Как сделать теплообменник своими руками: разновидности, инструкция

Как сделать теплообменник своими руками: разновидности, инструкция

Теплообменник представляет собой устройство, которое осуществляет тепловую передачу между средами, в которых отличается температура. Такое оборудование применяют в отопительных системах, промышленности, вентилировании и кондиционировании.

Простым примером является компактный радиатор, причем прибор нагревается от жидкости-теплового носителя и обеспечивает нагревание помещения, в котором размещен. Поговорим о том, как своими руками изготовить теплообменник.

Конструкционные особенности теплообменника

Оборудование выполнено из подвижной и неподвижной плитой, причем в каждой из них есть отверстия для движения среды. Между главными пластинами устанавливают много иных мельчайших элементов (второстепенных), а потому каждая вторая из них повернута к соседним на 180 градусов. Пластины второстепенного типа герметизиируются прокладками из резины. Вторым важным элементом теплообменника является тепловой носитель, который протекает по каналам из гофрированной нержавейки. Горячая и холодная среды движутся по всем пластинам, помимо последней и первой, единовременно, но при этом с разных сторон и без смешивания. При высокой скорости водного потока в гофрированном слое появляется турбулентность, которая повышает теплообменный процесс. Устройство подключают к трубопроводу посредством отверстий на задней и передней стенке. Тепловой носитель поступает с одной стороны, а также проходит через все каналы и покидает устройство с другой. Выходное и входное отверстия следует уплотнять посредством специализированной прокладки. Пластины, которые образуют каналы, являются важнейшим элементом теплового обменника. При выборе устройства учтите его рабочие параметры. Так, чем выше требования к оборудованию, тем больше в нем должно быть пластин. Их количество отвечает за общую эффективность прибора и способность нагревать то или иное помещение.

Разновидности ТО

По рабочему принципу оборудование делится на регенеративное и рекуперативное. В первом варианте с одной и той же поверхности холодный и горячий тепловые носители контактируют, а во вторых движущиеся тепловые носители поделены стенкой. Это наиболее популярный вид, причем он бывает самых разных конструкций и форм. Высокая температура прогревает стенку оборудования при контактировании с горячей средой, а после температура передается холодной жидкости при контактировании. По назначению тепловые обменники делятся на охладительные (работают с газом или холодной жидкостью, при этом остужают горячий тепловой носитель), а также нагревательные (взаимодействуют с нагретой средой, отдавая энергию холодным потокам). Конструкционно тепловые обменники бывают разными.

Разборные

Они изготовлены из рамы, 2 концевых камер, а также отдельных пластин, которые разделены термически устойчивыми прокладками и крепежными болтами. Это оборудование отличается простотой в плане очищения и возможностью увеличения эффективности посредством наращивания пластин. Но разборные тепловые обменники очень чувствительны к качеству воды. Чтобы увеличить эксплуатационный срок, важен монтаж дополнительных фильтров, что сделает стоимость проекта выше.

Пластинчатые

Такие приборы отличаются по методу соединения внутренних пластин:

1. В паянных тепловых обменниках пластины гофрированного типа, сделанные из нержавеющей стали толщиной в 0.05 см выполнены методом холодной штамповки. Между ними устанавливают прокладку из специализированной термически устойчивой резины.
2. В сварных приборах пластины сваривают между собой так, что получаются кассеты, которые после компонуют внутри плит из стали.
3. Изготовление теплообменника из нержавейки таково, что в полусварных устройствах кассеты скрепляют при помощи паронитовых соединений в конструкции из малого числа сварных модулей.

Пластинчатые устройства для теплового обмена применяют в условиях повышенного давления и даже при экстремальной температуре. Такие устройства нуждаются в минимальном техническом обслуживании, экономичные и имеют великолепную эффективность. Более того, при необходимости вы можете уменьшать или увеличивать эффективность устройств посредством увеличения или же уменьшения числа пластин из стали. Единственным минусом теплового обменника из нержавейки гофрированного типа является чувствительность к качеству теплового носителя, а также требуется монтаж дополнительных фильтровальных устройств.

Кожухотрубные

Они выполнены из корпуса цилиндрической формы, куда поставлены пучки трубок, которые собраны в решетки. Трубные концы закрепляют развальцовкой, пайкой или сваркой. Преимуществом такого оборудования является нетребовательность к качеству теплового носителя и возможность применения в технических процессах, где есть агрессивная среда и высокое давление (в газовой, нефтяной и даже химической промышленности). Минусами кожухотрубных тепловых обменников является относительно низкая тепловая отдача, огромные размеры, большая стоимость и сложность ремонтных работ.

Спиральные

Тепловые обменники спирального вида выполнены из двух листов металла, которые свернуты в виде спирали. Внутренние края скреплены посредством перегородки и закреплены штифтами. Эти тепловые обменники компактные и имеют эффект самоочищения. Они могут функционировать с неоднородными жидкими средами любого качества. При увеличении скорости движения жидкости увеличится интенсивность теплового обмена. Минусами является сложность в ремонте и изготовлении, ограничение давления рабочей среды до 10 кгс на квадратный см.

«Труба в трубе» и двухтрубные

Первые выполнены из разных по диаметру труб, причем в качестве теплового носителя применяют газ и жидкость. Устройства применяют в месте, где повышенный уровень давления, а еще они имеют высокий уровень тепловой отдачи. Они отличаются простотой установки и обслуживания, но единственным недостатком является высокая цена. Тепловой обменник второго типа сделан из двух труб с разным диаметром, которые соединены между собой. Они применяются при малом расходе теплового носителя, и чтобы оснастить дымоход. От разновидности устройства будет зависеть тип работы. От конструкционных качеств оборудования будет зависеть эффективность при использовании в тех или иных условиях. По этой причине стоит уделять достаточно внимания изучению особенностей каждого из разновидностей оборудования.

Изготовление теплообменника своими руками (чертежи)

Чтобы самостоятельно сделать тепловой обменник, стоит иметь определенные навыки и знания. Вначале следует определить, какие конкретно требования должно выполнять оборудование, от чего зависит вариант устройства. Стоит произвести расчеты материалов и создать чертеж будущего теплового обменника. Баня является местом, где часто появляется необходимость самостоятельно изготовить тепловой обменник. Так как простая печь с топкой прогревает ограниченный объем рабочей среды, может потребуется водяной погружной витой теплового обменника. Он требуется для нагревания большого объема воды. В бак с прогретым тепловым носителем опускают змеевик, через который проходит вода. Когда требуется поддерживать в баке воду в горячем состоянии, емкость посредством двух труб подачи и обработки соединяется с котлом для нагревания.

Вода-вода

Для того, чтобы сделать тепловой обменник типа «вода-вода» собственноручно, вам потребуется следующее:

• Защитные средства (маска для сварки и перчатки).
• Сварочный аппарат для пайки меди и нержавеющей стали.
• Медная трубка с длиной примерно 10 метров, причем длину стоит взять из расчета: на каждый спиральный виток с диаметром 0.3 метра уходит около 1 метра трубки, но лучше взять ее с запасом.
• Крышка для бака.
• Емкость, изготовленная из нержавеющей стали с высотой в 0.5-0.6 метра и диаметром от 0.3 до 0.4 метров. Можно пользоваться и обычной сталью, но при этом она обязательно должны быть защищена высокопрочным полимерным покрытием.

Работы производят в таком порядке:

1. Делают крышку для бака, а также создают ее герметичное прочное крепление. Ее ни в коем случае нельзя приваривать, потому она должна быть снята для возможности очищения внутренней части емкости. Самым удобным вариантом крепления в этом случае будет фланцевое, а еще его можно заказать сразу с баком или изготовить самостоятельно. Число отверстий стоит рассчитать с учетом размещения уплотнителя, чаще всего это 4-6 креплений.
2. После сделайте вход для холодной воды на дне емкости и выход для прогретой в ее верхней части на боковой стенке. В отверстия следует вваривать резьбовые переходники для подключения трубопровода. Стоит предусмотреть возможность съема конструкции для промывания или ремонта.
3. Третий этап – создание медной спирали. Если же трубка мягкая, то ее будет несложно навивать посредством оправки. Если она жесткая, то используйте горелкой. На свободные коны наварите фитинги. Их следует провести через отверстия на крышке. Стоит еще и проследить герметичность пайки, потому что к переходникам будет подсоединен трубопровод для горячего водоснабжения.
4. Финальным этапом является сборка теплового обменника. Для этого крышку со спиралью из медной трубки и уплотнителем из резины прикрывают бак. Фланцетные крепления стоит затянуть посредством болтов. При этом важно проследить, чтобы спираль была строго по центру емкости, а еще не касалась стенок. В противном случае эффективность теплового обменника сильно снизится.

Такой вариант подойдет и для прогревания воды в загородном доме. Такие приборы работают по принципу естественной циркуляции – газовый или дровяной котел прогревает воду, причем она поднимается по трубе подачи вверх, отдает тепловую энергию и спускается обратно. Снова повторите процесс. Далеко не всегда получается обеспечивать постоянное естественное циркулирование, а потому лучше пользоваться циркуляционным насосом.

Воздушный

Газовый теплообменник своими руками сделать несложно, так как это устройство выполнено из корпуса и установленных в нем трубок с прогретой рабочей средой. Через них вентилятор будет прогонять воздушный поток, которому передается тепло. Так и происходит процесс теплового обмена. Этот вариант называют калорифером. Еще для вентиляционных систем и отопления воздушного типа используют пластинчатые типы конструкций. В них в качестве теплопередающей стенки делают гофрированный металл. Там, где есть 2 воздушных потока (теплый и холодный), они движутся перпендикулярно друг к другу. Они поделены пластинами таким образом, чтобы в зазорах холодный и теплый поток были размещены по очереди. Эффективность устройств слишком высока, но их сложно делать своими руками.

Порядок установки воздушного теплового обменника:

1. Из металлического листа делают корпус – площадь нижней части должна быть равна габаритам вентилятора, а для конструкции центробежного типа возьмите короб с площадью, которая на 70% больше выходной трубы.
2. В стенках короба на противоположной стороне просверлите отверстия под медную трубку.
3. В отверстия поставьте подготовленные трубные отрезки, чтобы их края вышли за пределы короба на пару см с двух сторон.
4. К свободным концам трубок приварите фитинги углового типа, а еще соедините в виде змейки. Можно также сделать 2 параллельные, чтобы тепловой носитель меньше остывал при обдуве.
5. На входной и выходной конец припаяйте переходники с резьбой, а после присоедините к ним водопровод. Подайте воду и проверьте, чтобы соединение было герметичным.
6. Корпус стоит зафиксировать на основание с вентилятором, причем конструкцию стоит закрыть кожухом, чтобы поток воздуха не ушел в стороны.

Чтобы тепловой обменник для обогрева дома удалось сделать собственноручно, следует представить его рабочий принцип, выполнить точные расчеты требуемой мощности для достаточного прогревания комнаты (а тем более зимой). Использовать стоит теплопроводимые материалы, а потому наилучшим вариантом станет медь. Она эффективнее остальных металлов. Все действия при создании теплового обменника стоит выполнять аккуратно, чтобы не допустить попадания внутрь посторонних предметов. Если вы в себе не уверены, то лучше обратиться к специалисту с большим опытом, который создает соединение всех элементов герметично и качественно.