Jak funguje tepelný výměník topení?

Mezi zařízení pro výměnu tepla patří ohřívače vody, výparníky, vyvíječe páry, pasterizátory, části klimatizačního nebo chladicího systému. Zařízení se používají v energetice, hutnictví, ropném a plynárenském a chemickém průmyslu, na topných bodech, ve ventilačních a klimatizačních systémech.

V potravinářském průmyslu se tepelné výměníky používají k pasterizaci a chlazení produktů. Při stavbě lodí – pro chlazení hlavního motoru a celého centrálního systému lodi.

Výměníky tepla se používají také v komunálním zásobování teplem. Například pro ohřev vody, provoz vytápěných podlah, v systémech vytápění a zásobování teplou vodou.

Konkrétní parametry zařízení závisí na jeho typu.

Druhy teplosměnných zařízení

Na základě způsobu přenosu tepla se zařízení dělí na míchací a povrchová.

Míchání

Tato zařízení se také nazývají „kontaktní“. K výměně tepla v nich dochází v důsledku přímého kontaktu nebo smíchání dvou pracovních médií – chladicí kapaliny s chladičem.

Jsou určeny pro chlazení a ohřev různých kapalných, plynných nebo pevných médií, odpařování a kondenzaci, tavení a krystalizaci. To znamená, že v kontaktním zařízení mohou pracovní média změnit svůj stav agregace.

Povrch

Mají samostatné utěsněné okruhy (kanály) pro průtok dvou pracovních médií. Média si vyměňují teplo díky vzájemnému kontaktu přes stěny okruhu vyrobeného z teplovodivého materiálu.

Povrchová zařízení se dále dělí na:

• Regenerativní. Chladicí kapalina a chladič procházejí zařízením, aniž by se vzájemně mísily. Proud pracovních médií je vždy stabilní a probíhá v jednom směru.
  Princip fungování takového výměníku tepla lze pochopit na příkladu „vodní lázně“: bez uvedení do varu se chladicí kapalina zahřívá v malé nádobě, která je umístěna ve velké nádobě.
• Regenerativní. U výměníků tepla tohoto typu působí pracovní média střídavě na stejnou topnou plochu. Povrch absorbuje a akumuluje teplo z chladicí kapaliny, poté se její přívod zastaví. Poté konstrukcí prochází prostředí s nižší teplotou a odebírá teplo. V tomto případě je chladicí kapalina a chladič často stejná látka.
  Jak tento typ výměníku tepla funguje, můžete pochopit na příkladu sudu s vodou ve skleníku: v horkém dni se voda v sudu ohřívá a v noci uvolňuje energii a zahřívá budovu.

Rekuperační typ zahrnuje nejběžnější typy teplosměnných zařízení: trubkové a deskové.

Skořápka a trubka

Jsou to sady (svazky) trubek sestavených do trubkovnice a uložených v pouzdře (pouzdře). Trubky a konce trubek v trubkovnicích jsou upevněny pájením nebo svařováním. Jeden svazek trubek obsahuje pracovní médium, které je potřeba chladit nebo ohřívat. Teplo mezi nimi je přenášeno stěnami potrubí buď ze strany potrubí na stranu pláště nebo naopak. Svazek se může skládat z různých typů trubek: hladké, žebrované a jiné.

Takové systémy obvykle pracují s kapalinami při různých tlacích. Trubkami cirkuluje kapalina s vyšším tlakem a skrz plášť cirkuluje kapalina s nižším tlakem. Tyto výměníky tepla lze kombinovat do sekčních struktur pro zvýšení objemu kapalin a rychlosti procesu výměny tepla.

Deska

Jsou to desky s vlnitým povrchem a kanály pro proudění tekutiny, spojené do jednotlivých struktur pomocí přítlačných desek, tepelně odolných těsnění (těsnění) a spojek. Těsnění jsou umístěna mezi deskami a tvoří těsnění. Těsnění zabraňuje míšení a úniku pracovních médií a také určuje, kterými kanály může každé z nich proudit.

Podle způsobu připojení se desková zařízení dělí na:

• Skládací. Skládají se z jednotlivých vlnitých plechů, dvou komor na koncích zařízení, rámu a montážních šroubů. Desky jsou odděleny pryžovými těsněními, která zajišťují těsnost.
• Pájené. Skládají se ze stejných desek, které jsou navzájem spojeny pájením pomocí měděné nebo niklové pájky. Jsou vyrobeny pouze z vysoce kvalitní nerezové oceli a proces pájení probíhá ve vakuu.
• Svařované. Jsou vyrobeny ve formě konstrukce svařovaných modulů, které jsou spojeny pomocí laserového svařování ve formě dvojice desek. Poté se pomocí šroubů sestaví mezi koncové ocelové desky. Konstrukce tohoto typu zařízení zajišťuje pohyb pracovního média ve svařovaných kanálech podél desek.
• Polosvařované. Princip je stejný jako u svařovaných, ale mezi každým svařovaným modulem je speciální tmel z paronitu (těsnící materiál vyrobený lisováním ze směsi azbestu, pryže a práškových plniv).

Struktura deskového zařízení určuje pevnost zařízení a také typ, teplotu a tlak médií, se kterými může pracovat.

Výměníky tepla v topném systému

Topné systémy mohou být závislé a nezávislé.

Závislý systém

Nemá výměník tepla, teplo je pravidelně dodáváno v určitém množství ze sítě ústředního vytápění (kotelny) přímo do baterií spotřebitelům. Pokud systém nemá teplosměnné zařízení, kotelna nereguluje dodávku tepla, nemění se v závislosti na povětrnostních podmínkách nebo přání lidí.

Nezávislý systém

Takový topný systém se skládá z jednoho nebo více jednotlivých topných bodů (IHP) se zařízením pro výměnu tepla. Jedno topné místo obsluhuje jeden objekt nebo jeho část. Pokud existuje více než jeden objekt, nezávislý systém zahrnuje několik ITP, z nichž jeden je centrální. Rozvádí energii mezi další topná místa, která ji dodávají spotřebitelům. V kterékoli ze dvou možností získává komplex energii z topné sítě.

Jednotlivá topná místa jsou umístěna v samostatné budově, technické nebo suterénní místnosti, případně přístavbě domu. Procesy v nich jsou plně automatizované, takže není potřeba mnoho personálu. Informace o všech parametrech provozu ITP jsou předávány dispečerské službě. Body udržují teplotu chladicí kapaliny v závislosti na venkovní teplotě, čímž eliminují příliš nízké nebo vysoké teploty v místnosti. Pomáhají evidovat spotřebu tepla, rozdělují jej rovnoměrně, kontrolují bezpečnostní parametry a chrání před nehodami.

Zařízení pro výměnu tepla v areálu IHP pomáhá regulovat množství přiváděné energie v souladu s potřebami spotřebitelů. Teplotu v místnosti si může člověk regulovat sám pomocí kohoutků na radiátorech, což mu umožňuje snížit spotřebu tepla až o 30 %.

Výměníky tepla jsou instalovány i v samotných kotelnách pro regulaci teploty a snížení opotřebení moderního potrubí, které je vyrobeno z plastu. Maximální teplota, kterou vydrží, je 90 °C. Vlivem výměníku tepla je množství chladiva ve vnitřním okruhu kotle nižší, v kotlích se tvoří méně vodního kamene – mohou déle vydržet.

Topný systém soukromého domu

Výměníky tepla jsou instalovány v topném systému letního domu nebo soukromého domu s autonomním vytápěním. Oddělují síť ústředního vytápění a vnitřní okruh topného systému. K zařízení je na jedné straně připojeno potrubí s horkým médiem z kotle nebo centrální kotelny. Na druhé straně jsou kanály vnitřního systému s relé a ovladači.

Instalace takového zařízení v soukromém domě vám umožní ohřát vzduch v místnostech rychleji a rovnoměrněji, zjednoduší ovládání klimatizace v domě, šetří energii, stabilizuje teplotu a tlak potrubí, což prodlužuje jejich životnost.

Také výměník tepla při vytápění soukromých domů pomáhá získat teplou vodu. K tomu se do jednoho kanálu přivádí horká média a do druhého se přivádí voda z přívodu vody. Výstupem je teplá voda, která je přiváděna přímo do vodovodních baterií. Tato metoda pomáhá ušetřit na kotlích a elektrické energii.

Deskové výměníky tepla

V nezávislých topných systémech se používají především desková zařízení. Častěji volí pájenou nebo skládací verzi, aby bylo možné zvýšit výkon.

Výstavba

Základem konstrukce jsou plechy perforované lisováním pro zvětšení teplosměnné plochy a vytvoření kanálků, kterými se pohybuje pracovní médium. Desky jsou pevně přitlačeny k sobě, jsou sevřeny mezi dvěma kovovými deskami, které jsou spojeny pomocí vodítek a šroubových čepů. Na jedné straně každé desky jsou drážky, do kterých jsou vložena pryžová těsnění pro těsnost.

Jedna z desek je stacionární, druhá je pohyblivá – lze ji vyjmout a zvýšit nebo snížit počet desek. Při montáži nejprve upevněte vodítka na stativ a pevnou desku. Na ně se navléknou destičky a pohyblivá destička se s pevnou přitáhne šrouby.

Na koncové pevné desce a každé desce jsou čtyři otvory pro přívod a odvod chladicí kapaliny a chladič. Prostor mezi sousedními deskami je střídavě vyplněn studeným a horkým médiem a těsnění zajišťují těsnost konstrukce.

Každé zařízení je vybaveno filtrem. Zadržuje velké částice nečistot a drobné nečistoty. Zařízení se samočistí díky turbulentnímu proudění, ale na deskách se ukládá vodní kámen a usazeniny vodních nečistot. Filtr a desky se musí pravidelně omýt čisticími roztoky. To, že nastala taková doba, pochopíte podle poklesu tlaku ve výměníku tepla a poklesu jeho výkonu.

Desky jsou vyrobeny z nerezové oceli, mědi, mosazi (používané při vysokém tlaku v systému), grafitu, titanu, hliníku a slitiny křemíku. Tloušťka desek se pohybuje od 0,4 do 1 mm. Výběr materiálu závisí na provozních podmínkách a prostředí, kterým bude zařízení naplněno. Nejčastěji je to voda, ale používá se i olej a nemrznoucí směs.

Výhody

Talířová zařízení mají vysokou produktivitu, lze je vybrat ve velikosti a materiálech v závislosti na úkolu. Mohou plnit různé funkce, například: topné těleso, chladicí část systému, automatický spínač nebo tlakový spínač.

Každý podtyp má své výhody:

• Demontovatelná zařízení se snadno instalují a používají: lze je rozebrat, vyčistit a znovu sestavit. Plocha výměny tepla takového výměníku tepla se rovná součtu ploch desek. Proto je možné upravit výkon změnou počtu desek, pokud potřebujete zvětšit nebo zmenšit plochu ohřevu.
  Také skládací konstrukce mají dlouhou životnost a jsou vhodné k opravě – jednotlivé desky se vyměňují za nové. Nejsou však vhodné pro práci v chemicky agresivním prostředí a vyžadují pravidelnou výměnu těsnění.
• Pájené přístroje mají odolnější provedení, zřídka vyžadují opravy a snesou práci s alkáliemi a kyselinami. Díky tomu se často používají v chemickém průmyslu.
• Svařované výměníky tepla jsou určeny pro použití v technických procesech s extrémně vysokými teplotami a tlaky, s agresivními látkami. Pracují s vysokoteplotní párou, plyny, kapalinami a jejich směsmi. Materiál desky: nerezová ocel, titan, slitiny niklu. Tato zařízení se vyznačují vysokou účinností a malými rozměry, vyžadují minimální údržbu.

Díky zvlněnému povrchu okruhů má tento typ výměníku maximální přizpůsobení a cirkulaci pracovních médií. Oddělovací desky médií jsou ve srovnání s jinými materiály tenčí. To zvyšuje rychlost přenosu energie, snižuje tepelné ztráty a zajišťuje vysoký koeficient prostupu tepla.

Jak vybrat výměník tepla pro topný systém

Každé deskové zařízení musí být navrženo pro specifické úkoly a provozní podmínky. Materiál, počet desek, rozměry, technické parametry jsou určeny na základě výpočtů.

Výpočty zajišťuje dodavatel zařízení. Zákazník potřebuje poskytnout potřebné údaje: teplotu ve vnitřním okruhu a okruhu topné sítě, provozní tlak, přípustnou tlakovou ztrátu, tepelné zatížení. Lze je vyžádat u organizace zásobování teplem. Tepelná zátěž se vypočítá, když jsou známy další ukazatele.

Prvotní data by měla být vzata za nejchladnější období, kdy jsou požadovány nejvyšší teploty a nejvyšší spotřeba tepla.

Při návrhu topného systému je také důležité vědět:

• Bytové či nebytové prostory budou vytápěny. Zatížení se určuje na základě plochy a objemu domu a zohledňuje také tepelné ztráty objektu všemi obvodovými konstrukcemi.
• Viskozita a znečištění pracovního prostředí. Obsahuje nečistoty, které se usazují na povrchu desek a zhoršují přenos tepla? Plošná rezerva pro znečištění by měla být 10–50 % plochy výměníku tepla. Pokud je rezerva příliš nízká, zařízení se rychle zanese vodním kamenem, pokud je příliš vysoká, nebude fungovat efektivně.
• Plánuje se do budoucna zvýšení kapacity výměníku? Například, pokud se plánuje rozšíření prostor a plocha se zvětší.

Nesprávné výpočty negativně ovlivní produktivitu, životnost a náklady na zařízení.

Hlavní účel výměníků tepla – přenos tepla z topného média na ohřívané médium.

Princip činnosti deskového výměníku tepla

Přenos tepla se provádí výměnou tepla dvou protiproudých (protiproudých) kapalin, z nichž jedna teplo vydává a druhá jej přijímá. Jsou odděleny vlnitými ocelovými deskami, které jsou staženy do obalu a vloženy do rámu. Na spojích desek a jejich případném úniku jsou umístěna dvojitá těsnění nebo ocelový plech. Taková opatření zabrání promíchání médií a poškození výměníku tepla.

Když je obal stažen k sobě, vytvoří se specifické kanály. Kapaliny, které jimi procházejí, podléhají výměně tepla. Charakteristiky (počet desek, typ zvlnění) deskového výměníku tepla musí být zvoleny v souladu s místem jeho použití a požadavky na něj.

Deskové výměníky tepla se používají v technologických procesech:

• rafinace ropy
• petrochemický průmysl
• chemický průmysl
• plynárenský průmysl
• energie
• komunální povaha

Výběr a kalkulace nákladů na výměník tepla pro vás pohodlným způsobem

Získejte konzultaci
3 způsoby”:”Výpočet podle parametrů”>)’>
Počítejme podle parametrů

Kalkulace provádíme přesně a profesionálně, bez jakékoliv manipulace

3 způsoby”:”Existuje hotový výpočet výměníku?”>)’>
Máte hotový výpočet výměníku?

Pojďme si spočítat náklady podle výpočtového čísla, sériového čísla, výpočtového listu, specifikace, podle typového štítku výměníku

zavoláme vám zpět do 1 minuty
výsledky od 30 minut
výsledky od 5 minut
Kde mohu získat údaje o výpočtech pro odborné vzdělávání a přípravu?

Vypočtené údaje (zatížení, tlaky, teplotní grafy) vydávají organizace zásobující teplo (tepelné sítě, kotelny) ve formě vysvětlivek, Technických podmínek (TU).

Tyto údaje můžete také převzít ze smlouvy s organizací zásobování teplem, případně z projektu modernizace či dovybavení ITP, UUTO. Máte-li další dotazy týkající se dat výpočtu, můžete se obrátit na manažera s žádostí o radu.

ZANECHAT ŽÁDOST
a náš specialista vám pomůže s výběrem vybavení

Proč potřebujete výměník tepla v topném systému?

V okruhu určeném pro ohřívač lze používat nejen horkou vodu, ale také nemrznoucí kapalinu, olej nebo jinou horkou kapalinu, která není škodlivá pro části zařízení. V topném systému je instalován deskový výměník tepla a rozděluje jej na dvě části: topný systém od dodavatele ke klientovi a stejný systém samotného spotřebitele.

Proč potřebujete výměník tepla v ITP?

Jednotlivá topná místa, která jsou založena na principu činnosti PHE, určují s velkou přesností potřebné teplo nosiče v závislosti na venkovní teplotě. Tato metoda je energeticky efektivní, protože ušetří až 40 % tepelné energie ve srovnání s nemodernizovaným a neautomatizovaným IHP, např. kotlem).

Proč potřebujete výměník tepla pro TUV?

Zvětšením délky a šířky spirály v trubkovém výměníku tepla se zvyšuje účinnost přenosu tepla. Ale velké rozměry jsou nepohodlné pro instalaci a použití. Deskový výměník tepla nabízí alternativu. Přidáním plátů a utažením jejich obalu je dosaženo stejného efektu, ale bez zvětšení vnějších rozměrů. Plášťové a trubkové a deskové výměníky tepla se stejnými výkonnostními ukazateli se liší velikostí 3krát. Proto se při instalaci přívodu teplé vody používá deskový výměník tepla.

Proč potřebujete výměník tepla v kotelně?

Kotelny mají zpravidla dva deskové výměníky, které slouží jako ochrana proti vodnímu rázu, výškovým změnám, mechanickému a chemickému znečištění. Na sobě nezávislé okruhy umožňují regulovat provozní parametry každého zvlášť. Kotlová voda zase sdílí teplo přes desky teplosměnného zařízení s topným médiem sekundárního okruhu.