Bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm là thành phần quan trọng nhất của bất kỳ lò hơi nào. "Tuổi thọ" của bộ gia nhiệt phụ thuộc vào hiệu suất của nó. Hãy xem bộ trao đổi nhiệt nào cho hệ thống sưởi sẽ đảm bảo hoạt động hiệu quả của lò hơi và kéo dài tuổi thọ của nó.
Tổng hợp của danh mục này là gì?
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm để sưởi ấm là một hệ thống kỹ thuật phức tạp truyền năng lượng giữa chất làm mát nóng và lạnh. Trong thực tế, chất lỏng và hơi được sử dụng cho việc này, ít thường xuyên hơn là khí, bazơ rắn.
Nói cách khác, bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm là một thiết bị không có nguồn nhiệt riêng và chức năng của nó được cung cấp bởi năng lượng đến từ hệ thống sưởi ấm tập trung. Có nghĩa là, theo định nghĩa, lò hơi hoặc bếp không thuộc các đơn vị của danh mục này. Tuy nhiên, một băng ghế hoặc một tấm chắn phản xạ nhiệt của khói lò từ bếp có thể được coi là ví dụ của bộ trao đổi nhiệt, vì chúng làm nóng không khí trong phòng.
Hiệu suất truyền điện ở đây phụ thuộc vào những điều sau:
- Sự khác biệt về nhiệt độ giữa các môi trường (sự hiện diện của một sự khác biệt đáng kể gây ra sự truyền năng lượng ấn tượng hơn).
- Khu vực tiếp xúc của từng phương tiện với bộ trao đổi nhiệt.
- Chỉ số đo độ dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng.
Trên thực tế, bộ trao đổi nhiệt cho nước nóng từ máy sưởi có thể được biểu thị bằng bất kỳ đường ống nào được sử dụng để chuyển một môi chất làm việc cụ thể, có nhiệt độ khác với nhiệt độ của không gian xung quanh.
Loại
Một trong những tiêu chí quyết định khi lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt của một kế hoạch nhất định không chỉ là bản chất của chất làm mát, mà còn là chất lượng của nó. Nếu việc sử dụng nước làm mềm hoặc nước tinh khiết hóa học được cho là được sử dụng làm môi trường làm việc, thì tốt hơn nên ưu tiên cho các cấu trúc tấm hàn. Điều tương tự cũng áp dụng cho việc sử dụng chất làm mát không để lại cặn trên thành cấu trúc, chẳng hạn như cồn, freon hoặc ethylene glycol.
Khi nói đến các điểm gia nhiệt quy mô lớn, chẳng hạn như nhà lò hơi, ở đây bạn thường có thể nhìn thấy bộ trao đổi nhiệt cho nước nóng từ kiểu sưởi có thể đóng mở. Việc sử dụng các giải pháp như vậy có thể được giải thích bởi sự hiện diện của môi trường làm việc chất lượng thấp, được sử dụng trong các mạng lưới sưởi ấm tập trung.
Sự đơn giản trong thiết kế của các bộ phận đóng mở góp phần vào việc bảo trì thuận tiện, đặc biệt là tháo lắp nhanh chóng trong quá trìnhsự cần thiết phải loại bỏ quy mô khỏi các kênh nội bộ. Đồng thời, ngay cả những người thợ thủ công thiếu kinh nghiệm cũng có thể thay thế các bộ phận của bộ trao đổi nhiệt như vậy, cho dù đó là mặt bích hay van.
Theo phương pháp truyền năng lượng, điều đáng chú ý là khuấy trộn và trao đổi nhiệt bề mặt để sưởi ấm. Loại thứ nhất hoạt động theo nguyên tắc phân phối năng lượng tiếp xúc trực tiếp giữa các vật mang nhiệt riêng lẻ. Loại thứ hai truyền năng lượng qua các tấm mà không cần tiếp xúc trực tiếp giữa phương tiện làm việc.
Nếu cần sử dụng bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm như một phần tử để làm nóng nước trong hồ bơi hoặc làm bộ làm mát trong các cơ sở công nghiệp, thì nên sử dụng các thiết bị dạng tấm và khối cho mục đích này. Những thiết kế như vậy cho phép nhanh chóng đạt được sự truyền nhiệt hiệu quả nhất giữa hai chất lỏng.
Nguyên liệu
Bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm nhà có thể được làm bằng thép tấm hoặc gang, được kết nối bằng cách hàn với đồng hoặc hàn niken. Cấu trúc bện bằng đồng thường gặp trong các hệ thống sưởi ấm tập trung. Đồng thời, các hệ thống, các phần tử được kết nối bằng cách sử dụng niken, chủ yếu được sử dụng để đáp ứng nhu cầu của các khu vực công nghiệp và nếu cần thiết, làm việc với môi trường khắc nghiệt về mặt hóa học.
Gang
Ưu tiên cho bộ trao đổi nhiệt bằng gang, bạn nên chú ý một số điểm sau:
- Cân nặng vừa đủ ấn tượng màphải được tính đến khi xây dựng dự án bố trí phòng lò hơi. Đối với việc đưa các cấu trúc như vậy vào hệ thống sưởi của một ngôi nhà riêng, cần phân biệt cấu trúc sau bằng một khối lượng nhỏ các phần, số lượng kênh khói tối thiểu được sử dụng để di chuyển các sản phẩm cháy.
- Các bộ phận bằng gang được phân biệt bởi khả năng vận chuyển từng phần ở dạng tháo rời, điều này trở nên thuận tiện cho việc lắp đặt và bảo trì tiếp theo.
- Mặc dù có trọng lượng nhưng chất liệu khá mỏng manh. Do đó, trong quá trình vận chuyển và lắp đặt, cần tránh các tác động cơ học lên các bộ phận kết cấu. Một mối nguy hiểm khác là sốc nhiệt. Nếu một lượng lớn môi chất làm việc lạnh được đặt đột ngột vào thiết bị chưa nguội, các bức tường của bộ trao đổi nhiệt có thể bị nứt.
- Gang dễ bị ăn mòn ướt và khô. Đầu tiên được hình thành do tiếp xúc với vật liệu của axit ngưng tụ. Lớp thứ hai từ từ bao phủ bề mặt của cấu trúc dưới dạng một lớp màng rỉ sét như khi nó được sử dụng. Vì các bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm một ngôi nhà riêng làm bằng gang có các bức tường dày, nên các quá trình này có thể mất nhiều năm.
- Hệ thống như vậy nóng lên trong một thời gian dài, nhưng hạ nhiệt cực kỳ chậm, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu và tăng hiệu quả sưởi ấm không gian.
Thép
Sự hiện diện của "trái tim" thép không dẫn đến trọng lượng đáng kể của hệ thống. Do đó, bộ trao đổi nhiệt nước để sưởi ấm được làm từ vật liệu này thườngđược sử dụng để phục vụ các khu vực rộng lớn.
Để dễ dàng lắp đặt kết cấu thép, quá trình lắp ráp cuối cùng, không giống như các đơn vị gang, diễn ra trong nhà máy. Monoblock một mảnh khá khó để mang vào một căn phòng chật chội. Ngoài ra, việc lắp ráp tại nhà máy làm phức tạp thêm việc sửa chữa và bảo trì hệ thống.
Bộ trao đổi nhiệt bằng thép được lắp đặt trong lò sưởi, đã bị hư hỏng nghiêm trọng, gần như không thể hoạt động trở lại như ở nhà. Bạn phải tháo dỡ hoàn toàn hệ thống và gửi nó đến xưởng công nghiệp để sửa chữa hoặc loại bỏ cấu trúc bằng cách thay thế nó.
Đồng thời, bộ trao đổi nhiệt nước để làm nóng được làm bằng thép không sợ sốc nhiệt hoặc ứng suất cơ học đáng kể. Vật liệu có tỷ lệ đàn hồi cao và do đó có thể đối phó tốt với sự thay đổi nhiệt độ đột ngột. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với nhiệt độ quá lạnh hoặc quá nóng trong thời gian dài có thể gây ra các vết nứt nhỏ trên các mối hàn.
Nếu chúng ta nói về khả năng chống ăn mòn, thì bộ trao đổi nhiệt bằng thép chỉ chịu ảnh hưởng điện hóa. Đặc biệt nhanh chóng, khi tiếp xúc lâu với môi trường xâm thực, các bức tường mỏng bị rỉ sét ăn mòn. Đồng thời, tuổi thọ của hệ thống có thể giảm từ 5 đến 15 năm một cách có hệ thống. Dựa trên điều này, các nhà sản xuất thường bao phủ các bức tường bên trong của bộ trao đổi nhiệt bằng thép bằng gang.
Hệ thống làm bằng vật liệu này nóng lên gần như ngay lập tức và hạ nhiệt nhanh chóng. Mặc dù sự tiện lợi rõ ràng, nếu cần thiếtlàm nóng không gian nhanh chóng, tính chất này có mặt trái, mặt tiêu cực. Do đó, tác động của hiện tượng mỏi kim loại trong một số phần nhất định của cấu trúc có thể dẫn đến hư hỏng nhỏ.
Cách tính toán bộ trao đổi nhiệt?
Tự tính toán là một trong những câu hỏi phổ biến nhất của người tiêu dùng. Trên thực tế, rất khó để đối phó với nhiệm vụ này, vì các nhà sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt cố gắng che giấu bí mật về sự phát triển của riêng họ với những người bên ngoài, bao gồm cả người dùng.
Vì lý do trên, việc tìm ra mức tiêu thụ năng lượng thực của quá trình truyền nhiệt trở nên khó khăn. Theo đó, nếu chỉ số này cố tình thấp, hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt sẽ không đủ để đáp ứng nhu cầu hiện có.
Để tăng hiệu suất của hệ thống, người ta thường lắp đặt các dàn máy cồng kềnh. Tuy nhiên, để giảm số lượng tấm trao đổi nhiệt được sử dụng, chỉ cần sử dụng một chương trình tính toán đặc biệt mà mọi nhà sản xuất thiết bị sưởi ấm đều có.
Bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm bằng chính tay bạn
Làm thế nào để tạo ra một thiết kế hiệu quả có thể xử lý các chức năng truyền nhiệt bằng chính tay bạn? Để làm được điều này, chỉ cần quay lại định nghĩa tiêu biểu cho các thiết bị trong danh mục này là đủ. Hóa ra để lắp ráp một bộ trao đổi nhiệt đơn giản, chỉ cần một ống kim loại là đủ.một chiều dài nhất định, cuộn nó thành một chiếc nhẫn và đặt nó vào một thùng chứa đầy nước.
Bằng cách đưa đầu ra và đầu vào của đường ống ra bên ngoài, có thể có được một thiết kế chức năng giúp làm nóng hoặc làm mát chất lỏng hoạt động, tùy thuộc vào nhu cầu hiện có.
Bộ trao đổi nhiệt áo nước
Ngoài hệ thống serpentine, bạn có thể chế tạo bộ trao đổi nhiệt của riêng mình, được gọi là "áo khoác nước". Các hệ thống như vậy hoạt động dựa trên nguyên tắc phân phối năng lượng giữa một số thùng chứa kín đặt trong nhau.
Trao đổi nhiệt theo nguyên tắc này được sử dụng thành công trong các lò hơi đốt nhiên liệu rắn cỡ nhỏ. Mặc dù có sự đơn giản về thiết kế, nhược điểm của các hệ thống như vậy là áp suất vận hành tương đối thấp mà các thiết bị này được thiết kế. Ngoài ra, việc chế tạo bộ trao đổi nhiệt hoạt động theo nguyên lý “áo nước” cần được thực hiện bởi thợ hàn có kinh nghiệm. Việc thiết kế và lắp ráp một hệ thống như vậy từ các vật liệu ngẫu hứng mà không có kỹ năng thích hợp là một vấn đề khá nan giải.
Bộ trao đổi nhiệt bảng ống
Có lẽ khó nhất trong số các lựa chọn có sẵn để tự sản xuất là một hệ thống được gọi là "bảng ống". Định nghĩa này đã được chỉ định cho các bộ trao đổi nhiệt tự chế có chứa một lượng lớn các kết nối ống mở rộng.
Những đơn vị như vậy được trình bày dưới dạng ba hộp đựng kín. Hai trong số chúng được đặt trên các cạnh đối diện của cấu trúc và được kết nốicác dây dẫn kim loại của môi trường làm việc, được làm loe ra ở các đầu của các bình như vậy. Trao đổi nhiệt được thực hiện ở phần thứ ba - phần giữa do sự chuyển động của môi chất làm việc lỏng giữa các bồn chứa qua các đường ống.
Tìm kiếm các giải pháp thay thế
Nếu không có cách nào để tự lắp ráp bộ trao đổi nhiệt bằng các phương pháp trên, bạn có thể thử tìm vật liệu để sản xuất hệ thống tương lai trong tủ quần áo của riêng bạn hoặc trong bãi rác. Ví dụ, một thanh treo khăn tắm cũ đã được nung nóng sẽ là một giải pháp tuyệt vời để tạo ra một thiết bị ở dạng cuộn dây. Bất kỳ bộ tản nhiệt gia đình nào không bị rò rỉ cũng sẽ hoạt động.
Đối với việc sử dụng bộ tản nhiệt từ bếp trên ô tô, trên thực tế, chúng có thể được sử dụng ngay lập tức như một bộ phận sưởi ấm bằng cách kết hợp các bộ phận riêng lẻ với bộ điều hợp để tăng diện tích trao đổi nhiệt.
Một thiết bị hiệu quả có thể được tạo ra trên cơ sở một máy nước nóng cũ. Trong trường hợp này, bạn thậm chí không phải làm lại hầu hết mọi thứ.
Cuối cùng
Như bạn thấy, nguyên lý hoạt động của các bộ trao đổi nhiệt gần như giống nhau ở mọi nơi. Tùy thuộc vào điều kiện hoạt động, các bộ phận như vậy có thể hoạt động cả để sưởi ấm và làm mát môi chất làm việc: khí, chất lỏng hoặc chất rắn.
Khi lựa chọn giải pháp nhà máy, phụ thuộc rất nhiều vào các nhiệm vụ được giao cho bộ trao đổi nhiệt và trong trường hợp tự lắp ráp, vào trí tưởng tượng kỹ thuật của bậc thầy.
