Виды теплообменников, изготовление теплообменника труба в трубе

Виды теплообменников, изготовление теплообменника труба в трубе

Часто в различных технологических процессах возникает необходимость охлаждения или нагрева движущихся газов или жидкостей. В этом случае используется приспособление, имеющее название теплообменника.

Принцип его действия основан на обмене тепловой энергией между жидкостями или газами различной температуры. Нагретый реагент постепенно отдает излишки тепла охладителю. В большинстве агрегатов между ними помещают твердую оболочку, разделяющую среды и обладающую высокой теплопроводностью.

В этом качестве чаще всего применяют металлы. Наибольший коэффициент теплопроводности имеют серебро и медь. Дороговизна первого значительно ограничивает его использование в теплообменниках, достаточная доступность второго определила его лидирующее положение в этой отрасли. Сталь, имеющая теплопроводность в 9 раз ниже, чем у меди и низкую коррозионную стойкость в производстве теплообменников не нашла широкого применения. Кроме металлов в последние годы стал внедряться и графит, имеющий достаточно высокую теплопроводность. Единственное ограничение при его использовании – необходимость дополнительной обработки этого материала для снижения его пористости.

В других конструкциях перегретое вещество отдает свое тепло промежуточному веществу, которое затем отдает накопленное тепло охладителю. Существует и вариант установок, использующих непосредственный контакт нагретой и охлаждающей сред при условии, что они плохо смешиваются между собой или их можно будет в последующем легко разделить.

В настоящее время используется достаточно широкий спектр различных видов конструкций теплообменников. При этом некоторые из них вполне возможно сконструировать своими руками даже без наличия различных специализированных инструментов и особых знаний. Другие же настолько сложны, что рекомендовать их к производству в быту не следует.

Виды теплообменников

Змеевик

Наиболее часто используемый в быту теплообменник получил название «змеевика», представляющего собой спиралеобразную трубку, по которой и перемещается горячая жидкость или пар.

строение теплоаккумулятора

Данную спираль помещают в емкость с двумя отверстиями, расположенными в различных ее торцах. Через них подается холодная жидкость, как правило, вода, и отбирается подогретая.

использование теплообменников

Значительному повышению скорости течения теплообменных процессов способствует увеличение площади контакта спирально согнутой трубки с охладителем. Достичь этого можно увеличивая количество витков, располагая их параллельно друг другу или в виде отдельных взаимосвязанных спиралей.

Теплообменник типа «труба в трубе»

Данный вид приспособления имеет достаточно компактные размеры – это его преимущество. Кроме этого он хорош при работе под высоким давлением. К недостаткам можно отнести невысокую эффективность.

схема работы теплообменника

Принципиальная схема может быть продемонстрирована на прилагаемом рисунке.

схема теплообменника из двух труб

В трубу большого диаметра через входное отверстие, расположенное ближе к одному из торцов, подается охлаждаемая жидкость. По центральной трубе слева направо перемещается охлаждающий агент. Благодаря высокой теплопроводности металлов происходит постепенное охлаждение жидкости в трубе большого диаметра и нагрев охлаждающего агента. Таким образом, процесс происходит с постоянной скоростью, а длина труб варьируется в зависимости от свойств охладителя и требуемого коэффициента охлаждения.

Пластинчатые теплообменники

Проблема увеличения площади контакта нагретого и охлаждающего реагентов прекрасно решена в пластинчатых теплообменниках, которые представляют собой наборные кассеты, штампованные из тонколистовых металлов с внутренними проточными каналами. Для большего увеличения площади пластин им придают различную гнутую форму. Существенным недостатком, ограничивающим применение подобных агрегатов, является их низкое сопротивление повышенному давлению охлаждаемой среды.

Изготовление теплообменника «труба в трубе» своими руками

простой теплообменник

Для самостоятельного изготовления подобного приспособления лучше использовать тонкостенные трубы. Это позволит значительно повысить скорость теплообмена. Ограничением толщины стенок может стать лишь давление жидкости.

Подберите два обрезка труб различного диаметра так, чтобы один свободно входил внутрь другого и между ними существовал зазор не менее 1,5 – 3 мм. на каждую сторону. Длину куска, по которому перемещается охлаждаемая жидкость лучше взять короче, чем тот, по которому будет течь охладитель. На торцах обрезка большого диаметра приварите два Т-образных тройника.

строение самодельного теплообменника

медный теплообменник

как сделать теплообменник

Зафиксируйте сварным швом внутреннюю трубку, а так же присоедините два равновеликих обрезка для подвода и отведения жидкости.

теплообменник с теплоаккумулятором

При отсутствии возможности приобретения медных труб возможно использование и стальных аналогов, но рабочие свойства агрегата при этом будут снижены.

Самостоятельная сборка пластинчатого теплообменника с вентилятором

При наличии подходящей кассеты пластинчатого теплообменника не сложно изготовить  бытовой теплообменник — обогреватель. Он может использоваться, например, для передачи тепла от котла отопления (при условии наличия водяной рубашки) воздуху. Для работы приготовьте четыре обрезка многослойной фанеры или ориентированной стружечной плиты.

воздушный теплообменник

Соединение стенок корпуса будем осуществлять саморезами с использованием небольшой толщины угловых деревянных брусков.

корпус для радиатора

Размеры готового ящика должны позволять плотно установить в него пластинчатую кассету (радиатор).

Одно дно ящика выполните из основного листового материала и выпилите в нем отверстие, размер которого позволит установить электровентилятор.

теплообменник

На противоположной стороне, на деревянной рамке закрепите два патрубка подходящего диаметра для воздухоотвода.

сборка воздушной печки

Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами ;)

Комментарии и вопросы читателей