Jak funguje výměník tepla, kde se používá

Definice principu činnosti a hlavní funkce výměníku tepla je obsažena v jeho názvu. Toto zařízení slouží k přenosu tepla mezi médii s různou teplotou, který se nejčastěji provádí přes konstrukční prvky instalace, bez míchání médií.

Rozsah použití a typy výměníků tepla

Díky komparativní jednoduchosti jejich konstrukce a vysoké účinnosti jsou výměníky tepla aktivně využívány v topných systémech, včetně tepelných elektráren, v energetice (včetně jaderných elektráren), hutním, chemickém a potravinářském průmyslu, v elektrických a technologických zařízeních. stejně jako při instalaci ventilačních systémů a klimatizace.

V závislosti na rozsahu použití, typu pracovního média a teplotních podmínkách se volí výměník tepla jednoho nebo druhého typu. Toto zařízení je klasifikováno podle:

• Nejběžnější jsou plošné výměníky tepla, ve kterých nedochází k promíchávání médií a chladivo předává své teplo spotřebiteli tepla přes kontaktní plochu (například desky v PHE).
• Typ přenosu tepla. Existují výměníky regenerační (chladivo a spotřebič tepla se pohybují střídavě) a rekuperační (chladivo a spotřebič tepla se pohybují současně, během pohybu první plynule předává teplo druhému). PHE jsou výměníky tepla rekuperačního typu.
• Designové prvky. Při výběru je třeba vzít v úvahu výkon instalace, tlak v systému, provozní teploty a typ pracovního média. Můžete si vybrat instalace s rovným povrchem, trubkové a blokové.
• Směry pohybu pracovních médií. Výměníky tepla mohou být jednoprůchodové (pracovní média procházejí vnitřním objemem instalace jednou nejkratší cestou), dvouprůchodové (mají 2 nezávislé okruhy) a víceprůchodové (pracovní média se pohybují cyklicky). Doporučuje se používat víceokruhové instalace, když je malý rozdíl mezi teplotou vstupní chladicí kapaliny a teplotou zpátečky.

Obecná klasifikace moderních tepelných výměníků je uvedena na obrázku níže:

Konstrukce a princip činnosti výměníku tepla

Konstrukce všech typů výměníků tepla je v budoucnu výrazně odlišná, článek bude zvažovat nejmodernější a nejoblíbenější typy těchto instalací – skládací deskové výměníky tepla.

Jejich zařízení je podrobně znázorněno na obrázku níže:

Mezi pohyblivými a stacionárními přítlačnými deskami je umístěn balík desek z nerezové oceli, vysoce legované austenitické oceli, titanu nebo slitin niklu. Desky různých výrobců mohou mít různé vzory (vlnění), tvořené uspořádáním kanálů, na kterých závisí koeficient prostupu tepla a hydraulický odpor. Desky jsou umístěny vůči sobě pod úhlem 180 stupňů, díky čemuž je vytvořen ohyb ve zvlnění řady kanálů pro správný průchod chladicí kapaliny a spotřebiče tepla.

Všechny vrstvy desek jsou proloženy těsněním, které zajišťuje těsnost kanálů. Desky jsou upevněny nahoře a dole speciálními horními a spodními vodícími nosníky a stlačeny spojovacími šrouby a maticemi. Nosné nosníky jsou zase připevněny ke svislému rámu.

Na rozdíl od skládacích PHE mají pájené stejnou strukturu, ale desky v nich jsou sletované dohromady, takže takový obal nebude možné rozebrat ani kvůli čištění.

Koncepční schéma činnosti deskového výměníku tepla je následující:

Výměník tepla je připojen k potrubí otvory v přítlačných deskách. Ohřívací a ohřívané proudy se pohybují na opačných stranách jedné desky, v důsledku čehož vznikají protiproudy (média se k sobě začnou pohybovat z opačných stran každé desky). V tomto případě nedochází k míchání médií díky střídání desek s těsnícími pryžovými těsněními, které tvoří samostatné pohybové obrysy.

Mezi paralelně instalovanými deskami jsou vytvořeny kanály, kterými chladivo přenáší teplo spotřebiteli tepla, po kterém média buď opustí vnitřní limity instalace, nebo projdou dalším cyklem.

V závislosti na konstrukčních vlastnostech zařízení se toky mohou pohybovat podle jedno-, dvouprůchodových nebo víceprůchodových schémat.

Kontaktujte Service-PTO LLC a objednejte si služby zkušených specialistů na servis a výměnu prvků výměníku tepla. Zavolejte nám na číslo +7 (812) 646-10-76, +7 (921) 794-11-63 a zanechte požadavek.

Deskové výměníky tepla pro topné systémy jsou jednou z oblastí použití jednotek tohoto typu. Dříve byly při projektování průmyslových a občanských zařízení v čele trubkové rekuperátory. Taková zařízení mají vysoký výkon. Zabírají však obrovskou plochu, nedají se kontrolovat a způsobují problémy s preventivní údržbou. Deskové výměníky tepla se v tomto směru staly skutečným nálezem. Vývoj technologie výrazně snížil rozdíl ve výkonu oproti plášťovým jednotkám a kompaktní rozměry, možnost kontroly a snadná demontáž a čištění zvýšily poptávku po deskových rekuperátorech. V odpovídající části našeho katalogu si můžete prohlédnout modelovou řadu podobných jednotek a také zakoupit výměník tepla pro vytápění. Zbytek článku pojednává o jejich účelu a principu fungování.

Proč potřebujete výměník tepla v topném systému?

• závislý – zastaralá verze, ve které nejsou použity výměníky tepla;
• nezávislý – moderní typ, k realizaci takového systému se používají deskové výměníky tepla.

Závislý systém vytápění

Princip organizace schématu závislého zásobování teplem

V závislém systému je okruh dodávky tepla mezi zdrojem tepla (kotelna nebo tepelná elektrárna) a spotřebičem jeden celek. Chladivo o teplotě +95 °C vstupuje do domu, kde jde vnitřní komunikací do radiátorů koncových spotřebitelů – bytů obyvatel. Po odevzdání tepla se chladivo vrací zpětným potrubím do kotelny.

Pokud je teplota na vstupu do bytového domu vyšší a je +105 °C, pak se pro snížení na požadovanou hodnotu použije výtahová jednotka a propojka. S jejich pomocí se ochlazená chladicí kapalina míchá ze zpátečky do té, která vstupuje do domu.

Použití výtahu a propojky

Výhody takového implementačního schématu:

• snadnost implementace;
• nízké náklady na komponenty;
• snadnější na údržbu.

• staré dálkové potrubí vedoucí z kotelny do spotřební rzi, takže voda vstupující do topného systému domu obsahuje velké množství usazenin a agresivních inkluzí. To vede k rychlému opotřebení moderních hliníkových radiátorů v bytech a také plastových trubek, které nahradily zastaralé litinové trubky ve vnitřních komunikacích obytných budov a administrativních budov;
• v případě havárií na úseku přívodu chladiva zůstává spotřebitel bez tepla;
• při náhlých výkyvech počasí je obtížné regulovat úroveň teploty na straně spotřebitele, což vede k nadměrnému vytápění prostor a přeplácení energií.

Pro odstranění nedostatků závislých systémů se aktivně zavádějí nezávislé.

Nezávislé topné systémy

Hlavním účelem rekuperačních výměníků tepla je provádět výměnu tepla mezi dvěma různými médii, která mají různé teploty, aniž by došlo k jejich smíchání.

Použití rekuperátorů v otopných soustavách proto umožňuje rozdělit okruh zásobování teplem od organizace zásobování teplem ke spotřebiteli na dvě nekomunikující části, kde dochází k výměně tepla přes kontaktní plochu – desky – bez kontaktu médií.

Toto schéma dodávky tepla vypadá velmi zjednodušeně takto:

Nezávislý systém vytápění

Toto schéma nezohledňuje mnoho dalších prvků, například doplňovací čerpadlo, které je připojeno k udržení množství kapaliny v okruhu domu, ale obecně provoz takového systému vypadá přesně takto.

Výhody nezávislého systému:

• čistota teplé vody v domácím topném okruhu, který umožňuje použití plastových trubek a hliníkových radiátorů;
• v případě havárií na přívodním potrubí tepla od organizace zásobování teplem k deskovému výměníku lze průtok chladiva řídit pomocí oběhového čerpadla. To vám umožní udržovat vnitřní teplotu na požadované úrovni po určitou dobu;
• vysoká energetická účinnost (až 40 % ve srovnání se závislým systémem) díky úpravě teploty spotřebičů – výsledkem je úspora peněz na účtech za energie.

• nákladnější na provedení;
• náročnější na údržbu.

Jak funguje výměník tepla v topném systému?

Schéma vytápění přes výměník tepla

Princip fungování deskového výměníku tepla v topném systému je následující:

1. Z kotelny vstupuje ohřátá chladicí kapalina do výměníku tepla.
2. Prostřednictvím desek je tepelná energie předávána chladivu ve spotřebitelském okruhu s účinností až 95 %.
3. Dále ohřátá voda proudí potrubím ke koncovým spotřebitelům do topných radiátorů.
4. Spotřebované chladivo vstupuje do zpátečky výměníku tepla při nižší teplotě, kde se opět při průchodu deskami ohřívá a vstupuje do baterií.
5. Rychlost pohybu chladicí kapaliny ve vnitřním okruhu je regulována pomocí oběhového čerpadla, které je instalováno na zpětném potrubí.
6. Pro kompenzaci ztrát chladiva ve vnitřním topném okruhu se používají doplňovací čerpadla, která odebírají část vody ze zpátečky vnějšího okruhu směřující do tepelné elektrárny nebo kotelny. Vzhledem k tomu, že množství přídavného materiálu je v poměru k hlavnímu chladivu v systému vytápění domu malé, kvalita vody v potrubí obytného domu se během topné sezóny nezhoršuje.
7. Při provozu nezávislého topného systému se používají různé automatizační a regulační uzavírací ventily, aby se neustále udržovaly požadované vlastnosti: teplota, rychlost chladicí kapaliny, pokles tlaku.

Závěr

Má smysl uvažovat o podrobných schématech zapojení pro deskové instalace v topných systémech pouze ve spojení se systémem zásobování teplou vodou, protože v moderním vytápění a zásobování vodou se jedná o dva úzce související procesy.

Proto v následujících článcích bude diskutováno použití deskových výměníků tepla pro zásobování teplou vodou a poté možnosti a schémata připojení výměníků tepla v celém systému.

Přihlašte se k odběru novinek na sociálních sítích a e-mailových newsletterů, abyste je nepropásli.

Potřebujete-li výměník tepla pro váš topný systém právě teď, vyplňte níže uvedený formulář. Inženýři společnosti ProTeplo vám pomohou vybrat optimální model pro váš úkol.