Теплообме́нник, теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.
Основные типы
Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой
Рекуперативный теплообменник
Рекуперат́ивный теплообме́нник — теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.
В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.
Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).
Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники
• Кожухотрубные теплообменники,
• Элементные (секционные) теплообменники,
• Двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе",
• Витые теплообменники,
• Погружные теплообменники,
• Оросительные теплообменники,
• Ребристые теплообменники,
• Спиральные теплообменники
• Пластинчатые теплообменники
• Пластинчато-ребристые теплообменники
• Графитовые теплообменники.
Регенеративные теплообменники
Исторический экскурс.
Основное место использования пластинчатого теплообменника в коммунальном теплоснабжении на сегодняшний момент составляют системы горячего водоснабжения, где он эффективно вытесняет уста-ревший кожухотрубный теплообменник.
Принципы построения существующих схем горячего водоснабжения.
Сейчас в России существуют три основные схемы горячего водоснабжения (ГВС) в которых используются теплообменники, это: параллельная одноступенчатая схема ГВС; двухступенчатая смешанная схема ГВС; двухступенчатая последовательная схема ГВС.
Как видно, что при всех плюсах двухступенчатых схем нагрева горячей воды существует и масса минусов. Ну, без этого в технике и не бывает. Как говорится, идеальных систем не существует. Но все-таки возникает вопрос: возможно ли создать такую систему горячего водоснабжения, которая сочетала бы в се-бе простоту и надежность эксплуатации параллельной схемы и экономию теплоносителя двухступенчатых схем? Попытаемся на него ответить.
Параллельная схема ГВС с заниженной температурой "обратки".
Вернемся к началу статьи, где велась речь об эффективности пластинчатого теплообменника. Что если для параллельной схемы использовать пластинчатый теплообменник, рассчитанный не как положено на точку излома температурного графика, а с существенным занижением температуры обратной воды? Причем такое занижение сразу позволяет эффективно снижать расход греющего теплоносителя
Начиная с температуры "обратки" в 25°С разница в расходах для параллельной и двухступенчатой смешанной схем становится незначительной. Теперь попытаемся понять, что дает такое использование пластинчатого теплообменника включенного по такой схеме. Во первых: это простая параллельная схема, во вторых: расход греющего теплоносителя максимально приближен или в некоторых случаях ниже чем расход для двухступенчатой схемы.
Однако возможность создания такой схемы появилась только с появлением пластинчатого теплообменника т.к. попытка создать ее на кожухотрубных аппаратах ведет увеличению числа секций и соответственно к стоимости и занимаемой ими площади не менее чем для двухступенчатой схемы. Попытаемся теперь сравнить стоимостные и технические показатели двухступенчатой смешанной схемы и новой параллельной схемы рассчитанных на одни и те же условия работы. Экономический эффект по капиталовложениям от внедрения параллельной схемы ГВС с переохлажденной "обраткой" растет с увеличением нагрузки ГВС и в среднем равен 25-30%. Кроме того монтажные и эксплуатационные затраты на один теплообменник ниже чем на два раза.
Если рассматривать вопрос в масштабах России то эффект будет колоссальным.
И к тому же нашему человеку гораздо приятнее работать с такой системой ГВС, которую он понимает, которая хорошо регулируются и практически не оказывает влияния на систему отопления.
Резюмируя: - отказ от двухступенчатых схем и применение новой схемы ГВС с заниженной температурой "обратки" позволяет достичь следующего:
• существенно экономить средства (до 30%) на начальном этапе при закупке и монтаже теплообменников горячего водоснабжения
• сохранить те же расходы теплоносителя, что и при использовании двухступенчатой схемы;
• упростить общую систему теплоснабжения - независимость системы отопления от системы ГВС.
В общем как говорится в СП 41-101-95 при грамотном технико-экономическом обосновании можно подключать систему ГВС по любой схеме, какая дает максимальный выигрыш в техническом плане и обеспечивает потребность людей в горячей воде.
Автор этой статьи надеется, что она послужит как раз таким обоснованием для согласующих организаций. Прогресс не стоит на месте, и если новые энергоэффективные технологии позволяют решать старые проблемы, то их нужно использовать.
