Какой теплообменник лучше битермический или раздельный: Какой котел лучше — с битермическим или 2 раздельными теплообменниками

Разное

Содержание

Какой котел лучше — с битермическим или 2 раздельными теплообменниками

При покупке отопительного агрегата для частного строения большинство собственников ориентируется на приборы с двумя контурами, обеспечивающие не только нагрев радиаторов, но и горячую воду. Модели отличаются разными конструктивными особенностями, одна из которых – в исполнении теплообменника. Вариантов немного: один битермический или 2 раздельных. Закономерный вопрос, интересующий многих – какой котел по этому показателю лучше выбрать?

Схема теплообменника битермического или 2 раздельных

Рекомендация может быть лишь одна – к советам разного рода «знающих» людей в данном случае вряд ли стоит прислушиваться. Да и мнения некоторых специалистов явно ангажированы. Нельзя не учитывать такой фактор, как недобросовестная конкуренция, когда одно техническое решение буквально идеализируется, а у другого находится столько недостатков, что сразу становится понятно – лучше не приобретать. Разобраться во всем этом несложно и самостоятельно, если знать, о чем именно идет речь.

  1. Теплообменник битермический

  2. Его именуют по-разному – совмещенный нагреватель, сдвоенный, труба в трубе. Идея довольно простая – объединить в общем корпусе приборы для контуров ГВС и ОВ. Циркуляция жидкости осуществляется по следующей схеме: в зазоре между стенками трубок перемещается теплоноситель системы отопления, а по внутренней – для горячего водоснабжения. Что это дает?



    Схема битермического теплообменника

    Плюсы

  • Упрощается конструкция котла. В нем уже не нужны такие элементы, как вторичный теплообменник и трехходовой клапан.


  • Схема контура битермического теплообменника

  • Большая надежность. Это понятно; меньше деталей – ниже вероятность поломок оборудования.

  • Как результат – снижение стоимости отопительного агрегата.

  • Повышается скорость приготовления ГВС. Это обеспечивается непосредственным контактом теплоносителя отопления и поверхности внутреннего контура. Следовательно, тепловая энергия распределяется равномерно по всей ее площади. По сути, она постоянно омывается горячей жидкостью ОВ, подогревая ту, которая циркулирует по трубе с водой для ГВС. Это и снижает инерционность системы. То есть, как только открывается кран, пользователь сразу же получает горячую воду.

Минусы

  • Повышенные требования к качеству воды. Если она достаточно жесткая, то в условиях высокой температуры (более 650С) отложение солей происходит намного интенсивнее, так как ускоряется протекание химических реакций. К тому же внутренняя конструкция битермического теплообменника сложнее, чем традиционного аналога. Выбирая модель котла, это следует учитывать. При быстром образовании накипи в чайниках, кастрюлях стоит подумать о способах предварительного умягчения жидкости для системы, и во сколько это обойдется.

  • Риск получения слишком горячей воды. Такое наблюдается в момент открывания крана при работе котла в повышенном режиме. К примеру, при низкой температуре на улице. Если об этом забыть, то возможен термический ожог. Хотя при разработке некоторых моделей инженеры данный нюанс учли и предусмотрели предел нагрева ГВС; как правило, не более 600С.

  • Трудность обслуживания теплообменника. Конфигурация его внутренних полостей, ребер жесткости настолько сложная, что даже в специализированной мастерской осуществить качественную промывку прибора не всегда получается. Как результат – снижение мощности и эффективности котла. В большинстве случаев принимается решение – теплообменник заменить. Но цена на него может доходить до 40% от стоимости агрегата.

  • Можно пойти другим путем – чаще производить обслуживание, чтобы не допустить образования большого слоя отложений. Но насколько это целесообразно в регионах, где отопительный период начинается рано и длится не менее (а то и более) полугода? Ведь снять теплообменник – значит, на время остановить котел.


  • Вероятность протечек выше. В том числе, и внутренних, между контурами. Объясняется это конструктивной особенностью – большим количеством мест соединений.

  • Ремонтопригодность крайне низкая. Специалисты не зря называют такие приборы одноразовыми. В этом плане традиционный аналог явно выигрывает.

  • Два теплообменника
  • Пока еще большинство отопительных агрегатов выпускается именно в такой комплектации. Как уже отмечено, один прибор (монотермический, он же пластинчатый) «отвечает» за приготовление теплоносителя контура ОВ, другой – для ГВС.

    Плюсы

    • Возможность перегрева жидкости ГВС исключена. Следовательно, и обжечься горячей водой невозможно. Ее температура во вторичном теплообменнике, учитывая разделение двух моноприборов, по определению не превысит 60 – 650С.

    • Менее интенсивное образование отложений. Теплообменник ГВС включается в работу по необходимости, следовательно, постоянного протока жидкости через него нет.


    • Схема раздельного теплообменник теплообменника

    • Сравнительная простота обслуживания. При небольшом засоре промыть пластинчатый прибор (если знать как) можно и в домашних условиях, хотя качества это не гарантирует. В мастерской же полную очистку внутренних полостей от накипи сделают за сутки.

    • Возможность многократного ремонта. Протечки в основном появляются в местах соединений, стыков. Если моноприбор из стали, то хороший хозяин, имея под рукой паяльник на 200 Вт, припой соответствующей марки и кислоту, герметизировать шов сможет и самостоятельно.

    • При выходе любого из пластинчатых теплообменников из строя его замена обойдется дешевле. Это связано с более низкой стоимостью моноприбора по сравнению с битермическим аналогом.

    Минусы

    • Возрастает риск поломок. В некоторых моделях котлов одно из слабых мест – трехходовой кран.

    • Стоимость моделей отопительных приборов с двумя теплообменниками выше. К тому же их внутренняя компоновка менее удобная.

    • Какой из котлов выбирать – с битермическим теплообменником или двумя пластинчатыми – решать придется самостоятельно. Но кое-что учесть желательно.


    • Бытовые отопительные агрегаты таких известных брендов, как «Ariston», «Vaillant», «Viessmann», с битермическим теплообменником на наш внутренний рынок практически не поставляются.

    • Надежность котла во многом определяется качеством воды на участке.

    • В некоторых моделях реализованы оригинальные инженерные решения, полностью нивелирующие отдельные недостатки битермических теплообменников.

    Вывод

    Чтобы не разочароваться в своем приобретении, по вопросу выбора котла желательно проконсультироваться с профессионалом. Целесообразность покупки прибора с битермическим теплообменником или двумя пластинчатыми определяется по совокупности нескольких факторов, и самостоятельно принять верное решение вряд ли получится.

    «АЛЬФАТЭП» готова помочь в этом всем проживающим в Подмосковье. Компания много лет специализируется в сфере поставок отопительных приборов, проектирования и монтажа автономных систем. Ее сотрудники дадут профессиональную консультацию всем, позвонившим на номер контактного телефона 8 (499) 116-34-84. Уточнив ряд деталей, предложат на выбор несколько моделей котлов. При заключении договора квалифицированные мастера сами доставят прибор по адресу, установят его, произведут обвязку и пустят в эксплуатацию.

    Какой выбрать настенный котел — с раздельными теплообменниками или битермический?

     

     

    Это один из самых сложных вопросов, которые нам задают покупатели, выбирая настенный котел для дома. Обычно среднестатистический потребитель, задумываясь о приобретении отопительного оборудования, ограничивается следующими критериями:

    • Мощность котла;
    • Вид топлива;
    • Стоимость;
    • Надежность.

    Но в вопросе о видах теплообменников нужно разбираться подробнее, что мы и сделаем в этом обзоре. Мы расскажем о раздельных и битермических теплообменниках, покажем их различия, поговорим о преимуществах и недостатках.

    На основании полученной информации вы сможете сформировать собственное мнение и сделать правильный выбор относительно модели настенного отопительного котла.

     

     

    Настенные котлы с раздельными теплообменниками

     

     

    Стандартный котел работает следующим образом: при помощи циркуляционного насоса теплоноситель постоянно движется через первый теплообменник, который нагревается от горелки. Таким образом, горячая вода движется по отопительной системе от теплообменника к радиаторам и обратно.

    Когда возникает потребность в горячем водоснабжении, специальный датчик дает сигнал и трехходовой кран направляет горячую воду из первого теплообменника во второй. Другими словами, холодная вода во втором теплообменнике нагревается не от горелки, а от уже разогретого теплоносителя.

    Такой способ позволяет снизить затраты на отопление за счет более экономного расхода топлива во время потребления горячей воды для бытовых нужд.

     

     

    Преимущества использования котлов с раздельными теплообменниками:

    • Максимальная температура горячей воды не превышает 60 градусов. Этого вполне достаточно для любых нужд. При этом вероятность получить ожог во время приема душа сводится к нулю.
    • Второй теплообменник имеет большой срок эксплуатации, так как используется реже.
    • Несложная конструкция. Котлы с раздельными теплообменниками легко ремонтируются. В большинстве случаев это можно сделать своими руками, сэкономив на услугах профессиональных мастеров.
    • Риск засорения сведен к минимуму. Практика показывает, что необходимость технического обслуживание у раздельных теплообменников возникает реже, чем у битермических.

     

    Важно: Несмотря на простоту обслуживания раздельных теплообменников, лучше не делать этого самостоятельно, если у вас нет опыта. Это может быть опасно. Во всех документах, поставляемых с отопительным оборудованием, производители настойчиво требуют воздерживаться от ремонта своими руками.

     

     

    Недостатки:

    • Раздельные теплообменники занимают больше места, вследствие чего размеры котла могут быть больше, чем требуется покупателю.
    • Работа котла невозможна без трехходового крана. Его задача заключается в автоматическом перенаправлении потока воды во второй теплообменник, когда жильцы дома начинают пользоваться горячим водоснабжением. Такие краны часто выходят из строя и нуждаются в замене, что создает большие неудобства.
    • Цена на котлы с раздельными теплообменниками может быть выше из-за большего количества комплектующих.

     

    Как видите, такие котлы имеют не только положительные качества, но и недостатки, о которых обязательно нужно знать, прежде, чем принимать решение о покупке.

     

    В качестве примера можно рассмотреть настенный котел Baxi Eco Compact 14F. Эта модель популярна на рынке за счет доступной цены, компактных размеров и хорошей электроники.

     

    Температура нагрева воды (ГВС) находится в диапазоне от 35 до 60 градусов. Котел работает от природного газа и потребляет 1,6 м3 топлива в час. Компактные размеры (700x400x298 мм) позволяют установить его в любом помещении без специальной подготовки места.

     

    Котел с раздельными теплообменниками Baxi Eco Compact 14F рекомендуется для установки в помещениях общей площадью не более 140 м2. Данное оборудование легко справляется с эксплуатацией в российских условиях, что подтверждают многие наши клиенты, купившие котел Baxi Eco Compact 14F.

     

     

    Настенные котлы с битермическим теплообменником

     

     

    Давайте разберемся, что собой представляет битермический теплообменник. Из его названия понятно, что речь идет о выполнении двух разных задач внутри одной конструкции (это нагревание воды для отопления и горячего водоснабжения).

     

    Для этого используются теплообменник с особой конструкцией трубы. Чаще всего она изготавливается из меди и имеет внутренний контур, по форме среза напоминающий неправильный ромб, припаянный к внутренней поверхности основной трубы.

     

    Такая незамысловатая конструкция позволяет использовать внутреннюю область для горячего водоснабжения, а внешнее пространство — для отопления. Также внешняя труба в целях лучшего теплообмена оснащена пластинами, обеспечивающими наибольший контакт с продуктами горения.

     

    Принцип действия

    1. Пластины разогреваются в результате горения топлива и передают тепло теплоносителю, циркулирующему внутри отопительного контура. Если горячая вода для бытовых нужд не используется, то контур ГВС перекрыт.
    2. При открытии крана с горячей водой, контур отопления блокируется и открывается контур ГВС, в результате чего нагревается теплоноситель, движущийся по внутренней трубке. Как только кран с горячей водой будет закрыт, контур ГВС автоматически перекроется и возобновится движение теплоносителя в отопительном контуре.

     

    Другими словами, всегда работает только один из двух контуров, при этом вода для ГВС получает тепло от уже нагретой воды из отопительного контура. Считается, что котлы с битермическими теплообменниками на 15% дешевле, чем при использовании раздельных теплообменников. Но в этом случае КПД получается немного меньше (примерно на 2%).

     

     

    Преимущества котлов с битермическими теплообменниками

    • Простая конструкция, не требующая установки трехходового крана, который довольно часто ломается и нуждается в замене.
    • Такие котлы имеют более компактные размеры, так как внутри корпуса не требуется дополнительное место для размещения второго теплообменника.
    • Горячая вода сразу течет из крана во время открывания, в отличие от использования котлов с раздельными теплообменниками.
    • Из-за более простой комплектации многие модели стоят дешевле котлов с дополнительным теплообменником.

     

    Некоторые люди ошибочно считают, что вода из контура ГВС, находящаяся во внутренней трубке теплообменника, всё равно забирает существенную часть тепла, когда требуется только отопление, и снижает общую эффективность работы котла. Практика показывает, что это не так, и здесь нет никакого повода для беспокойства.

     

    Недостатки

    • Возможность получения ожога во время приема душа. Используя котел с битермическим теплообменником, нужно быть более внимательным к температуре воды ГВС, особенно, если в доме есть дети. Данная проблема наиболее актуальна, когда на улице сильные морозы и отопление работает в полную силу. Включив горячий кран, лучше немного подождать, пока сильно разогретая вода стечет.
    • Продолжительность работы котла в режиме ГВС имеет некоторые ограничения. Этот момент нужно уточнять у специалистов, хорошо знакомых с приобретаемой вами моделью котла с битермическим теплообменником.
    • Нежелательно использовать теплоноситель с большим содержанием примесей, так как это приведет к образованию накипи на внутренних стенках трубок теплообменника. Если используемая вами вода слишком жесткая, ее следует смягчать, а это дополнительные затраты. В нашей практике известны случаи, когда владельцы таких котлов не следили за качеством воды в отопительной системе, и теплообменник выходил из строя во время сильных морозов. Сами понимаете, какие серьезные проблемы это вызывает.
    • Сложное обслуживание. Битермические теплообменники трудно поддаются очистке, даже если эту процедуру доверить профессионалам.
    • Из-за засорения теплообменника эффективность котла снижается с каждым годом.

     

    Рано или поздно наступает момент, кода битермический теплообменник придется заменить. Расходы могут достигать 30-40% от стоимости котла. Согласитесь, что это достаточно большие расходы. При этом здесь не учтена оплата за работу.

     

     

    Без всякого преувеличения можно сказать, что битермические теплообменники являются одноразовыми, так как их чистка из-за специфичной конструкции не дает больших результатов.

    Мы лишь можем порекомендовать использовать такие котлы в сочетании со специальными системами очистки, снижающими количество солей в теплоносителе.

     

    Примером котла с битермическим теплообменником может служить настенный котел Baxi Eco Four 24. Он имеет компактные размеры (400x730x299 мм), относительно небольшой вес (29 кг) и рекомендуется к установке в домах площадью до 240 м2.

     

     

    Как сделать правильный выбор?

     

     

    Выше мы дали подробную информацию о том, что из себя представляют котлы с раздельными или битермическими теплообменниками, рассказали о принципе их работы, перечислили их преимущества и недостатки.

     

    Выбирая модель котла, следует отталкиваться от поставленных целей и эксплуатационных условий. Нужно понимать, что какой бы выбор вы ни сделали, вам придется идти на компромисс с некоторыми недостатками и привыкнуть к особенностям обслуживания той или иной модели.

     

    Битермический теплообменник стоит дешевле, и этот факт привлекает многих покупателей. Если использовать качественный теплоноситель без большого количества примесей, то обслуживание котла будет недорогим, так как его конструкция значительно проще, чем у котлов с двумя раздельными теплообменниками.

     

    Выбирая котел с битермическим теплообменником, легче выбрать надежную модель, в то время как оборудование с раздельными теплообменниками требует более пристального изучения всех характеристик и особенностей конструкции.

     

     

    В каком случае нужно точно отказаться от котла с битермическими теплообменниками?

     

    Если у вас в доме очень плохая вода, сильно насыщенная солями, воздержитесь от этого вида оборудования, иначе спустя 2-3 отопительных сезона вам придется менять теплообменник, а это очень дорого.

     

    Как вариант, можно использовать очистительные системы, о чем мы упоминали выше. Но не думайте, что если у вас раздельные теплообменники, то о качестве воды беспокоиться не нужно.

     

    Любой вид теплообменника рано или поздно засорится, но в большинстве случаев дороже всего обойдется обслуживание котла с битермическим теплообменником.

    Битермический или раздельный теплообменник — какой лучше выбрать

    Сделать правильный выбор качественного и надёжного котла для обогрева и снабжения дома горячей водой довольно трудно. Особенно если не знать особенности функционирования этих конструкций, их разнообразие моделей, представленных на рынке, и основные параметры выбора.

    Главный элемент котла – теплообменник, вся работа построена вокруг него. Стоит ли приобрести битермический теплообменник (совмещённый), либо отдать предпочтение раздельному варианту для обогрева и водоснабжения, какие особенности имеют битермические теплообменники, действительно ли они оправдывают своё использование, – всё это проанализировать довольно сложно, так как объективных сведений нет, помимо рекламных плакатов либо критических комментариев конкурентов.

    Совмещенный теплообменник

    Совмещенный теплообменник газового котла

    Определение совмещённого теплообменника

    Подробнее ответим на вопрос, что это такое – битермический теплообменник. Это вид теплообменника котла, назначение которого в нагревании теплового носителя под обогрев и хозяйственной воды ГВС прямо в камере сжигания. Если присмотреться к конструкции, совмещённый тепловой обменник можно описать как «труба в трубе» – на изображении можно увидеть разделённую на несколько секторов трубу. Одна часть предназначена для циркуляции отопительного теплоносителя, а вторая – для жидкости в контуре горячего водяного снабжения. К трубке присоединяются особые пластины из меди – рёбра теплового обменника.

    Нагретая вода проходит по внутренним трубкам, а теплоноситель системы обогрева в полостях между внутренней трубкой и наружной. При всём проточная вода течёт поочерёдно по всем шести трубкам, а та, что под отопление, – по трём параллельно в одном направлении и также по трём параллельно обратно.

    битермический теплообменник

    Битермический теплообменник в разрезе

    Принцип работы

    Всё происходит следующим образом:

    1. Тепло от пластин исходит на поверхность внешней трубки, а потом в контуре под обогрев. При необходимости обогрева зимой и выключенном горячем водяном снабжении, жидкость течёт только по отопительному контуру, а горячая вода перекрывается.
    2. При открытии горячей воды, контур обогрева перекрывается и происходит запуск контура горячего водоснабжения. Тепло от внешнего контура и целого теплового обменника переходит к жидкости, которая течёт по внутренней полости. Кран горячей воды перекрывается – и ток в обогреве налаживается.

    То есть за раз функционирует лишь один контур. Второй в этот момент перекрывают. Такой принцип необходим для того, чтобы снизить влияние на выходную температуру жидкости от нагрева теплоносителя и обратно. Таким образом, контролируется то, куда будет уходить тепло от газовой горелки либо сгорания иного типа топлива.

    Если вы задумываетесь, что выбрать: теплообменник битермический или раздельный, – знайте, что первый вариант выходит на 10-15 % дешевле и только на 1-2 % ниже по коэффициенту полезного действия второго варианта. Это происходит за счёт снижения затраченного материала без усложнения технического процесса и за счёт исключения трёхходовых клапанов и арматуры регуляции. Возможно, именно этот параметр станет для вас основополагающим при выборе, однако всё же рассмотрите плюсы и минусы двух конструкций.

    Сечение труб выбирается исходя из того, чтобы скорость течения жидкости не повышалась, а напор не снижался. Поэтому не нужно даже дополнительного увеличения площади теплового обмена с камерой сжигания.

    Достоинства и недостатки

    При выборе битермического теплообменника стоит обратить внимание на его плюсы и минусы.

    Главное достоинство совмещённого теплообменника котла уже упоминался выше – это более дешёвое производство (он стоит меньше, чем раздельные варианты и трёхходовые вентили). Также конструкция занимает меньше места внутри котла, по сравнению с первичными, вторичными тепловыми обменниками и трёхходовыми вентилями с подводящими трубками.

    Что касается недостатков, можно выделить следующие пункты:

    При функционировании котла в отопительном режиме в контуре горячего водоснабжения теплообменника хозяйственная вода нагревается до того же градуса, что и жидкость под обогрев. Если в отопительной системе настроена температура выше 60 °C, то с открытием крана пойдёт вода той же температуры, в таком случае можно обжечься.

    Забитый накипью битермический теплообменник

    Забитый накипью битермический теплообменник газового котла

    Во время пользования горячим водоснабжением в отопительном контуре теплоноситель отстаивается, а во время функционирования котла на обогрев в контуре ГВС вода отстаивается. Получается, в одном случае теплоноситель, а во втором вода сильно нагреваются и не циркулируют, и это способствует чрезмерному формированию водного камня на поверхности теплового обмена.

    Вы уже в курсе принципа циркуляции теплоносителя в совмещённом теплообменнике. Так вот при сильном засорении накипью хотя бы одной из полостей, поток через неё прекратится, и в этом месте будет закипать теплоноситель. При функционировании котла будет слышаться сильный шум. Засорённый битермический теплообменник иногда не получается промыть даже специально предназначенным оборудованием. Замена этой основной части отопительного агрегата стоит зачастую больше половины стоимости всего котла. Для исключения этих неприятностей, промывку битермического теплообменника специалисты рекомендуют проводить чаще.

    Изготавливать битермический теплообменник труднее, чем монотермический. Он содержит больше стыков, что влечёт риск образования протечек. Также иногда случаются протечки между контурами внутри конструкции.
    Совмещённый вариант по сравнению с другими, почти непригоден к ремонту при утечке.

    Битермический или раздельный теплообменник — какой выбрать?

    Дать однозначный ответ на вопрос, какой теплообменник лучше — битермический или раздельный — невозможно. При качественном изготовлении два варианта хорошо выполняют собственные функции. Рабочий режим и нюансы, которые связаны с этим и видимые потребителем, или не ощущаются, или имеют очень похожую природу. Т.е. как в первом случае, так и во втором необходимо свыкнуться с определёнными ограничениями либо особенностями функционирования отопительного агрегата.

    Готовый котёл с битермическим теплообменником обойдётся вам дешевле. К тому же без особого усложнения конструкции в котле применяется всего один узел теплового обмена, и его можно обслуживать даже проще, чем контуры по отдельности.

    В случае с совмещённым теплообменником легче выбрать качественную модель котла. Может показаться удивительным, но даже в одной линейке котлов с раздельными приборами зачастую можно встретить сочетание разных по конструкции и материалам тепловые обменники для обогрева и горячего водоснабжения. При выборе котла придётся внимательно проверять нюансы и теххарактеристики всех его частей, чтобы не возникло ошибки.

    Утверждать, что двухконтурные отопительные агрегаты с теплообменниками раздельного типа лучше за счёт собственной пригодности к ремонту, нельзя. Вопрос с накипью может возникнуть одинаково для любого котла, если используется неподготовленная вода. Ремонт для тепловых обменников всегда одинаков. Если взять на заметку, что в раздельном варианте может применяться пластинчатый теплообменник, вообще можно заметить, что совмещённый намного живучее.

    Производители котлов с битермическим теплообменником

    У покупателей есть выбор при выборе котла с совмещённым теплообменником. Такие агрегаты производят многие компании. Например:

    1. Baxi (Италия). Настенные двухконтурные модели Mainfour 24i и Mainfour 24Fi.
    2. Beretta (Италия). Настенные модели под отопление и горячее водоснабжение Ciao Cai 28 кВт, Ciao Cai 24 кВт, Ciao Csi 28 кВт, Ciao Csi 24 кВт.
    3. Buderus (Германия). Настенные модели Logamax UO42-24K (одноконтурная), двухконтурные Logamax UO44-24K, Logamax UO52-24K, Logamax UO52-28K, Logamax UO54-24K.
    4. Roca (Испания). Настенные модели под ГВС и обогрев Neobit S 24/24, Neobit S 24/24 F.
    5. Sime (Италия). Настенные двухконтурные модели Metropolis DGT 25 BF, Metropolis DGT 25 ОF, Metropolis 25 ОF, Metropolis 30 ОF.
    6. Solly (Китай). Настенные модели под ГВС и отопление H Standart 18, H Standart 26, H Standart 18F, H Standart 26F.
    7. Termal (Китай). Настенные двухконтурные модели M 18 i, M 18Fi.
    8. Unical (Италия). Настенная модель под отопление и горячее водоснабжение Eve 05 Ctn 24F.

    Таким образом, котлы с битермическим (совмещённым) теплообменником меньше стоят и более надёжны благодаря конструктивным особенностям, однако при всём менее производительны и нуждаются в определённом качестве воды для хорошей работы.

    Настенный газовый котел с битермическим или с двумя теплообменниками?

    Для того чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим конструкцию того и другого котлов.

    Битермический теплообменник создан по принципу «труба в трубе», где внутренняя труба заполнена санитарной водой, а между стенками внутренней и наружной находится теплоноситель системы отопления. Благодаря такой конструкции у котлов нет постоянно движущихся/вращающихся механизмов (если не считать привод газового клапана и циркуляционный насос), и они очень надежны и долговечны.

    Схема котла с битермическим теплообменником

    Котел с битермическим теплообменником работает по следующему алгоритму. В режиме отопления постоянно работает циркуляционный насос, тем самым обеспечивая постоянное движение теплоносителя через теплообменник, не давая ему перегреться и направляя нагретый теплоноситель в систему отопления.

    В момент, когда вы откроете кран горячей воды, санитарная вода пойдет по внутренней трубке теплообменника и автоматика (благодаря датчику контроля потока) переключит котел в режим ГВС: циркуляционный насос остановится, а тепло с наружной части теплообменника будет передаваться на внутреннюю его часть, через которую непрерывным потоком идет санитарная вода. Так будет продолжаться до тех пор, пока вы не закроете кран горячей воды, тогда газовая горелка выключится и включится циркуляционный насос, который начнет отводить избыточное тепло с теплообменника. Далее котел либо снова включится в режим ОТОПЛЕНИЕ, либо перейдет в режим ОЖИДАНИЕ, если подогрев отопления не требуется.

    В теплое время года котел может работать в режиме ЛЕТО и включаться только для нагрева горячей воды, при этом циркуляционный насос, каждый раз после закрытия крана горячей воды, будет сбрасывать избыточное тепло с теплообменника.

    Схема котла с двумя теплообменниками

    Если котлы снабжены двумя теплообменниками, то обычно основной теплообменник — медный, монотермический, состоящий из одинарной трубки, а второй — пластинчатый, из нержавеющей стали, с отдельными входами/выходами для теплоносителя и ГВС – при этом санитарная и котловая вода не смешиваются, так как разделены пластинами.

    Для того, чтобы тепло, в зависимости от необходимости, подавалось на отопление или на ГВС, в котле предусмотрен трехходовой кран, который с помощью циркуляционного насоса направляет поток теплоносителя либо в систему отопления, либо в пластинчатый теплообменник ГВС.

    Работает это по следующей схеме. В режиме ОТОПЛЕНИЕ циркуляционный насос постоянно находится в работе при включенной газовой горелке, при этом трехходовой кран направляет теплоноситель в систему отопления (в радиаторы). При открытии крана горячей воды, датчик контроля потока оповестит автоматику о необходимости нагрева санитарной воды, и автоматика с помощью трехходового крана перенаправит теплоноситель на «малый круг». При этом циркуляционный насос не отключится, как у котлов с битермическим теплообменником, а будет гонять теплоноситель внутри котла из основного теплообменника в пластинчатый, и поток санитарной воды будет нагреваться. После закрытия крана горячей воды, клапан вернется в предыдущее положение, горелка выключится, а насос также некоторое время поработает для сброса избыточного тепла.


    Какой же все-таки настенный газовый котел лучше — с битермическим теплообменником или двумя раздельными? На этот вопрос нет однозначного ответа, выбор в пользу того или другого варианта будет зависеть от ваших предпочтений, условий эксплуатации и установки котла. Поэтому сформулируем основные преимущества и недостатки настенных котлов с разными вариантами теплообменников.

     

    Котлы с битермическим теплообменником:

    • имеют более компактные размеры, поэтому идеально подходят для установки на кухне (даже в кухонный шкафчик можно спрятать), это особенно актуально при покупке котла для квартиры;
    • не имеют постоянно движущихся механизмов – надежны и долговечны;
    • состоят из меньшего числа комплектующих, соответственно, стоят дешевле;
    • чувствительны к качеству воды.

    Котлы с двумя теплообменниками:

    • постоянно подогревают теплообменник ГВС, благодаря чему вы получаете горячую воду сразу же после открытия крана – не надо ждать;
    • менее требовательны к качеству воды: пластинчатый теплообменник легко снимается для промывки;
    • проще в обслуживании и ремонте — пластинчатый теплообменник легко и быстро заменяем;
    • стоят немного дороже и чуть больше в размерах.

    Схема котла с двумя теплообменникамиБитермический или монотермический теплообменник — какой лучше? Видео.

    Котлы с двумя теплообменниками в нашем интернет-магазине.

    Что такое битермический теплообменник и его плюсы и минусы

    Хочется приобрести и установить для отопления и горячего водоснабжения (ГВС) действительно качественный и надежный котел, однако выбрать его очень сложно. На рынке представлено огромное количество конструкций и модификаций. Основным элементом котла является теплообменник, и на нем акцентируется все внимание. Выбрать битермический теплообменник или раздельные теплообменники для отопления или ГВС? В чем особенность битермических теплообменников, и насколько они оправдывают свое использование, определить достаточно сложно в виду отсутствия объективной информации за исключением рекламных брошюр или скептической критики конкурентов.

    Устройство битермического теплообменника

    Что это такое

    Битермический радиатор объединяет в одной конструкции теплообменники для контура отопления и для ГВС проточного типа. Идея заключается даже не в сочетании трубок отдельных контуров на единой платформе пластин теплообменника.

    Внутри основной трубы из теплопроводящего металла, чаще меди, вставлена вторая трубка, согнутая в виде ромба. Внутренняя трубка припаивается по всей длине к внешней в трех-четырех точках. Промежуток между стенками используется для прокачки и нагрева воды для отопления. Внутренняя полость отдана под ГВС.

    По поверхности внешней трубки прессованием или пайкой закрепляются пластины для увеличения площади теплообмена с продуктами горения и более эффективного нагрева воды.

    Как это работает

    1. Тепло от пластин переходит на поверхность внешней трубки и далее воде в контуре отопления. Когда задействовано отопление в зимний период, а горячая вода не включена, то жидкость циркулирует только по контуру отопления, а контур ГВС перекрыт.
    2. Как только открывается горячая вода, перекрывается контур отопления и запускается контур ГВС. Тепло от внешнего контура и всего теплообменника в целом переходит в воде, текущей по внутренней полости. Как только кран горячей воды перекрывают, возобновляется ток в отоплении.

    Единовременно работает только один контур. Второй в это время перекрывается. Сделано это для снижения влияния на выходную температуру воды от нагрева теплоносителя и наоборот, контролируя тем самым, куда будет расходоваться тепло от газовой горелки или сжигания другого типа топлива.

    Схема работы газового котла с битермическим теплообменникомСхема работы газового котла с битермическим теплообменником

    В целом котлы с биметаллическими теплообменниками получаются на 10-15% дешевле и лишь на 1-2% ниже по КПД систем с раздельными теплообменниками. Это достигается за счет снижения затраченного материала без усложнения техпроцесса и за счет отсутствия трехходовых клапанов и регулирующей арматуры.

    Сечение труб подбирается таким образом, чтобы не повышать скорость течения воды и не снижать напор, так что даже дополнительного увеличения площади теплообмена с камерой сгорания не требуется.

    Плюсы и минусы

    Основное преимущество битермических радиаторов уже было озвучено. Они стоят дешевле и при этом несущественно теряют в производительности. Совмещение контура для отопления и ГВС практически не сказывается на скорости нагрева проточной воды и в то же время не снижает количество нагреваемой воды. Сравнивая котлы одной мощности у одного и того же производителя, можно увидеть, что допустимый расход горячей воды практически не отличается.

    Второй аспект – это способ нагрева воды. За счет трех-четырех точеного крепления внутренней трубки к внешней увеличивается площадь соприкосновения теплоносителя с теплообменником. Фактически тепло от пластин распределяется не только по поверхности внешней трубки, но и переходит частично на внутреннюю трубу. Тем самым повышается скорость нагрева.

    В контуре ГВС во время использования только отопления вода прогревается до установленной температуры обогрева и не отнимает на себя тепло, вплоть до момента пока не откроют кран горячей воды.

    Как только кран горячей воды открывается, в трубах уже имеется хорошо прогретая вода. Контур отопления перекрывается, и остаток воды внутри теплообменника дополнительно отдает тепло, не препятствуя его переходу от пластин к горячей жидкости во внутренней полости.

    Что же на счет минусов?

    И они так же есть. Сложная форма поверхности внутри трубок потенциально повышают скорость отложения солей. Особенно, если установлена высокая температура для отопления в пределах до 95оС включительно. Однако это в большей степени является проблемой не теплообменника, а подготовки воды.

    В отоплении по определению теплоноситель необходимо заливать подготовленный. Для этого жидкость избавляют от избытка солей, железа и прочих включений или, по крайней мере, смягчают, добавляют антифриз и прочие добавки, исключающие образование накипи. Даже если не подготавливать воду она в системе теплоснабжения двигается по замкнутому контуру и со временем из нее уходят соли, общее количество которых не пополняется.

    В отношении горячей воды все зависит от адекватности пользователя и наличия предварительной очистки и фильтрации. Если есть подозрения, что вода жесткая и способствует образованию накипи, то и одноконтурный котел с большим сечением канала в теплообменнике будет под угрозой.

    Накипь в теплообменникеНакипь в теплообменнике

    В любом случае до котла следует установить фильтр или фильтрующую станцию исключающую попадание солей и извести в ГВС и естественно в кран потребителю.

    Еще одна особенность – это раздельная работа контура отопления и горячего водоснабжения:

    • В первый момент пока открыта горячая вода, при работающем отоплении, потечет почти кипяток (зависит от установленных параметров обогрева).
    • Теплоноситель не прогревается во время использования ГВС, однако водяное отопление даже с очень малым объемом все равно обладает высокой теплоемкостью и инертностью. Придется использовать очень долго горячую воду, чтобы ощутить снижение тепла в помещении в зимний период.

    Зато в окончании можно сказать и о последнем преимуществе битермического теплообменника. В летний период не возникает проблем с получением горячей воды. Источником тепла для нее остается все тоже горение топлива, и не нужно прогревать весь контур или даже специально подготовленный ограниченный контур по байпасу, чтобы порадовать себя горячим душем.

    Какой лучше раздельный или битермический

    Сказать, какой из них предпочтительней или во всем лучше нельзя. С хорошим качественным исполнением обе конструкции справляются с поставленными задачами. Режим работы и особенности, связанные с этим, которые видит потребитель, либо не ощущаются, либо имеют схожую природу, то есть что в одном случае, что в другом требуется привыкнуть к каким-то ограничениям или специфике работы котла.

    Битермический теплообменник, а точнее готовый котел с ним обойдется дешевле, что для многих может стать определяющим фактором. Тем более что без существенного усложнения конструкции в котле используется всего один узел теплообмена, который можно обслуживать даже проще, чем раздельные контуры.

    С битермическим теплообменником проще определиться с качественной моделью котла. Как ни странно, даже в одной линейке котлов с раздельными радиаторами часто встречается сочетание различных по конструкции и материалам теплообменников для отопления и ГВС. Выбирая котел, придется тщательно проверять особенности и технические характеристики всех его элементов, чтобы не допустить ошибки. Ведь если позариться на качественный контур отопления, можно получить проблемный узел, отвечающий за горячую воду.

    Сказать, что двухконтурные котлы с раздельными теплообменниками лучше за счет своей ремонтопригодности, нельзя, это будет явным преувеличением. Проблема с накипью или другими типами отложений на стенках трубки актуальна в равной степени для любого котла при использовании неподготовленной воды. Принципы ремонта и используемые приемы одинаковы для теплообменников любой конструкции. Если же учесть, что в раздельном радиаторе может использоваться пластинчатый теплообменник, и вовсе окажется, что битермический гораздо живучее.

    Какой котёл выбрать с битермическим или пластинчатым теплообменником?

    Главная >
    Статьи >
    Какой котёл выбрать с битермическим или пластинчатым теплообменником?

    06.04.2014


    Начать нашу статью хотели бы со следующего:
    1. Наша компания занимается газовыми котлами итальянской фирмы Immergas, и пример, мы будем приводить на котлах данного производителя.



    2. Хотим отметить, что Immergas производит широкую линейку бытовых настенных газовых котлов, их более чем 80 моделей.

    И у компании Immergas в модельном ряде есть такие котлы, как с битермическим теплообменником, так и котлы с двумя теплообменниками.Вы можете выбрать любую модель, которой отдали предпочтение:


    EOLO Star 24 3E– котёл с одним теплообменником
    EOLO Mythos 24 2E– котёл с двумя теплообменниками


    3. Есть на наших рынках незнающие или недобросовестные продавцы. Пугают людей различными фотографиями и образцами испорченных теплообменников, как битермическим, так и пластинчатыми (вторичный теплообменник). Теплообменники ломаются и забиваются в независимости от их конструкции. Тепллобменники забиваются накипью, только, при неправильной эксплуатации котла и не зависит какой конструкции газовый котёл (с одним или двумя теплообменниками).  Поэтому мы просто расскажем, почему мы выбрали котлы с битермическим теплообменником и его преимущества.


    4. Сразу покажем фотографии котлов с двумя теплообменниками, что бы не возникали вопросы, что в котле с двумя теплообменниками не возникает проблемми. И они не забиваются накипью, только, в рассказах продавцов ;).


    На основании нашего опыта мы рекомендуем котлы с битермическим теплообменником. Преимущества котлов с битермическим теплообменником:
    1. Более быстрое приготовление горячей воды + более высокий КПД по приготовлению горячей воды.

    В котле с битермическим теплообменником нагрев горячей воды происходит непосредственно пламенем горелки, что способствует более быстрому нагреву воды, экономии газа и электричества, чем в котлах с двумя теплообменниками.


    В котле с двумя теплообменниками, что бы нагреть горячую воду — необходимо с начало нагреть теплообменник первичный (на отопление), когда который в свою очередь нагреется, только тогда,  будет нагревать горячую воду во вторичном теплообменнике. Это приводит к значительному расходу воды, электричества и газа. Увеличивает время ожидания и не комфорта.


    КПД котла с одним теплообменником — 93,4 %

    КПД котла с двумя теплообменниками — 91,7 %


    2. Больше комфорта при контроле температуры воды.

    Так как в котле с одним теплообменником пламя горелки нагревает напрямую теплообменник  для приготовления горячей воды, то и контроль температуры происходит точнее и быстрее. Так же такие котлы намного быстрее адаптируются к изменениям поступающей холодной воды (температура, проток, давление).


    Теперь, представьте себе: холодная вода поступающая в котёл поменялась температурой (протоком, давлением), то котёл с одним теплообменником моментально реагирует и меняет пламя для подогрева.

    Что бы адаптироваться к новым условиям котлу с двумя теплообменниками изначально необходимо поменять температуру воды в первичном теплообменнике (отопление) и только после этого начнется меняться температура во вторичном теплообменнике, а это приводит к большому дискомфорту.


    3. Более надёжная конструкция.

    Простая, но очень надёжная конструкция котла с битермическим теплообменником связана с отсутствием таких не надёжных узлов, как трехходовой клапан и вторичный теплообменник. Меньше деталей способствует  повышению надежности котла без потери комфорта и экономичности.


    Если начинает образовываться накипь в контуре для отопления (при неправильной эксплуатации котла), то есть вероятность отрыва от теплообменника частиц накипи, то:

    В котле с двумя теплообменниками эти кусочки накипи попадут прямо во вторичный теплообменник, тем самым есть большая вероятность его поломать, придётся покупать новый вторичный теплообменник (его стоимость доходит до 150 евро).

    В котле с битермическим теплообменником такой ситуации не может быть, так как отсутствует вторичный теплообменник, и кусочки накипи уйдут в систему отопления, тем самым не повредив котёл.


    4. Более доступный сервис.

    Котёл с битермическим теплообменником, при образовании накипи, без проблем можно промыть и почистить.

    То в котле с двумя теплообменниками,  практически, невозможно промыть вторичный теплообменник, из-за его конструкции: такие теплообменники состоят из набора пластин, расстояние между которыми 2-3 мм, и есть большая вероятность, что при промывке ещё больше теплообменник забьётся (его стоимость доходит до 150 евро).


    5. Более доступная цена котла с битермическим теплообменником.

    Котлы с битермическим теплообменником стоят на 10 – 15% дешевле. Это благодаря отсутствию таких узлов, как трехходовой клапан и вторичный теплообменник.


    Мифы про битермический теплообменник:
    1. Недостатком битермического теплообменника является то, что теплопередача в режиме работы горячего водоснабжения ограничена.

    Взяв паспорта на котёл с битермическим теплообменником и котёл с двумя теплообменниками можно увидеть следующее:

    Что один и второй котёл готовят горячую воду одинаково. При Δt=30°C котлы могут приготовить 11,1 литров/минуту горячей воды. Это достаточно для одновременного использования двух точек вдоразбора.

    Тем самым мы видим, что котлы не отличаются по производительности горячей воды.


    2. Наблюдаются постоянные перепады температуры горячей воды.

    В современном котле имеется функция: плавная модуляция пламени. Это позволяет котлу точно держать температуру воды в заданном значении, и быстро и чётко реагировать на изменения температуры воды и её протока.

    Тем самым у вас всегда будет горячая вода установленной температуры, в независимости от поступающей температуры холодной воды и расхода горячей воды.


    3. Процесс отложения солей (накипи) происходит более интенсивно.

    Благодаря функциям:

    — плавная модуляция пламени

    — функция пост-циркуляции воды

    — функция охлаждения теплообменника

    — защите от накипи

    — магнит от накипи

    Образование накипи в контуре горячей воды практически ровно нулю.Только, компания Immergas даёт 5 летнюю гарантию на битермический теплообменник, при образовании накипи в контуре системы приготовления горячей воды.


    Часто конкуренты (или просто не обученные продавцы) показывают, вот такие фотографии:


    Разберём эту фотографию более подробно:


    1. Это изначально теплообменник бюджетного производителя и на нём экономили.

    У компании Immergas, теплообменник состоит из 6 трубок. Это даёт преимущество в том, что больше площадь теплообмена, и в связи с этим его не надо устанавливать ближе к пламени горелки, в отличии от теплообменников с 4 и 5 трубками, где площадь теплообмена намного меньше, а необходимо получить мощность котла в обоих случаях — 24 кВт. Соответственно меньше температуры пламени, которые нагревают стенки теплообменника.


    Вывод: чем больше нагревают стенки теплообменника, тем выше температура внутри трубок его, тем быстрее и интенсивнее образуется накипь.


    2. Образование накипи происходит одновременно по всей площади теплообменника (он нагревается равномерно пламенем горелки), как например, на фотографии с раздельным теплообменником, это видно.


    Вывод: на фотографии битермического теплообменника видно, что забита, только, одна трубка. Соответственно, это вызвано не естественным образованием накипи, а другими проблемами (мы их разберём чуть ниже).


    3.  Образование накипи по контуру отопления.

    Котёл работает в закрытой системе отопления. Вода там со временем становиться «мёртвой». При её нагреве в дальнейшем не образуется накипь на стенках теплообменника.
    Если забился теплообменник по системе отопления, то это в следствии:

    a. Первичный заводской брак теплообменника – утечка воды из трубок теплообменника.

    b. Брак в системе отопления, в связи с некачественным монтажом системы отопления – утечка воды в трубах, расширительном баке, радиаторах и тд.

    В обоих случая приходиться постоянно подпитывать систему отопления новой свежей водой. И если это делать постоянно, то будет образовываться накипь на стенках теплообменника, что приведёт к полному затору в трубках. И это не зависит от конструкции и типа теплообменника.

    Если Вам приходиться постоянно подпитывать систему отопления или увеличивать температуру отопления и горячей воды, то незамедлительно вызовите сервис, для диагностики.


    4. Почему забился контур ГВС?

    Изначально произошло образование накипи в контуре отопления — с начало забился контур системы отопления, и когда перестал быть контур отопления «подушкой» между пламенем горелки и контуром горячей воды, постепенно начал забиваться и контур горячей воды, так как пламя начало нагревать контур горячей воды непосредственно напрямую.


    Ошибка абонента:

    1. Постоянно подпитывал систему отопления и не вызывал мастера.

    2. Не делал ежегодное техническое обслуживание котла, на котором мастер проверяет проток воды по ГВС. А так же опрашивает, как работала в зимний период система отопления.

    3. Постоянно увеличивал температуру отопления (радиаторы меньше грели) и горячей воды (становилась постепенно холоднее)

    Как надо было мучиться и себя не уважать? – вызвать мастера для замены и ремонта, только, пока полностью не забились проходы. В этой ситуации, теплообменник, только, под замену.


    Вывод: Если Вам показывают теплообменник, забитый по контуру отопления и одновременно по контуру горячей воды, то это причина в контуре отопления, но не как в системе приготовления горячей воды.
    Когда забивается контур системы отопления, то виновен, как правило, сами абоненты, которые не хотят обращаться в сервис или находить утечку в системе отопления. И какой бы вы не поставили теплообменник или марку котла – итог будет один.


     


    При открытии крана горячей воды идёт кипяток, и можно ошпариться.

    В котле есть режим установки температуры. И вода горячая не будет выше установленной на котле температуры. Максимальную температуру можно установить 55 °С.

    А разница есть в приготовлении горячей воды в котлах, только, в отопительный сезон:

    — В котле с битермическим теплообменником сначала идёт более горячая вода (но не более 55 °С в зимний период, когда работает система отопления), затем она снижается до установленной.

    — В котле с двумя теплообменниками потихоньку нагревается. Минусом этого теплообменника является, когда котёл работает в летнем режиме и не работает система отопления. Что бы подогреть воду в теплообменнике горячей воды, надо ждать пока она нагреется в первичном теплообменнике системы отопления. Это есть большой дискомфорт в ожидании горячей воды.


    Подводя итоги того, что написано выше, именно битермический теплообменник являются идеальным вариантом по соотношению высокого качества, надёжности, простоты эксплуатации и приемлемой стоимости.

    С каким видом теплообменника выбрать котёл

    Характеристики отопительного оборудования – не все критерии, по которым следует оценивать изделие. Немаловажным моментом являются особенности его конструкции; например, количество теплообменников. Их может быть два (раздельных) или один (битермический). В каком исполнении целесообразнее приобретать настенный котел? Данный вопрос имеет практическое значение, а потому стоит того, чтобы с ним разобраться в деталях.

    Пример битермического теплообменника

    Раздельные теплообменники

    В обычном режиме котел работает на систему ОВ. Его горелка нагревает первичный теплообменник, через который постоянно циркулирует вода контура отопления (обеспечивается насосом). Соответственно, ее температура повышается, и далее она поступает в подающую – на радиаторы – трубу. Данный процесс длится непрерывно, и теплоноситель перемещается по замкнутому кругу.

    При необходимости получения горячей воды трехходовой кран по сигналу датчика протока (срабатывает при открывании крана ГВС) производит переключение. Нагретая в первичном теплообменнике вода перенаправляется во вторичный прибор. То есть уже она, а не горелка, повышает температуру протекающей по контуру ГВС холодной воды.

    Преимущества

    • Ограничение по нагреву жидкости (до 60 0С). Даже если на котле выставлена максимальная температура ГВС, вероятность термического ожога нулевая.

    • Повышенный ресурс вторичного теплообменника. В отличие от воды для отопления, горячая нужна лишь периодически. Следовательно, и прибор, в котором она готовится, в работу включается реже.

    • Простота конструкции. Это значительно облегчает обслуживание и ремонт (причем многократный) любого из обычных теплообменников. При некоторых навыках ТО можно провести и в домашних условиях, без отправки в сервисную мастерскую. Пайку соединений (это самые проблемные участки моноприборов) также произвести несложно.

    • Разделение позволяет сэкономить на замене вышедшего из строя образца – каждый из обычных теплообменников стоит намного дешевле, чем битермический аналог.

    • Меньше риск засорения. В первичном теплообменнике увеличенное сечение трубок, и при частичном отложении солей эффективность понизится незначительно. А потому и ТО котлов с разделенными приборами проводится реже, чем установок с битермическим аналогом.

    На заметку! Специалисты не рекомендуют самостоятельно заниматься обслуживанием/ремонтом газового оборудования. Официальными же документами делать это запрещается; связано с вопросом безопасности пользователя.

    Недостатки

    • Два теплообменника – неудобная компоновка, несколько повышающая габариты настенного котла.

    • Наличие трехходового крана. В моделях некоторых производителей он является «проблемной» деталью (часто выходит из строя).

    • Стоимость котлов с разделенными теплообменниками выше (за счет увеличения числа комплектующих).

    ТЕПЛООБМЕННИКИ

    Теплообменник — это устройство, используемое для передачи тепла между двумя или более жидкостями. Жидкости могут быть одно- или двухфазными и, в зависимости от типа теплообменника, могут быть разделены или находиться в прямом контакте. Устройства, использующие источники энергии, такие как стержни ядерного топлива или огневые нагреватели, обычно не считаются теплообменниками, хотя многие принципы, заложенные в их конструкции, одинаковы.

    Чтобы обсудить теплообменники, необходимо дать некоторую форму категоризации.Обычно используются два подхода. Первый рассматривает конфигурацию потока в теплообменнике, а второй основан на классификации типа оборудования, прежде всего, по конструкции. Оба рассмотрены здесь.

    Классификация теплообменников по конфигурации потока

    Существует четыре основных конфигурации потока:

    На рисунке 1 показан идеализированный противоточный теплообменник, в котором две жидкости текут параллельно друг другу, но в противоположных направлениях.Этот тип устройства потока позволяет максимально изменить температуру обеих жидкостей и, следовательно, является наиболее эффективным (где эффективность — это количество фактически переданного тепла по сравнению с теоретическим максимальным количеством тепла, которое может быть передано).

    Рисунок 1. Противоток.

    В теплообменниках с прямоточным потоком потоки текут параллельно друг другу и в том же направлении, как показано на рисунке 2. Это менее эффективно, чем противоток, но обеспечивает более однородную температуру стенок.

    Рисунок 2. Попутный поток.

    По эффективности теплообменники с перекрестным потоком занимают промежуточное положение между противоточными и параллельными теплообменниками. В этих установках потоки текут под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 3.

    Рисунок 3. Поперечный поток.

    В промышленных теплообменниках часто встречаются гибриды вышеуказанных проточных типов. Примерами являются комбинированные теплообменники с поперечным / противотоком и многопроходные теплообменники.(См., Например, рисунок 4.)

    Рис. 4. Поперечный / противоточный поток.

    Классификация теплообменников по конструкции

    В этом разделе теплообменники классифицируются в основном по их конструкции, Garland (1990) (см. Рисунок 5). Первый уровень классификации — разделение типов теплообменников на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативный теплообменник имеет отдельные пути потока для каждой жидкости, и жидкости протекают одновременно через теплообменник, обмениваясь теплом через стенку, разделяющую пути потока.Рекуперативный теплообменник имеет единственный путь потока, по которому попеременно проходят горячие и холодные жидкости.

    Рисунок 5. Классификация теплообменников.

    Рекуперативные теплообменники

    В регенеративном теплообменнике путь потока обычно состоит из матрицы, которая нагревается, когда горячая жидкость проходит через нее (это известно как «горячий удар»). Это тепло затем передается холодной жидкости, когда она протекает через матрицу («холодный удар»).Регенеративные теплообменники иногда называют емкостными теплообменниками . Хороший обзор регенераторов дает Walker (1982).

    Регенераторы в основном используются для рекуперации тепла газа / газа на электростанциях и в других энергоемких отраслях. Два основных типа регенераторов — статические и динамические. Оба типа регенераторов являются кратковременными в эксплуатации, и, если при их проектировании не уделить должного внимания, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков.Однако использование регенераторов, вероятно, расширится в будущем, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и утилизировать больше низкопотенциального тепла. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специальных применений, рекуперативные теплообменники более распространены.

    Рекуперативные теплообменники

    Существует много типов рекуперативных теплообменников, которые можно в широком смысле сгруппировать в непрямой контакт, прямой контакт и специальные. В теплообменниках непрямого контакта теплоносители разделяются с помощью трубок, пластин и т. Д.. Теплообменники с прямым контактом не разделяют жидкости, обмениваясь теплом, и фактически полагаются на то, что жидкости находятся в тесном контакте.

    В этом разделе кратко описаны некоторые из наиболее распространенных типов теплообменников, и они расположены в соответствии с классификацией, приведенной на рисунке 5.

    В этом типе пары разделены стенкой, обычно металлической. Примерами являются трубчатые теплообменники, см. Рисунок 6, и пластинчатые теплообменники, см. Рисунок 7.

    Трубчатые теплообменники очень популярны из-за гибкости, которую разработчик должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур.Трубчатые теплообменники можно разделить на несколько категорий, из которых кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным.

    Кожухотрубный теплообменник состоит из ряда трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. На рисунке 8 показан типичный блок, который можно найти на нефтехимическом заводе. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне трубок, а вторая жидкость течет по трубкам. Жидкости могут быть одно- или двухфазными и могут течь в параллельном или перекрестном / противотоке.Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:

    • Передняя часть — это место, где жидкость входит в трубную часть теплообменника.

    • Задний конец — это то место, где жидкость со стороны трубы выходит из теплообменника или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими проходами со стороны трубы.

    • Пучок труб — состоит из трубок, трубных решеток, перегородок, стяжек и т. Д. Для удержания пучка вместе.

    • Кожух — содержит пучок труб.

    Популярность кожухотрубных теплообменников привела к разработке стандарта для их обозначения и использования. Это стандарт ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубные теплообменники изготавливаются из металла, но для специальных применений (например, с использованием сильных кислот в фармацевтических препаратах) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Также нормально, чтобы трубки были прямыми, но в некоторых криогенных приложениях используются спиральные или змеевики Хэмпсона .Простая форма кожухотрубного теплообменника — это двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, содержащихся внутри трубы большего размера. В наиболее сложной форме многотрубный двухтрубный теплообменник мало отличается от кожухотрубного теплообменника. Однако двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько блоков могут быть соединены болтами для достижения требуемой нагрузки. Книга Э.А.Д. Сондерс [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.

    К другим типам трубчатых теплообменников относятся:

    • Печи — технологическая жидкость проходит через печь в прямых или спирально намотанных трубах, а нагрев осуществляется горелками или электрическими нагревателями.

    • Пластинчатые трубы — в основном используются в системах рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубки обычно монтируются в какой-либо форме воздуховода, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.

    • С электрическим нагревом — в этом случае жидкость обычно течет по внешней стороне электрически нагреваемых трубок (см. Джоулев нагрев).

    • Теплообменники с воздушным охлаждением состоят из пучка труб, вентиляторной системы и несущей конструкции. Трубки могут иметь ребра различного типа, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности со стороны воздуха. Воздух либо всасывается через трубы вентилятором, установленным над пучком (принудительная тяга), либо продувается через трубы вентилятором, установленным под пучком (принудительная тяга). Они, как правило, используются в местах, где есть проблемы с получением достаточного количества охлаждающей воды.

    • Тепловые трубы, сосуды с мешалкой и теплообменники из графитовых блоков можно рассматривать как трубчатые или помещать в Рекуперативные «Особые предложения». Тепловая труба состоит из трубы, материала фитиля и рабочей жидкости. Рабочая жидкость поглощает тепло, испаряется и переходит на другой конец тепловой трубы, где конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость под действием капилляров возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Сосуды с мешалкой в ​​основном используются для нагрева вязких жидкостей.Они состоят из емкости с трубками внутри и мешалки, такой как пропеллер или ленточный винтовой импеллер. Трубки несут горячую жидкость, а мешалка вводится для обеспечения равномерного нагрева холодной жидкости. Теплообменники с угольным блоком обычно используются, когда необходимо нагреть или охладить агрессивные жидкости. Они состоят из твердых блоков углерода, в которых просверлены отверстия для прохождения жидкости. Затем блоки скрепляются болтами вместе с коллекторами, образуя теплообменник.

    Пластинчатые теплообменники отделяют жидкости, обменивающиеся теплом, с помощью пластин.Обычно они имеют улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и скрепляются вместе болтами, припаяны или свариваются. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за высокого отношения площади поверхности к объему, малого количества жидкостей и способности обрабатывать более двух паров они также начинают использоваться в химической промышленности.

    Пластинчатые и рамные теплообменники состоят из двух прямоугольных концевых элементов, которые удерживают вместе несколько рельефных прямоугольных пластин с отверстиями на углу для прохождения жидкостей.Каждая из пластин разделена прокладкой, которая герметизирует пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами, см. Рис. 9. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его можно легко разобрать для очистки. Если утечка в окружающую среду вызывает беспокойство, можно сварить две пластины вместе, чтобы гарантировать, что жидкость, протекающая между сваренными пластинами, не сможет протечь. Однако, поскольку некоторые прокладки все еще присутствуют, утечка все еще возможна. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают возможность утечки за счет пайки всех пластин вместе, а затем приваривания входных и выходных отверстий.

    Рисунок 6. Классификация трубчатых теплообменников.

    Рисунок 7. Классификация пластинчатого теплообменника.

    Рисунок 8. Кожухотрубный теплообменник.

    Рисунок 9. Пластинчато-рамный теплообменник.

    Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из ребер или прокладок, зажатых между параллельными пластинами. Ребра могут быть расположены так, чтобы допускать любую комбинацию поперечного или параллельного потока между соседними пластинами. Также возможно пропустить до 12 потоков жидкости через один теплообменник за счет тщательного расположения коллекторов.Обычно они изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали и спаяны вместе. Их основное применение — сжижение газа из-за их способности работать с близкими температурами.

    Пластинчатые теплообменники в некоторых отношениях аналогичны кожухотрубным. Прямоугольные трубы со скругленными углами уложены друг на друга, образуя пучок, который помещается внутри оболочки. Одна жидкость проходит через трубки, тогда как жидкость течет параллельно через промежутки между трубками.Они, как правило, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, где требуются проточные каналы большего размера.

    Спиральные пластинчатые теплообменники образуются путем наматывания двух плоских параллельных пластин вместе в змеевик. Затем концы уплотняются прокладками или свариваются. Они в основном используются с вязкими, сильно загрязняющими жидкостями или жидкостями, содержащими частицы или волокна.

    В данной категории теплообменников не используется поверхность теплопередачи, из-за чего она часто дешевле, чем косвенные теплообменники.Однако, чтобы использовать теплообменник прямого контакта с двумя жидкостями, они должны быть несмешиваемыми, или, если будет использоваться одна жидкость, она должна претерпеть фазовый переход. (См. Прямая контактная теплопередача.)

    Наиболее легко узнаваемая форма теплообменника с прямым контактом — градирня с естественной тягой, которая используется на многих электростанциях. Эти агрегаты состоят из большой приблизительно цилиндрической оболочки (обычно более 100 м в высоту) и насадки внизу для увеличения площади поверхности. Охлаждаемая вода распыляется на набивку сверху, в то время как воздух проходит через дно набивки и поднимается вверх через башню за счет естественной плавучести.Основная проблема с этим и другими типами градирен с прямым контактом — это постоянная необходимость восполнения подачи охлаждающей воды за счет испарения.

    Конденсаторы прямого контакта иногда используются вместо трубчатых конденсаторов из-за их низких капитальных затрат и затрат на обслуживание. Есть много вариантов конденсатора прямого контакта. В простейшей форме охлаждающая жидкость разбрызгивается сверху емкости над паром, поступающим сбоку емкости. Затем конденсат и охлаждающая жидкость собираются внизу.Большая площадь поверхности распылителя гарантирует, что они являются достаточно эффективными теплообменниками.

    Закачка пара используется для нагрева жидкости в резервуарах или в трубопроводах. Пар способствует передаче тепла за счет турбулентности, создаваемой впрыском, и передает тепло путем конденсации. Обычно попытки собрать конденсат не предпринимаются.

    Прямой нагрев в основном используется в сушилках, где влажное твердое вещество сушится путем пропускания его через поток горячего воздуха. Другой вид прямого нагрева — это горение под водой.Он был разработан в основном для концентрирования и кристаллизации коррозионных растворов. Жидкость испаряется пламенем, а выхлопные газы направляются вниз в жидкость, которая находится в резервуаре.

    Воздухоохладитель с мокрой поверхностью в некоторых отношениях похож на теплообменник с воздушным охлаждением. Однако в устройствах этого типа вода распыляется по трубкам, а вентилятор всасывает воздух и воду через пучок труб. Вся система закрыта, и теплый влажный воздух обычно выводится в атмосферу.

    Скребковые теплообменники состоят из емкости с рубашкой, через которую проходит жидкость, и вращающегося скребка, который непрерывно удаляет отложения с внутренних стенок емкости. Эти агрегаты используются в пищевой и фармацевтической промышленности в тех случаях, когда отложения образуются на нагретых стенках сосуда с рубашкой.

    Статические регенераторы или регенераторы с неподвижным слоем не имеют движущихся частей, кроме клапанов. В этом случае горячий газ проходит через матрицу в течение фиксированного периода времени, в конце которого происходит реверсирование, горячий газ отключается, а холодный газ проходит через матрицу.Основная проблема с этим типом агрегата состоит в том, что и горячий, и холодный поток прерывистый. Чтобы преодолеть это и обеспечить непрерывную работу, требуются по крайней мере два статических регенератора или можно использовать роторный регенератор.

    В роторном регенераторе насадка цилиндрической формы вращается вокруг оси цилиндра между парой газовых уплотнений. Горячий и холодный газ протекает одновременно по каналам с обеих сторон газовых уплотнений и через вращающуюся насадку. (См. Рекуперативные теплообменники.)

    Термический анализ любого теплообменника включает решение основного уравнения теплопередачи.

    (1)

    Это уравнение вычисляет количество тепла, передаваемого через область dA, где T h и T c — локальные температуры горячей и холодной жидкости, α — местный коэффициент теплопередачи, а dA — локальная дополнительная площадь, на которой α основывается. Для плоской стены

    (2)

    где δ w — толщина стенки, а λ w — ее теплопроводность.

    Для однофазного обтекания стенки α для каждого из потоков является функцией Re и Pr. Когда происходит конденсация или кипение, α также может зависеть от разницы температур. Как только коэффициент теплопередачи для каждого потока и стены известен, общий коэффициент теплопередачи U определяется как

    (3)

    где сопротивление стенки r w равно 1 / α w . Общая скорость теплопередачи между горячей и холодной текучими средами тогда определяется выражением

    (4)

    Это уравнение предназначено для постоянных температур и коэффициентов теплопередачи.В большинстве теплообменников это не так, поэтому используется другая форма уравнения

    (5)

    где — общая тепловая нагрузка, U — средний общий коэффициент теплопередачи, а ΔT M — средняя разница температур. Расчет ΔT M и отказ от предположения о постоянном коэффициенте теплопередачи описаны в разделе «Средняя разница температур».

    Расчет U и ΔT M требует информации о типе теплообменника, геометрии (например,g., размер проходов в пластине или диаметр трубы), ориентация потока, чистый противоток или поперечный поток и т. д. Затем можно рассчитать общую нагрузку с использованием предполагаемого значения AT и сравнить с требуемой нагрузкой. Затем можно внести изменения в предполагаемую геометрию и U, ΔT M и пересчитать, чтобы в конечном итоге перейти к решению, которое равно требуемой нагрузке. Однако при выполнении термического анализа на каждой итерации также следует проверять, не превышен ли допустимый перепад давления.Компьютерные программы, такие как TASC от HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service), автоматически выполняют эти вычисления и оптимизируют конструкцию.

    Механические аспекты

    Все типы теплообменников должны подвергаться механической конструкции в той или иной форме. Любой теплообменник, работающий при давлении выше атмосферного, должен быть спроектирован в соответствии с местным кодом конструкции сосуда под давлением , таким как ASME VIII (Американское общество инженеров-механиков) или BS 5500 (Британский стандарт).Эти нормы определяют требования к сосудам высокого давления, но не касаются каких-либо специфических особенностей конкретного типа теплообменника. В некоторых случаях для определенных типов теплообменников существуют специальные стандарты. Два из них перечислены ниже, но в целом отдельные производители определяют свои собственные стандарты.

    ССЫЛКИ

    Гарланд, У. Дж. (1990) Частное сообщение.

    Уокер, Г. (1982) Industrial Heat Exchangers-A Basic Guide , Hemisphere Publishing Corporation.

    Rohsenow, W. M. и Hartnett, J. P. (1973) Handbook of Heat Transfer , New York: McGraw-Hill Book Company. DOI: 10.1016 / 0017-9310 (75)

    -9

    Сондерс, Э. А. Д. (1988) Теплообменники — выбор, проектирование и строительство, Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (89)

    -5

    Ассоциация производителей трубчатых теплообменников, (1988) (TEMA), седьмое издание. Кожухотрубные теплообменники .

    Американский институт нефти (API) 661: Теплообменники с воздушным охлаждением для нефтяной промышленности .

    .

    Типы теплообменников — Engg Cyclopedia

    Типы теплообменников

    Оборудование для теплопередачи находит применение во многих отраслях промышленности. В широком смысле их можно определить как оборудование, используемое для передачи тепла от горячей среды к холодной. Конструкция и конструкция теплообменника сильно различаются в зависимости от области применения, в которой они используются, и используемых теплоносителей.

    Оборудование для теплопередачи можно классифицировать по различным типам в зависимости от конструкции, фаз жидкости и принципа работы.

    Пластинчатые и рамные теплообменники

    Пластинчатые теплообменники

    имеют компактную конструкцию и намного дешевле кожухотрубных теплообменников. Как показано на схеме ниже, эти теплообменники состоят из ряда гофрированных металлических пластин, параллельных друг другу, удерживаемых вместе прокладками, расположенными в углах каждой прямоугольной пластины (обозначены отверстиями на следующей схеме). Эти прокладки также содержат горячие и холодные жидкости, обозначенные на схеме красным и синим цветами соответственно.Эта серия пластин образует камеры, которые поочередно заполняются горячими и холодными жидкостями, так что каждая гофрированная пластина разделяет горячую и холодную жидкости, обеспечивая большую площадь для передачи тепла между этими жидкостями. Пространство между двумя пластинами определяет коэффициенты теплопередачи, а также стоимость перекачки. Хотя можно ожидать, что перепад давления для проталкивания жидкости через это пространство будет довольно высоким, обычно падение давления на единицу теплообменника оказывается ниже, чем в кожухотрубных теплообменниках.

    Эти теплообменники могут использоваться для жидкостей при низком или среднем давлении и очень эффективны для приложений, требующих ограниченного пространства.

    Спиральные теплообменники

    Спиральные теплообменники очень просты по своей конструкции. Они состоят из двух отдельных спиральных камер, как показано на схеме ниже. Эти две камеры содержат горячие и холодные жидкости, отделенные друг от друга спиральным металлическим листом. Коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон высокие. На всем пути через теплообменники потоки горячей и холодной жидкости движутся противотоком друг к другу.Эти факторы приводят к гораздо более низким требованиям к площади поверхности, чем кожухотрубные теплообменники. Эти теплообменники могут использоваться для высоковязких жидкостей при низких и средних давлениях.

    Пластинчато-ребристые теплообменники

    В принципе, эти теплообменники аналогичны пластинчатым и рамным теплообменникам, в них используются чередующиеся камеры горячей и холодной жидкости, разделенные тонкими металлическими листами. Разница в том, что два металлических листа, образующие одну камеру, разделены волнистыми перфорированными металлическими ребрами, которые образуют каналы для прохождения жидкости.Две противоположные стороны каждой камеры герметичны, а две другие стороны допускают приток и отток жидкости. Герметичные стороны повернуты на 90 градусов для чередования камер. Таким образом, потоки горячей и холодной жидкости всегда находятся под углом 90 градусов друг к другу. Эти теплообменники могут эффективно использоваться в широком диапазоне применений, в широком диапазоне температур и условий давления.

    Воздухоохладители

    Воздухоохладители

    используют окружающий воздух для охлаждения жидкостей, температура которых значительно выше температуры окружающего воздуха (около 15 0 C).Горячая жидкость течет через оребренные трубы, через которые воздух обдувается вентиляторами. В зависимости от того, расположены ли вентиляторы над трубами или под ними, охладители можно классифицировать как охладители с вытяжкой или охладители с принудительной тягой соответственно. Охладители с принудительной тягой протягивают поток воздуха через трубы. Охладители с принудительной тягой с вентиляторами, расположенными под трубками, проталкивают поток воздуха через трубки. Для достаточно высоких температурных режимов может быть более экономичным использовать охлаждающую воду вместо охлаждающего воздуха при условии наличия достаточного количества воды.

    Двухтрубный теплообменник

    Эти теплообменники имеют конструкцию «теплообменник труба в трубе», которая дала им такое название. Часто двойные трубы в этих теплообменниках имеют «U-образную или шпильочную структуру» . Причина, по которой эта конструкция заключается в основном в том, чтобы компенсировать тепловое расширение трубок без использования компенсаторов. Эти теплообменники могут использоваться для работы с высоким давлением, высокой температурой и высокой вязкостью. Обычно больше агрессивной жидкости проталкивается через внутреннюю трубку, которая может быть оборудована скребками для облегчения очистки.Внутренняя труба теплообменника может быть оребрена на внешней поверхности для увеличения площади для улучшения теплопередачи.

    Кожухотрубные теплообменники

    — это теплообменники, наиболее широко используемые в различных отраслях промышленности. Это привело к появлению определенных стандартов для конструкции кожухотрубных теплообменников. Стандарты TEMA (Ассоциация производителей трубчатых теплообменников) являются наиболее широко признанными стандартами проектирования теплообменников. Конструкция этих теплообменников состоит из кожуха и нескольких труб меньшего размера, проходящих через кожух.Оболочка может содержать перегородки для создания турбулентности и увеличения теплопередачи за счет поперечного потока жидкостей. Трубки удерживаются вместе трубными решетками с обоих концов. В любом теплообменнике может быть несколько проходов со стороны кожуха и трубы.

    Возможная гибкость конструкции этих теплообменников в основном обуславливает их широкое использование в различных областях применения. Эти теплообменники не имеют конструктивных ограничений по температуре и давлению. Эти теплообменники просты в обслуживании.Эти теплообменники можно легко спроектировать с учетом термических нагрузок.

    .Промышленный теплообменник

    : эксплуатация и техническое обслуживание для минимизации загрязнения и коррозии

    1. Введение

    Теплообменник играет важную роль в промышленном применении. Он применяется для нагрева и охлаждения крупных промышленных технологических жидкостей [1]. Теплообменник представляет собой динамическую конструкцию, которая может быть адаптирована к любому производственному процессу в зависимости от температуры, давления, типа жидкости, фазового потока, плотности, химического состава, вязкости и многих других термодинамических свойств [2, 3].В связи с глобальным энергетическим кризисом эффективная рекуперация или рассеивание тепла стала жизненно важной задачей для ученых и инженеров [4].

    Теплообменники предназначены для оптимизации площади поверхности стенки между двумя жидкостями, чтобы максимизировать эффективность, одновременно минимизируя сопротивление потоку жидкости через теплообменники в пределах стоимости материалов. Рабочие характеристики теплообменных поверхностей могут быть улучшены за счет добавления гофров или ребер в теплообменник, которые увеличивают площадь поверхности и могут направлять поток жидкости или вызывать турбулентность [5].Эффективность промышленных теплообменников можно контролировать в режиме онлайн, отслеживая общий коэффициент теплопередачи на основе его температуры, которая имеет тенденцию к снижению со временем из-за загрязнения [6].

    Возможное повреждение оборудования, вызванное образованием накипи, может быть очень дорогостоящим, если обработанная вода не обрабатывается правильно. Для очистки воды в промышленности обычно используются химические вещества. В США химикаты на сумму 7,3 миллиарда долларов в год выбрасываются в воздух, сбрасываются в реки и захоронены на свалках каждый год.Сорок процентов этих химикатов закупается промышленностью для борьбы с накипью в градирнях, котлах и другом теплопередающем оборудовании. Этот процент также представляет собой токсичные отходы на сумму более 2 миллиардов долларов, которые вносят свой вклад в триллион галлонов загрязненной воды, ежегодно сбрасываемой в землю, которая принадлежит всем нам.

    Техническое обслуживание загрязненных трубчатых теплообменников может выполняться несколькими методами, такими как кислотная очистка, пескоструйная очистка, струя воды под высоким давлением, очистка пули или буровых штанг.В крупномасштабных системах охлаждающей воды для теплообменников обработка воды, такая как очистка, добавление химикатов, каталитический подход и т. Д., Используются для минимизации загрязнения теплообменного оборудования [7]. В паровых системах электростанций также используются другие процессы очистки воды, чтобы минимизировать загрязнение и коррозию теплообменника и другого оборудования. Большинство химикатов и добавок, используемых для уменьшения обрастания и коррозии, опасны для окружающей среды [8]. Итак, настало время применять химические вещества, безопасные для окружающей среды [9, 10, 11].

    2. О промышленном теплообменнике

    Промышленный теплообменник — это теплообменное оборудование, в котором используется процесс обмена тепловой энергией между двумя или более средами, имеющими разную температуру. Промышленные теплообменники применяются в различных промышленных приложениях, таких как производство электростанций, нефтегазовая промышленность, химические перерабатывающие предприятия, транспорт, альтернативные виды топлива, криогенная промышленность, кондиционирование воздуха и охлаждение, рекуперация тепла и другие отрасли.Кроме того, теплообменники — это оборудование, всегда тесно связанное с нашей повседневной жизнью, например, испарители, воздухоподогреватели, автомобильные радиаторы, конденсаторы и маслоохладители. В большинстве теплообменников поверхность теплообмена разделяет жидкость, которая включает широкий диапазон различных конфигураций потока для достижения желаемых характеристик в различных приложениях. Теплообменники можно классифицировать по-разному. Как правило, промышленные теплообменники классифицируются в соответствии с конструкцией, процессами переноса, степенью компактности поверхности, схемами потока, схемами прохода, фазой технологических жидкостей и механизмами теплопередачи, как показано на Рисунке 1.

    Рисунок 1.

    Классификация промышленных теплообменников [12].

    3. Основные концепции конструкции теплообменника

    Концепции конструкции теплообменника должны соответствовать нормальным технологическим требованиям, указанным в условиях эксплуатации для сочетания некорродированных и корродированных условий и чистых и загрязненных условий. Одним из важнейших критериев конструкции теплообменника является то, что теплообменник должен быть спроектирован таким образом, чтобы его было легко обслуживать, что обычно подразумевает очистку или замену деталей, трубок, фитингов и т. Д.повреждены старением, вибрацией, коррозией или эрозией в течение всего периода эксплуатации.

    Следовательно, конструкция теплообменника должна быть как можно более простой, особенно если ожидается сильное загрязнение. За счет минимизации температуры в сочетании с выбором скорости жидкости и снижением концентрации предшественников загрязняющих веществ снижается вероятность потенциального загрязнения. Кроме того, должна быть разрешена самая высокая скорость потока в условиях падения давления и эрозии потока. Кроме того, выбор материала в рамках ограниченных затрат замедляет накопление отложений и позволяет сократить время пребывания.Он также должен быть совместимым с точки зрения pH, коррозии и не только с теплообменником, но также с точки зрения теплового оборудования и линий передачи теплообменника.

    4. Обрастание

    Обрастание всегда определяется как образование и накопление отложений нежелательных материалов на поверхностях технологического оборудования. Эти обычно материалы с очень низкой теплопроводностью образуют изоляцию на поверхности, которая может чрезвычайно ухудшить характеристики поверхности по передаче тепла при разнице температур, для которой она была разработана [13].Вдобавок к этому засорение увеличивает сопротивление потоку жидкости, что приводит к более высокому перепаду давления в теплообменнике. На поверхностях теплопередачи могут возникать многие типы загрязнения, например, кристаллизационное загрязнение, загрязнение твердыми частицами, коррозионное загрязнение, загрязнение химическими реакциями, биологическое загрязнение и загрязнение отверждением [14]. Загрязнение может иметь очень дорогостоящий эффект в промышленности, что в конечном итоге увеличивает расход топлива, прерывает работу, производственные потери и увеличивает затраты на техническое обслуживание [15].

    Обрастание формируется в пять стадий, которые можно кратко описать как начало обрастания, перенос на поверхность, прикрепление к поверхности, удаление с поверхности и старение на поверхности [16]. Есть несколько параметров, влияющих на факторы загрязнения, такие как pH [9], скорость [17], объемная температура жидкости [18], температура поверхности теплопередачи, структура поверхности [19] и шероховатость [20, 21].

    Общий процесс загрязнения обычно считается чистым результатом двух одновременных подпроцессов: процесса осаждения и процесса удаления, как показано на рисунке 2.Как показано на Рисунке 3, рост этих отложений приводит к ухудшению теплопередачи теплообменника со временем. Эта проблема влияет на энергопотребление промышленных процессов и в конечном итоге вызывает промышленный сбой из-за отказа теплообменника, как показано на рисунке 4.

    Рисунок 2.

    Общий процесс загрязнения [22].

    Рисунок 3.

    Устойчивость к обрастанию в зависимости от времени [22].

    Рисунок 4.

    Сильное скопление отложений на трубопроводах теплообменника [24, 23].

    5. Коррозия

    Характеристики окружающей среды, такие как почва, атмосфера, вода или водные растворы, обычно разрушают обычные металлы и сплавы. Разрушение этих металлов известно как коррозия. Приятно то, что коррозия происходит из-за электрохимического механизма. Преждевременные отказы различного оборудования вызваны коррозией в большинстве промышленных процессов и инженерных операций, что приводит к нежелательным проблемам. Сюда входят дорогостоящие поломки, внеплановый останов и увеличение затрат на техническое обслуживание.

    Этот простой усугубляется в таких областях, как химическая промышленность, нефтепереработка, морские и наземные электростанции, производство бумаги, кондиционирование воздуха, холодильники, производство продуктов питания и спиртных напитков. Таким образом, общая информация и механизм коррозии вызовут большой интерес у общественности и промышленности [24]. На процесс коррозии влияют различные параметры, как показано на рисунке 5. Следовательно, эти критерии следует учитывать при проектировании теплообменников.

    Рисунок 5.

    Фактор, влияющий на коррозию [25].

    6. Затраты, связанные с обрастанием

    Помимо высокой стоимости загрязнения теплообменника, было сообщено об очень небольшом количестве работ по точному определению причин экономических штрафов из-за загрязнения. Таким образом, они объясняют стоимость разницей в конструкции и эксплуатации теплообменника. Тем не менее, надежное знание экономики обрастания желательно для оценки экономической эффективности различных стратегий смягчения [26, 27]. Общие затраты, связанные с обрастанием, включают следующее:

    1. Капитальные затраты

      Избыточная площадь поверхности, необходимая для преодоления тяжелых условий загрязнения, затраты на более прочный фундамент, обеспечение дополнительных площадей и увеличение затрат на транспортировку и установку.

    2. Затраты на энергию

      Затраты на дополнительное топливо, необходимое, если загрязнение приводит к дополнительному сжиганию топлива в теплообменном оборудовании для преодоления эффекта загрязнения.

    3. Затраты на техническое обслуживание

      Затраты на удаление отложений обрастания, затраты на химикаты или другие эксплуатационные расходы на противообрастающие устройства.

    4. Себестоимость производственных потерь

      Плановые или внеплановые остановки производства из-за загрязнения теплообменников могут привести к большим производственным потерям.Эти потери часто считаются основной причиной засорения, и их очень трудно оценить.

    5. Дополнительные затраты на управление окружающей средой

      Затраты на утилизацию большого количества химикатов / добавок, используемых для уменьшения загрязнения.

    В разных странах сообщается об огромных затратах на загрязнение. Steinhagen et al. сообщил о затратах на обрастание с точки зрения ВНП для некоторых стран, как представлено в таблице 1.

    Страна Стоимость обрастания
    млн долларов США
    ВНП (1984)
    млрд долларов США
    Затраты на обрастание
    % ВВП
    США 3860–7000
    8000–10 000
    3634 0.12–0,22
    0,28–0,35
    Япония 3062 1225 0,25
    Западная Германия 1533 613 0,25 –930 285 0,20–0,33
    Австралия 260 173 0,15
    Новая Зеландия 35 0.15
    Всего индустриального мира 26,850 13 429 0,20

    Таблица 1.

    Расчетные затраты на загрязнение, понесенные в некоторых странах (оценка 1992 г.) [28].

    7. Текущие усилия по решению проблем, связанных с отложениями отложений и коррозией

    Было проделано много работ для уменьшения образования отложений и контроля коррозии. В последние годы было разработано множество методов борьбы с загрязнением и коррозией [29].Эти методы можно классифицировать как химические средства (ингибиторы), механические средства, изменение фаз раствора, электромагнитные поля, электростатические поля, акустические поля, ультрафиолетовое излучение, радиационная или каталитическая обработка, обработка поверхности, зеленые добавки, волокно в виде суспензии, В прошлом хромат был успешным химическим средством для защиты от коррозии и контроля роста кристаллов, пока он не был запрещен. Введен полифосфатный ингибитор коррозии вместо добавок на основе хроматов.Этот ингибитор имеет тенденцию к разложению загрязняющих веществ в воде с высокой кальциевой жесткостью. Knudsen et al. исследовали загрязнение воды с высоким содержанием кальция, содержащей ингибитор фосфатной коррозии. Для подавления осаждения фосфата кальция использовались четыре различных сополимера, которые включают акриловую кислоту / малеиновый ангидрид (AA / MA), акриловую кислоту / гидроксипропилакрилат (AA / HPA), акриловую кислоту / сульфоновую кислоту (AA / SA) и сульфированный стирол / малеиновый ангидрид (SS / MA). Исследования проводились путем варьирования pH, температуры поверхности и скорости.В сообщенном исследовании говорится, что как AA / HPA, так и (AA / SA) были очень эффективны в ингибировании осаждения фосфата кальция и коррозии.

    С другой стороны, каталитический материал, состоящий из цинка и турмалина, был исследован для уменьшения загрязнения и коррозии. Tijing et al. сообщили, что материал катализатора потенциально снижает образование отложений карбоната кальция [30]. Teng et al. сообщили об аналогичном открытии каталитического материала по уменьшению воздействия сульфата кальция [31]. Более того, Tijing et al.дальнейшее расширение исследований за счет использования того же материала катализатора для уменьшения коррозии труб из углеродистой стали [31].

    В прошлом большинство используемых методов, химикатов / добавок для загрязнения и уменьшения коррозии были опасны для окружающей среды. Итак, настало время применять методы экологически чистых технологий и химические подходы, безвредные для окружающей среды [9, 10, 11].

    8. Снижение загрязнения с помощью зеленой технологии (каталитическое смягчение и зеленая добавка)

    Физическая очистка воды (PWT) — хорошая альтернатива безопасному и эффективному методу смягчения нехимического загрязнения.Примеры PWT включают постоянные магниты [32], устройства с соленоидными катушками [33], зеленые добавки [34], а также каталитические материалы и сплавы [35].

    Для уменьшения образования накипи на поверхностях теплопередачи часто используются химические добавки, но химические вещества дороги и представляют опасность для окружающей среды и здоровья. Снижение образования накипи от дегидратов сульфата кальция на поверхностях теплообменников с помощью волокон из натуральной древесной массы было проведено Кази [36] и другими в Университете Малайи. Экспериментальная работа была спроектирована и проведена для изучения использования волокна из натуральной древесной целлюлозы в качестве средства уменьшения загрязнения, как показано в Таблице 2 и на Рисунке 6.

    Таблица 2.

    Экспериментальная установка для уменьшения загрязнения путем включения зеленых добавок [36, 37].

    Рисунок 6.

    Принципиальная схема экспериментального контура потока [37, 36].

    На рисунке 7 показана зависимость сопротивления обрастанию от времени для раствора сульфата кальция с различной концентрацией волокон 0,25% (1), 0,15% (2), 0,05% (3) и 0,02% кривой (4) в минеральном растворе. . Результаты показывают, что волокна в растворе замедляют засорение нагретых поверхностей, и это замедление пропорционально концентрации волокна в растворе.Индукционный период также увеличился.

    Рис. 7.

    Устойчивость к обрастанию как функция времени для волокна эвкалипта в перенасыщенном растворе сульфата кальция [38, 37].

    9. Очистка теплообменника

    Для поддержания или восстановления эффективности теплообменника часто бывает необходимо очистить теплообменники. Методы очистки можно разделить на две группы: онлайн-очистка и автономная очистка [38]. В некоторых приложениях очистка может выполняться в интерактивном режиме, чтобы поддерживать приемлемую производительность без прерывания работы.В остальных случаях необходимо использовать автономную очистку.

    9.1. Оперативная очистка

    Оперативная очистка обычно использует механический метод, предназначенный только для стороны трубы и не требующий разборки. Преимущества онлайн-очистки — это непрерывная работа теплообменника с надеждой на то, что не произойдет простоев, вызванных очисткой. Однако это приводит к дополнительным затратам на установку нового теплообменника или к большим затратам на модернизацию, и нет гарантии, что все трубы будут достаточно очищены.

    1. Циркуляция шариков из губчатой ​​резины [39]

      Этот метод позволяет предотвратить накопление твердых частиц, образование биопленки и осаждение продуктов коррозии и накипи. Это применимо только для потока внутри трубок.

    2. Две фазы обработки сульфатом железа

      Первая фаза включает первоначальное нанесение защитной пленки. Вторая фаза включает в себя уход за пленкой, которая в противном случае была бы разрушена сдвигающим эффектом потока.

    3. Хлорирование, используемое для борьбы с биообрастанием [40]

    4. Ингибиторы образования солей [10, 41, 42]

    5. Магнитные устройства [10, 43, 44]

    6. Звуковая технология [45]

      Излучатели звука высокой и низкой частоты (рожки) используются для уменьшения загрязнения теплообменников. Использование звука гораздо менее эффективно в липких и вязких отложениях, которые обычно связаны с зашлаковыванием.

    7. Химическая очистка в режиме онлайн [46]

      Впрыск химических растворов в технологические потоки для целей очистки.

    8. Использование излучения [47]

      Радиационная стерилизация воды с микробами, использование ультрафиолетового света и гамма-лучей рассматривались давно.

    9.2. Автономная очистка

    Альтернативой онлайн-очистке является остановка работы и очистка теплообменника. Автономную очистку можно разделить на автономную химическую очистку или механическую очистку. Метод очистки предпочтителен без необходимости демонтажа теплообменников, но обычно необходим доступ к внутренним поверхностям.Было бы разумно рассмотреть возможность установки «резервного» теплообменника, тем самым давая возможность очистить загрязненный теплообменник, в то же время поддерживая производство.

    9.2.1. Механическая очистка в автономном режиме
    1. Сверление труб и установка штанг [28]

      К вращающемуся валу могут быть применены устройства, включая сверла, режущие и полировальные инструменты и щетки, которые могут быть изготовлены из различных материалов, например, стали или нейлона, в зависимости от латуни. от материала трубки и характера отложений.

    2. Очистка взрывчатыми веществами

      Используется для контролируемых взрывов, при которых энергия для удаления отложений передается ударной волной в воздухе, прилегающей к очищаемой поверхности, или общей вибрацией труб, вызывающей взрыв. Это относительно новая инновация в очистке котельных. Можно начинать процесс очистки, пока конструкция еще горячая.

    3. Термический удар [48]

      Особенно быстрые изменения температуры вызывают растрескивание слоя загрязнения с возможностью отслаивания.Эта техника похожа на пропитку паром. Промывка водой уносит смещенный материал, и ее повторяют до получения чистых поверхностей.

    9.2.2. Автономная химическая очистка
    1. Ингибитор фтористоводородной, соляной, лимонной, серной кислоты или ЭДТА (химическое чистящее средство) для очистки от оксидов железа, отложений кальция / магния (загрязнение) и т.д. [49].

      Ингибитор фтористоводородная кислота на сегодняшний день является наиболее эффективным средством, но ее нельзя использовать, если отложения содержат более 1% (мас. / Об.) Кальция.

    2. Хлорированные или ароматические растворители с последующей промывкой подходят для удаления тяжелых органических отложений, например смол и полимеров (загрязняющих веществ) [50].

    3. Щелочные растворы перманганата калия [51] или паровоздушного коксоудаления [52] подходят для очистки отложений углерода (загрязняющих веществ).

    10. Заключение

    Загрязнение и коррозия являются основными нерешенными проблемами в эксплуатации теплообменников. Хотя проблемы отложений обрастания и их влияние на экономику вызывают серьезную озабоченность, соответствующие органы по-прежнему не осведомлены об этом.Кроме того, последствия коррозии многочисленны и разнообразны, и их влияние на эффективную, надежную и безопасную работу оборудования или конструкций часто бывает более серьезным, чем простая потеря массы металла. Таким образом, настоящий документ будет способствовать продвижению заинтересованных организаций в разных странах, серьезности этой проблемы и применению возможных подходов к смягчению последствий.

    Для промышленности правильный метод очистки и контроль играют важную роль в снижении производственных затрат.Себестоимость продукции значительно возрастает из-за использования химикатов, работ по техобслуживанию, простоев и потерь воды. Следовательно, соответствующие органы должны понимать важность борьбы с коррозией, очистки загрязнений и обеспечивать соблюдение определенного стандарта процедуры очистки в промышленности.

    Благодарности

    Авторы выражают благодарность за грант на высокоэффективные исследования UM.C / 625/1 / HIR / MOHE / ENG / 45, UMRG RP012A-13AET, Университетский фонд исследований для аспирантов (PPP) (e.г. PG109-2015A), Ливерпульский университет Джона Мура, Соединенное Королевство, и Университет Малайзии, Малайзия, за поддержку в проведении этой исследовательской работы.

    .

    Передача тепла теплообменниками

    Теплообмен

    Теплообмен — один из важнейших производственных процессов. На любом промышленном предприятии тепло необходимо добавлять, отводить или перемещать из одного технологического потока в другой. Существует три основных типа теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Две наиболее распространенные формы, встречающиеся в химической обрабатывающей промышленности, — это кондукция и конвекция. Для передачи тепла от одного процесса к другому используются теплообменники.

    Что такое теплообменники?

    Теплообменник — это устройство, предназначенное для эффективной передачи тепла от одной среды к другой. Среда может быть разделена сплошной стенкой, чтобы они никогда не смешивались, или они могут находиться в прямом контакте. Они широко используются в системах отопления, охлаждения, кондиционирования воздуха, электростанциях, химических заводах, нефтехимических заводах, нефтеперерабатывающих заводах и переработке природного газа. Одним из распространенных примеров теплообменника является радиатор в автомобиле, в котором источник тепла, представляющий собой горячую охлаждающую жидкость двигателя, воду, передает тепло воздуху, протекающему через радиатор (т.е.е. теплоноситель).

    Теплообменники

    бывают разных форм, размеров, марок и моделей, что их общие характеристики классифицируются. Одной общей характеристикой, которую можно использовать для их классификации, является направление потока двух жидкостей относительно друг друга.

    COMSOL, Inc.

    Три категории: параллельный поток, противоток и поперечный поток.

    • Параллельный поток существует, когда текучая среда со стороны трубы и текучая среда со стороны оболочки текут в одном направлении.
    • Противоток существует, когда две жидкости текут в противоположных направлениях. Каждая из жидкостей входит в теплообменник с противоположных концов.
    • Поперечный поток существует, когда одна жидкость течет перпендикулярно второй жидкости; то есть одна жидкость протекает через трубки, а вторая жидкость проходит вокруг труб под углом 90 °.

    Наиболее распространенными типами теплообменников являются пластинчатые и кожухотрубные. К другим относятся регенеративные теплообменники, адиабатические колесные теплообменники, пластинчато-ребристые теплообменники, жидкостные теплообменники, блоки утилизации отходящего тепла и теплообменники с динамической скребковой поверхностью.
    На этом сайте будет обсуждаться кожухотрубный теплообменник «ТЕМА».

    TEMA

    следующий текст поступил из ТЕМА 25 января 2010 г.

    Ассоциация производителей трубчатых теплообменников, Inc. (TEMA) — это торговая ассоциация ведущих производителей кожухотрубных теплообменников, которые более шестидесяти лет возглавляют исследования и разработки теплообменников.
    Стандарты и программное обеспечение TEMA получили всемирное признание в качестве авторитета в области механического проектирования кожухотрубных теплообменников.

    TEMA — прогрессивная организация, устремленная в будущее. Члены хорошо осведомлены о рынке и активно участвуют в работе, собираясь несколько раз в год для обсуждения текущих тенденций в дизайне и производстве.

    Внутренняя организация включает в себя различные подразделения, занимающиеся решением технических проблем и улучшением работы оборудования. Эти совместные технические усилия создают обширную сеть для решения проблем, повышая ценность от проектирования до изготовления.

    Независимо от того, спроектирован, изготовлен или отремонтирован теплообменник, вы можете рассчитывать на членов TEMA, которые предоставят самые современные и эффективные конструкторские и производственные решения.

    TEMA — это образ мышления: участники не только исследуют новейшие технологии, но и создают их.
    Использование членов ТЕМА в качестве ресурса сегодня гарантирует надежных партнеров на долгие годы.

    Другие страницы о теплообменниках

    Часть 1: Теплообмен и типы теплообменников.

    Часть 2: Кожухотрубные теплообменники.

    Часть 3: Трубы и трубные листы теплообменников.

    Часть 4: Сборка кожуха теплообменников.

    Часть 5: Обозначения ТЕМА теплообменников.

    .

    0 0 vote
    Article Rating
    Подписаться
    Уведомление о
    guest
    0 Комментарий
    Inline Feedbacks
    View all comments