Виготовлення теплообмінника своїми руками

Теплообмінник (ТО) - пристрій, що здійснює передачу тепла між середовищами з різною температурою. Таке обладнання використовується в промисловості, системах опалення, кондиціонування і вентилювання. Найпростішим прикладом служить кімнатний радіатор, він нагрівається від рідини-теплоносія і забезпечує обігрів приміщення, в якому розташований.

Будова теплообмінника

Обладнання складається з нерухомої і рухомої плит, в кожної є отвори для руху середовища. Між основними пластинами встановлюються безліч інших більш дрібних другорядних, так що кожна друга з них повернута до сусідніх на 180 градусів. Другорядні пластини герметизуються гумовими прокладками.

Другий важливий елемент ТО - теплоносій. Він протікає по каналах гофрованої нержавіючої сталі. Холодна і гаряча середовища рухаються по всім пластинам, крім першої та останньої, одночасно, але з різних сторін, не допускаючи змішування. При високій швидкості потоку води в гофрованому шарі виникає турбулентність, яка збільшує теплообмінний процес.

До трубопроводу пристрій підключається за допомогою отворів на передній і задній стінках. Теплоносій надходить з одного боку, проходить через усі канали і залишає обладнання з іншого. Вхідний і вихідний отвори ущільнюють спеціальною прокладкою.

Пластини, що утворюють канали, - дуже важливий елемент ТО. При виборі теплообмінника необхідно враховувати його робочі характеристики. Чим вище вимоги до обладнання, тим більше повинно бути в ньому пластин. Їх число відповідає за загальну ефективність пристрою і здатність обігріти певне приміщення.

Види ТО

За принципом роботи обладнання ділиться на рекуперативного і регенеративне. У перших рухомі теплоносії розділені стінкою. Це найпоширеніший вид, він може бути різних форм і конструкцій. У другому випадку з однієї і тієї ж поверхнею по черзі контактують гарячий і холодний теплоносії. Висока температура нагріває стінку обладнання під час контакту з гарячою середовищем, далі температура передається холодної рідини при контакті з нею.

За призначенням ТО діляться на два види: охолоджувальні - працюють з холодною рідиною або газом, охолоджуючи при цьому гарячий теплоносій; і нагрівальні - взаємодіють з розігрітій середовищем, віддаючи енергію потокам холодної.
За конструкцією теплообмінники бувають декількох видів.

Розбірні

Складаються з рами, двох кінцевих камер, окремих пластин, розділених термостойкими прокладками і кріпильних болтів. Таке обладнання відрізняється простотою очищення і можливістю збільшення ефективності шляхом додавання пластин. Але розбірні ТО чутливі до якості води. Для продовження терміну їх служби потрібна установка додаткових фільтрів, що збільшує вартість проекту.

Пластинчасті

Відрізняються методом з'єднання внутрішніх пластин:

• У паяних ТО гофровані пластини з нержавіючої сталі товщиною 0,5 мм зроблені шляхом холодного штампування. Між ними встановлюється прокладка зі спеціальної термостійкої гуми.
• У зварних пластини зварюються і утворюють касети, які потім компонуються всередині сталевих плит.
• У полусварних ТО касети скріплюються за допомогою паронітових з'єднань в конструкції з невеликої кількості зварних модулів. Ці модулі ущільнюються гумовими прокладками і з'єднуються лазерним зварюванням. Після чого збираються між двома плитами за допомогою болтів.

Пластинчасті теплообмінники використовуються в умовах підвищеного тиску і екстремальних температурах. Такі пристрої вимагають мінімального технічного обслуговування, економічні та відрізняються високою ефективністю. Крім того, в разі потреби можна збільшити або зменшити ефективність обладнання шляхом збільшення або зменшення кількості сталевих пластин.

Єдиним недоліком теплообмінника з гофрованої нержавіючої сталі служить чутливість до якості теплоносія, необхідна установки додаткових фільтрів.

Кожухотрубні

Складаються з циліндричного корпусу, куди поміщені пучки трубок, зібраних в решітки. Кінці труб кріпляться розвальцюванням, зварюванням або паянням. Перевагою такого обладнання є невимогливість до якості теплоносія і можливість використання в технічних процесах, де присутні агресивні середовища і високий тиск (в нафтовій, газовій, хімічній промисловості). Недоліки кожухотрубних ТО - відносно низька тепловіддача, великі габарити, висока вартість і складність в ремонті.

Спіральні

Складаються з двох листів металу, згорнутих в спіралі. Внутрішні краю з'єднані перегородкою і закріплені штифтами. Такі теплообмінники компактні і мають ефект самоочищення. Вони здатні працювати з рідкими неоднорідними середовищами, будь-якої якості. При підвищенні швидкості руху рідини, збільшується інтенсивність теплообміну. Недоліки: складність у виготовленні і ремонті, обмеження тиску робочої рідини до 10 кгс / см².

Двотрубні і труба в трубі

Перші складаються з труб різного діаметру. В якості теплоносія використовується рідина і газ. Пристрої використовуються в місцях з підвищеним тиском, мають високий рівень тепловіддачі. Відрізняються простотою монтажу та обслуговування. Єдиний недолік - висока вартість.

Теплообмінник «труба в трубі» складається з двох труб різного діаметру, з'єднаних між собою. Вони використовуються при невеликій витраті теплоносія і щоб обладнати димохід.

Від виду пристрою залежить тип його роботи. Від конструкції обладнання - ефективність при експлуатації в тих чи інших умовах. Тому слід приділити достатню увагу вивченню особливостей кожного виду обладнання.

Виготовлення теплообмінника своїми руками

Щоб зробити ТО самостійно, необхідно володіти певними знаннями і навичками. Для початку варто визначити, які вимоги повинна виконувати обладнання, від цього залежить варіант пристрою. Необхідно провести розрахунок матеріалів і виконати креслення майбутнього ТО.

Баня - місце, де досить часто виникає необхідність зробити саморобний теплообмінник. Так як звичайна піч з топкою нагріває обмежений обсяг рідини, може знадобитися водяний погружной кручений ТО. Він призначений для нагріву більшої кількості води. У бак з нагрітим теплоносієм опускається змійовик, через нього проходить вода.

Коли потрібно підтримувати воду в баку в гарячому стані, ємність за допомогою двох труб подачі і обратки з'єднується з нагрівальним котлом.

Вода-вода

Для виготовлення теплообмінника вода-вода своїми руками знадобиться:

• Ємність з нержавіючої сталі висотою 50-60 см і діаметром 30-40 см. Можна використовувати і звичайну сталь, але вона повинна бути захищена міцним полімерним покриттям.
• Кришка для бака.
• Мідна трубка близько 10м. Довжину беруть з розрахунку: на кожний виток спіралі діаметром 30 см йде приблизно 1 м трубки. Краще взяти з невеликим запасом.
• Зварювальний апарат для нержавійки і пайки міді.
• Засоби захисту: рукавички, маска для зварювання.

Роботи виконуються в наступному порядку:

1. Робиться кришка для бака і забезпечується її міцне герметичне кріплення. Приварювати її не можна, тому що вона повинна зніматися для можливості очищення внутрішньої частини ємності. Найзручніший варіант кріплення в цьому випадку - фланцеве. Його можна замовити відразу разом з баком, або зробити самостійно. Кількість отворів розраховують з урахуванням розташування ущільнювача, зазвичай це 4 або 6 кріплень.
2. Далі створюється вхід для холодної води на дні ємності і вихід для нагрітої у верхній її частині в бічній стінці. В отвори вваривать різьбові перехідники для під'єднання трубопроводу. Слід передбачити можливість знімання конструкції для його промивання або ремонту.
3. Наступним етапом буде виготовлення спіралі з міді. Якщо трубка м'яка, вона легко навивается за допомогою оправлення. Якщо ж вона жорстка, необхідно скористатися пальником. На вільні кінці навариваются фітинги. Вони проводяться через отвори на кришці. Важливо стежити за герметичністю пайки, тому що до перехідникам буде приєднуватися трубопровід для гарячої води.
4. Заключним етапом буде збірка теплообмінника. Для цього кришка зі спіраллю з мідної труби і гумовим ущільнювачем накриває бак. Фланцетние кріплення затягуються за допомогою болтів. При цьому необхідно стежити, щоб спіраль знаходилася строго в середині ємності, не торкаючись стінок. Інакше ефективність ТО сильно знизиться.

Розглянутий варіант підходить і для нагріву води в приватних будинках. Такі пристрої функціонують на принципі природної циркуляції: дров'яної або газовий котел нагріває воду, вона піднімається по трубі подачі вгору, віддає тепло і спускається назад. Далі процес повторюється.

Не завжди виходить забезпечити постійну природну циркуляцію. Тому краще використовувати циркуляційний насос.

Повітряний

Пристрій складається з корпусу і встановлених в ньому трубок з нагрітої середовищем. Через них вентилятор проганяє потік повітря, яким передається тепло. Відбувається теплообмінний процес. Такий варіант називається калорифером.

Також для систем вентиляції і повітряного опалення застосовуються пластинчасті конструкції. Там роль теплопередающей стінки виконують гофрований метал. Де два потоки повітря, холодний і теплий, рухаються перпендикулярно один до одного. Вони розділені пластинами так, що в зазорах теплий і холодний потоки розташовуються по черзі. Ефективність цих пристроїв висока, але вони складні для самостійного виготовлення.

Порядок монтажу повітряного ТО:

1. З листа металу робиться корпус. Площа його нижній частині повинна бути дорівнює розміру вентилятора. Для відцентрової конструкції береться короб з площею на 70% більше ніж вихідна труба.
2. У стінках короба на протилежних сторонах просверливаются отвори для мідної трубки.
3. В пророблені отвори встановлюються, підготовлені відрізки труб, щоб їхні краї виходили за межі короба на 2 см з обох сторін.
4. До вільних кінців трубок привариваются кутові фітинги. Вони з'єднуються у вигляді змійки. Можна зробити дві паралельні. Так теплоносій буде менше остигати при охолодженні.
5. На вихідний і вхідний кінці припаиваются перехідники з різьбленням, до них приєднується водопровід. Подається вода, перевіряють, щоб з'єднання були герметичні.
6. Корпус кріпиться на підставу з вентилятором. Конструкція закривається кожухом, щоб повітряний потік не йшов в сторони.
Щоб зробити теплообмінник для опалення приватного будинку своїми руками, необхідно представляти принцип його роботи, зробити точний розрахунок необхідної потужності для достатнього обігріву приміщення особливо в зимовий період. Застосовувати потрібно найбільш теплопровідні матеріали, найкращим варіантом послужить мідь. Вона має ефективність, набагато перевищує інші метали. Всі дії при виготовленні ТО слід проводити акуратно, не допускаючи попадання всередину сторонніх предметів. Якщо присутній невпевненість в собі, краще звернутися до досвідченого майстра. Він виконає з'єднання всіх елементів якісно і герметично.