Типы и свойства теплообменников для котлов

Неисправности, ремонт

Газовые обогреватели имеют световую индикацию. Она предназначена для оповещения о неисправностях. Каждый производитель создает свой код знаков, содержащийся в паспорте. Если паспорта нет, можно скачать в интернете. Неисправности можно разделить на две категории:

• те, что можно устранить своими силами;
• требующие вмешательства специалиста.

Что можно исправить самому, в паспорте не оговаривается. Распространенные поломки теплообменника:

• разгерметизация;
• засор.

Устранение протечки производится паяльником, сваркой, в зависимости от металла. Вторая неисправность возникает из-за некачественного теплоносителя, накипи. Устраняется промывкой. Для удаления накипи можно использовать кислоту ортофосфорную, лимонную. Первая более эффективна. Как сделать, показано в ролике:

Иногда встречается заводской брак, но чаще неисправность возникает из-за неправильного использования аппаратов. Если строго следовать рекомендациям изготовителя, изделие прослужит долго, качественно. Ремонт котла:

Средняя оценка

оценок более 0

Поделиться ссылкой

Основные виды пластинчатых теплообменников, их предназначение и преимущества:

1. Разборные (конструкция представляет собой пакет пластин и резиновые уплотнители):

• низкие затраты на производство и монтаж;
• регулируемая, легко настраиваемая производительность;
• несложная дешевая эксплуатация, быстрый ремонт;
• безотказность, минимальные интервалы простоя;
• низкая энергоемкость;
• возможность переработки.

Сфера применения пластинчатого теплообменника с разборной конструкцией: системы отопления, бассейны, холодильное и климатическое оборудование, горячее водоснабжение, теплопункты.

2. Паяные (цельная конструкция со спаянными пластинами, без резиновых прокладок):

• компактность и низкая стоимость;
• оптимальное соотношение производительности и стоимости;
• быстрый и дешевый монтаж и сборка;
• надежность и безотказность.

Область применения паяных конструкций: холодильные аппараты, компрессоры и турбинные установки, кондиционеры и вентиляторы, промышленные установки разного назначения.

3. Сварные и полусварные (соединенные при помощи сварных швов):

• простая компактная конструкция без уплотняющих прокладок;
• регулируемый поток;
• устойчивость к действию агрессивных сред;
• максимальный диапазон температур;
• допустимое давление до 4 МПа, температура до 300 °С;
• простота монтажа;
• устойчивость к абразивным и агрессивным веществам;
• надежность и длительный рабочий ресурс.

Сфера применения сварных и полусварных агрегатов: пищевая, химическая и фармацевтическая отрасль, системы кондиционирования и охлаждения, в том числе в промышленности и медицине, работа тепловых насосов и систем горячего водоснабжения.

Как изготовить самодельный теплообменник

Регистр из нескольких труб

Форма теплообменника для отопления, сделанного своими руками, может быть разной. Наиболее распространенный вариант — регистр из нескольких стальных или медных труб, но также используются и образцы пластинчатого типа.

Температура в зоне горения очень высока, особенно, когда горит уголь. Поэтому повышенные требования предъявляются к металлу, из которого будут изготовлены элементы теплообменника, рациональности его конструкции и качеству сварных швов.

Материалы для изготовления

Пример использования чугунных радиаторов в качестве теплообменника в кирпичной печи

Задача водяных теплообменников для отопления — обеспечивать оптимальную передачу тепла, и в этом процессе важна степень теплопроводности металла. Например, стальная труба проводит тепло в 7 раз слабее, чем медная. Поэтому при одинаковом диаметре трубы для передачи одного и того же количества тепла понадобится 25 метров стальной трубы взамен 3,5 метров медной.

Медные теплообменники самые экономичные в работе, но и дорогие. Более доступными для самостоятельного изготовления считаются теплообменники из стальной трубы диаметром не менее 32 мм.

Расчет мощности теплообменника

Вычислить заранее мощность теплообменника для системы отопления довольно трудно. Для этого нужно учитывать слишком много факторов: диаметр труб, длину змеевика, теплопроводность металла, температуру сгорания топлива, скорость циркуляции теплоносителя и др. Реальная способность теплообменника справляться со своими функциями выяснится только после начала эксплуатации отопительной системы.

При расчетах можно ориентироваться, что 1 метр трубы диаметром 50мм, служащей теплообменником, даст 1 кВт тепловой мощности.

Особенности конструкции

Теплообменник для водяного отопления дома, сваренный из гладкостенных труб, называют регистром. Он выглядит как своеобразная «решетка», и это наиболее популярная форма самодельного теплообменника. Кроме такой конструкции, делают и более простые устройства в виде прямоугольного или цилиндрического бака. Главное, чтобы площадь поверхности для теплового обмена была максимально большой.

При изготовлении теплообменника своими руками нужно соблюдать несколько условий:

• ширина внутренних пустот в теплообменнике должна быть не меньше 5 мм, иначе вода в нем может закипеть;
• толщина стенок труб должна быть не меньше 3 мм, чтобы металл не прогорал;
• зазор величиной 10–15 мм между теплообменником и стенками топки должен компенсировать расширение металла при нагреве.

Особенности монтажа

Теплообменник устанавливают внутрь печи в процессе ее кладки

Проще всего монтировать теплообменник одновременно с сооружением печи. Если устанавливать его в старую печь, придется разобрать часть ее кирпичной кладки.

Порядок действий:

1. На подготовленный фундамент печи прямо в полость топки устанавливают трубчатый теплообменник.
2. При дальнейшем укладывании рядов кирпичей оставляют места для входной и выходной труб устройства.
3. После завершения кладки печи подключают теплообменник к системе отопления, заполняют систему водой и производят пробную топку печи.

Видео материал предлагает ознакомиться с полезными советами по самостоятельному изготовлению теплообменника:

До сих пор мы говорили только о теплообменниках в системе водяного отопления

Обратим внимание и на другие сферы их применения

Когда нужна чистка котла

Как правило, это 3 ситуации:

• Профилактическая чистка котла раз в 2 года, с минимальными расходами.
• Чистка производится по мере загрязнения теплообменника сажей и известковыми отложениями. При этом эффективность отопления и нагревания воды уменьшается. Можно вызвать мастера, но и вариант с самостоятельной очисткой тоже не исключен.
• Поломка теплогенератора. К сожалению, такая ситуация – не редкость в разгар отопительного сезона. Вызванный специалист исправит поломку. Он же производит очистку теплообменника от сажи.

Как видите, последние два сценария малопривлекательны для хозяев дома. Они связаны с дополнительными затратами и дискомфортом. Нельзя обойтись без мастера и в том случае, если для отопления помещения применяется котел конденсационного типа, имеющий горелку особой конструкции. Самостоятельно ремонтировать такую сложную технику нежелательно. Исключение из этого правила – если вы хорошо разбираетесь в подобной технике.

Как почистить газовый котел от накипи Порядок действий

Чтобы разобрать отопительный агрегат в домашних условиях, не нужно никакого специального инструментария. Вполне достаточно набора домашнего умельца с пассатижами, отвертками и ключами.

Алгоритм действий, позволяющий эффективно почистить теплообменник газового котла, следующий:

• Отсоедините все провода от газового клапана.
• Извлеките термопару из камеры сгорания. Она соединена с газовым клапаном при помощи капиллярной трубки.
• Отсоедините патрубок для подачи газового топлива.
• Открутите четыре гайки, которые удерживают плиту с горелкой.

• Теперь настал черед теплообменника. Чтобы обеспечить доступ к нему, снимите верхнюю крышку котла, отсоедините дымоходную трубу и датчик тяги.
• После этого аккуратно удалите утеплитель, а затем открутите винты крепления кожуха и снимите его.
• Под кожухом располагается теплообменник. Извлеките из него турбулизаторы.
• Очистить стальные турбулизаторы можно, используя металлическую щетку. А сам теплообменник можно почистить при помощи простых инструментов, которые изготовлены собственноручно, в соответствии с размерами дымогарных труб.

• По окончании очистки обметите поверхности теплообменника при помощи кисти, которая прикручена к рукоятке.
• Последний этап очистки – это очистка днища от сажи, которая осыпалась в процессе чистки дымогарной трубы.

Материалы

Современные тепловые обменники изготавливают из различных материалов. Именно от этого параметра зависят многие качества данных деталей, а также их плюсы и минусы. Рассмотрим подробнее, из чего обычно производят теплообменники для газовых котлов.

Стальной

Чаще всего в газовом отопительном оборудовании встречаются тепловые обменники из стали. Их распространенность объясняется демократичной стоимостью стали и простотой ее обработки. Стальные детали имеют свои отличительные характеристики, например, такой теплообменник получается довольно пластичным. Кроме того, подобные варианты отличаются долгим сроком службы, что привлекает многих потребителей.

Нужно отметить, что пластичность стальных экземпляров играет одну из важнейших ролей, если речь идет о контакте обменника с высокими температурами. Благодаря такой характеристике на составляющих элементах котла не образуются трещины, когда во внутренней части металла рядом с горелкой формируется серьезное тепловое напряжение.

Однако у стальных вариантов есть один серьезный минус – они подвержены образованию коррозии. Разумеется, появление ржавчины сокращает срок службы обменника. Кроме того, нужно учитывать, что дефекты такого рода могут появиться и на внутренней, и на внешней половине устройства.

Еще одним минусом стальных обменников является их большой размер и вес. Кроме того, с подобными деталями будет возрастать потребление газа. Это происходит, потому что большинство современных производителей стремятся добиться высокого уровня инертности и расширяют объем внутренних полостей теплового обменника.

Чугунный

Вторым по популярности по праву признан теплообменник из чугуна. Подобная модель отличается от стальной тем, что контактируя с жидкостью, не становится подверженной появлению коррозии. Благодаря этой отличительной черте можно смело говорить о долговечности чугунных вариантов.

Однако нельзя забывать о том, что чугунные обменники требуют регулярного ухода и внимательного отношения. Кроме того, эти варианты отличает их хрупкость. Если на теплообменнике из чугуна скопится накипь, то подогрев в системе может стать неравномерным, что повлечет за собой растрескивание обменника. Дабы продлить срок службы данного элемента, нужно осуществлять периодическую промывку. В большинстве случаев, если применяется проточная вода, то промывание производят 1 раз в год. Если же в качестве теплового носителя используется антифриз, то такие работы понадобится осуществлять раз в 2 года.

Медный

Медные экземпляры являются практичными и долговечными. Они имеют больше плюсов, чем минусов. Следует выделить следующие характерные черты, присущие таким обменникам:

• детали из меди имеют малый вес;
• отличаются небольшими габаритами;
• не покрываются разрушительной ржавчиной;
• им нужно совсем немного топлива, чтобы хорошо прогреться.

Благодаря таким преимуществам медный теплообменник признан одним из самых востребованных. Однако стоит он дорого, поэтому покупают его не так часто. Кроме того, подобные элементы становятся менее крепкими и надежными в условиях нагрева. Медные теплообменники очень быстро прогорают, после чего выходят из строя.

Алюминиевый

Во многих фирменных моделях газовых котлов присутствуют теплообменники из алюминия. Данный материал отличает высокая пластичность, поэтому из него получаются обменники любых форм и сложности. Кроме того, нужно учесть тот факт, что уровень теплопроводности алюминия в 9 раз больше, нежели у другого популярного сырья – нержавеющей стали. Теплообменники из алюминия имеют очень скромный вес. Благодаря таким положительным характеристикам можно смело говорить о практичности подобных составляющих, а также об их надежности и функциональности.

Хороши такие устройства и тем, что в них обычно отсутствуют уязвимые места. Например, в конструкциях из нержавейки имеются швы сварки, перегибы и прочие подобные участки. Они являются очень уязвимыми, поэтому терпят существенные нагрузки по ходу работы оборудования. В алюминиевых же вариантах таких проблем просто нет. Детали из алюминия отличает мощная химическая устойчивость, которая прекрасно подходит для конденсации.

Неисправности, ремонт

Газовые обогреватели имеют световую индикацию. Она предназначена для оповещения о неисправностях. Каждый производитель создает свой код знаков, содержащийся в паспорте. Если паспорта нет, можно скачать в интернете. Неисправности можно разделить на две категории:

• те, что можно устранить своими силами;
• требующие вмешательства специалиста.

Что можно исправить самому, в паспорте не оговаривается. Распространенные поломки теплообменника:

• разгерметизация;
• засор.

Устранение протечки производится паяльником, сваркой, в зависимости от металла. Вторая неисправность возникает из-за некачественного теплоносителя, накипи. Устраняется промывкой. Для удаления накипи можно использовать кислоту ортофосфорную, лимонную. Первая более эффективна. Как сделать, показано в ролике:

Иногда встречается заводской брак, но чаще неисправность возникает из-за неправильного использования аппаратов. Если строго следовать рекомендациям изготовителя, изделие прослужит долго, качественно. Ремонт котла:

Лучшие Российские производители

Среди российских производителей стоит выделить несколько предприятий:

1. Борисоглебский котельно-механический завод. Предприятие выпускает жаротрубное оборудование, работающее на твёрдом, жидком топливе и газе. Оборудование комплектуется горелками и системами автоматического управления, безопасности. Приборы собственного производства. Котлы имеют трехступенчатое регулирование мощности, позволяющее обеспечить автономный режим эксплуатации.
2. Промышленная группа «Генерация» (г. Березовский, Свердловская обл.). Линейка жаротрубных котлов состоит из оборудования производительностью от 1 до 2,5 тонн/ч. Данное оборудование служит для производства пара низкого давления в промышленности. Схема котлов – трёхходовая. В комплектацию входят горелки, которые выполняются в двух вариантах: автоматизированные однотопливные и двухтопливные. Достоинствами агрегатов выступает высокий КПД – до 91%, простая конструкция, высокая ремонтоспособность.
3. АО «Завод котельного оборудования» (Белгородская область, Алексеевский район, г. Алексеевка). Предприятие выпускает жаротрубные котлы с высоким коэффициентом полезного действия. Паровые оборудование работает по трехходовой схеме. Котлы отличаются производятся в широком ассортименте с производством пара от 2 до 25 т/ч, и давлением до 25 бар.
4. Российский завод энергетического машиностроения АО «Поликрафт энергомаш». Завод выпускает котлы паропроизводительностью от 0,5 до 5,0 тонн/ч, имеют 11 типоразмеров и работают на газообразном и дизельном топливе. Оборудование оснащено защитной автоматикой.
5. АО «Шебекинский машиностроительный завод» (г. Шебекино, Белгородская обл.) изготавливает паровые жаротрубные котлы марок КП и КПа производительностью пара от 1 до 4 тонн/ч. Среди достоинств: спиральный турбулизатор, футеровка передней крышки огнеупорным бетоном. Котлы соответствуют требованиям Ростехнадзора.

Конструкция и принцип работы

Конструкция кожухотрубного теплообменника отличается простотой и надежностью, а также обеспечивает простой доступ к основным элементам для технического обслуживания и ремонта. Что касается принципа действия рассматриваемой установки, он также не отличается особой сложностью. Рассмотрим подробно конструкцию и принцип действия кожухотрубных преобразователей тепловой энергии.

Конструкция теплообменника

В общем случае конструкция теплообменного аппарата состоит из следующих элементов:

• распределительной камеры с входным и выходным патрубками;
• оболочки, имеющей впускной и выпускной патрубки;
• теплообменных труб;
• трубных решеток;
• задней (разворотной) камеры.

Главным преимуществом кожухотрубного преобразователя тепловой энергии и основной причиной популярности этих устройств является простота и надежность конструкции. Кожухотрубчатый теплообменник включает в себя распределительную камеру, оснащенную теплообменными трубами, корпус, чаще всего цилиндрической формы, и специальные решетки.

На торцах корпуса располагаются крышки, полностью герметизирующие корпус агрегата. Благодаря находящимся в комплекте поставки опорам, теплообменник легко устанавливается в горизонтальное положение. Помимо этого, конструкцией предусмотрены специальные крепления, обеспечивающие возможность произвольной установки изделия.

Увеличить интенсивность теплообмена может использование труб, имеющих специальные рёбра. В том случае, когда необходимо уменьшить интенсивность теплопередачи, на трубы наносят специальное теплоизоляционное покрытие. Таким образом можно существенно повысить аккумулирующие возможности установки. В некоторых случаях применяются особые конструктивные решения, в которых предусмотрено использование двух труб: труба меньшего диаметра располагается внутри трубы большего диаметра.

Площадь теплопередающей поверхности кожухотрубных теплообменников может колебаться в пределах от 300 см2 до нескольких тысяч квадратных метров. В конденсаторе современных паровых турбин, мощность которых составляет 300 МВт имеется более 20 000 трубок, а общая поверхность поверхность теплообмена составляет приблизительно 15000 м2.

https://youtube.com/watch?v=E80Hec6WQ-4

Кожух теплообменного аппарата изготавливается из толстолистовой стали толщиной не менее 4 мм. Для изготовления решеток используется материал той же марки, однако толщина его должна быть не менее 20 мм. Главным элементом конструкции является комплект труб. Для эффективной работы устройства необходимо, чтобы материал из которого изготавливаются трубы, обладал высокой теплопроводностью. Положение пучка труб внутри корпуса фиксируется с помощью одной или нескольких решеток.

Принцип действия

Принцип действия кожухотрубного теплообменника довольно прост. Внутри аппарата происходит разделение рабочих сред таким образом, что они лишены возможности смешиваться между собой. В роли теплопередающих элементов выступают трубы, расположенные между двумя рабочими субстанциями.

Один из теплоносителей перемещается внутри труб, другой подается под давлением в межтрубное пространство. Кожухотрубчатые теплообменники могут работать с любыми агрегатными состояниями теплоносителей, это могут быть пар, газ, жидкость или их сочетание.

Устройство и принцип действия

Кожухотрубчатый теплообменник включает в себя несколько элементов конструкции. Рассмотрим основные из них:

• кожух (корпус);
• распределительная и направляющая камеры;
• внутренняя система трубок;
• трубные решётки;
• перегородки и уплотнения.

Данная модель устройства отличается наличием кожуха, который скрывает внутренние трубы, отсюда и название — «кожухотрубный»

К корпусу привариваются два патрубка. Один из них отвечает за подвод рабочей среды, а другой — за вывод. В торцы кожуха приваривают специальные фланцы.

Кроме этого, в состав такого подогревателя входят трубные решётки, между которыми привариваются трубы, оснащённые дистанционными решётками. Такая конструкция образует трубную систему рекуператора и позволяет обогревателю быть многоходовым.

В дно рекуператора вставляются два патрубка, которые так же, как и патрубки корпуса выполняют подводящую и выводящую функцию. Дно рекуператора оснащено фланцами. Фланцы рекуператора являются ответными фланцам корпуса. Трубная система такого устройства вставляется в корпус. Решётки фиксируются с помощью специальных уплотнительных элементов и болтов между фланцами рекуператора и корпуса. Это позволяет, в случае необходимости, беспрепятственно выполнить ремонт любого элемента кожухотрубного устройства.

Принцип действия подогревателя такого типа заключается в следующем: горячая и холодная среда циркулирует по двум различным каналам. Сам процесс передачи тепла осуществляется между стенками этих каналов.

Виды пластинчатых теплообменных аппаратов и их применение

По способу соединения теплообменных пластин теплообменник может быть:

• разборной;
• паяный;
• полусварной;
• сварной.

Конструкция и принцип работы разборных пластинчатых ТО были описаны выше. Рассмотрим более подробно особенности конструкции и область применения паяных, полусварных и сварных теплообменников.

Паяный пластинчатый теплообменник

Агрегат широко используется для:

• нагрева и охлаждения рабочих сред;
• испарения;
• конденсации;
• утилизации и рекуперации тепловой энергии.

Теплообменные пластины ППТО изготавливаются из нержавеющей стали. Сборка пакета осуществляется аналогично с разборными теплообменниками, после чего производится пайка медным или никелевым припоем, в зависимости от агрессивности рабочей среды: для более агрессивных сред используется никель.

К наиболее существенным преимуществам паяных ПТО можно отнести:

• высокую надежность;
• возможность работы в широком температурном диапазоне;
• легкость и небольшие габариты;
• надежность конструкции;
• простоту монтажа и технического обслуживания;
• доступную стоимость.

Особенно хорошо паяные ПТО зарекомендовали себя в холодильных и замкнутых отопительных системах.

Полусварные пластинчатые теплообменники

Главной конструктивной особенностью полусварных теплообменников является попарное сваривание штампованных пластин, в результате чего формируется отдельный герметичный модуль. Сборка ПСПТО осуществляется также, как и разборного теплообменника, различие состоит в том, что вместо отдельных пластин используются готовые сварные модули.

Между первичными и вторичными модулями устанавливаются прокладки из термостойкой резины. Отсутствие внутренних прокладок позволяет существенно увеличить рабочее давление в системе и температуру рабочей среды.

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам ПСПТО получили широкое распространение следующих областях:

• в системах вентиляции и кондиционирования;
• в химическом и фармацевтическом производстве;
• в пищевой промышленности;
• в системах рекуперации;
• в отопительных системах;
• в системах централизованной подачи горячей воды.

Среди наиболее значимых преимуществ данной конструкции можно выделить:

• широкий диапазон рабочих температур;
• отсутствие герметизирующих прокладок;
• инертность к агрессивным рабочим средам;
• простоту монтажа и технического обслуживания.

В отличии от сборных ПТО, полусварные агрегаты практически полностью исключают возможность неправильной сборки.

Сварные пластинчатые теплообменники

Отсутствие уплотнений является главной особенностью конструкции сварных теплообменных аппаратов. Гофрированные пластины сварены в один блок, в котором рабочая среда протекает по внутренним каналам, а нагреваемая – по внешним.

Применяются СПТО при работе с агрессивными средами при повышенных температурах и высоком давлении рабочих сред.

Конструктивные особенности сварных теплообменников обеспечивают следующие преимущества:

• компактность;
• высокий коэффициент теплопередачи;
• незначительные теплопотери;
• простоту технического обслуживания.

Отсутствие уплотнений в сварных ПТО обеспечивает полную герметичность рабочих каналов, что позволяет работать в экстремальных условиях.