; 14 – выходной вал; 15 – форсунки; 16 – топливо; 17 – рабочее колесо компрессора; 18 – центробежный компрессор

Александр Павлович Горкин, Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)