Трехходовой клапан для котла: виды, принцип работы, параметры выбора

Трехходовой клапан на системе отопления: работа, правила выбора, схема и монтаж

Для постоянного поддержания в доме комфортного теплового баланса в отопительный контур включают такой элемент, как трехходовой клапан на системе отопления, равномерно распределяющий тепло по всем комнатам.

Несмотря на важность этой единицы, сложной конструкцией она не отличается. Давайте разберемся в конструктивных особенностях и принципах работы трехходового клапана. Каких правил стоит придерживаться выбирая приспособление и какие нюансы присутствуют в его монтаже.

Особенности трехходового клапана

Вода, поступающая к радиатору, имеет определенную температуру, влиять на которую зачастую нет возможности. Трехходовой клапан осуществляет регулировку путем изменения не температуры, а количества жидкости.

Это дает возможность, не изменяя площади радиатора, подавать в комнаты нужное количество тепла, но только в границах мощности системы.

Разделительные и смесительные приборы

Визуально трехходовой клапан имеет сходство с тройником, но выполняет совершенно иные функции. Такой узел, оснащенный терморегулятором, относится к запорной арматуре и является одним из главных ее элементов.

Существует два вида этих устройств: разделительные и смесительные.

Первые применяют, когда теплоноситель нужно подать одновременно в нескольких направлениях. Фактически узел представляет собой смеситель, формирующий стабильный поток с установленной температурой. Монтируют его в сеть, по которой подают нагретый воздух, и в водоподающие системы.

Изделия второго вида служат для объединения потоков и их терморегуляции. Для входящих потоков, имеющих разную температуру, предусмотрено два отверстия, а для их выхода — одно. Применяют их при устройстве теплых полов, чтобы предотвратить перегрев поверхности.

Клапан трехходовой и регулятор температуры есть в продаже по отдельности. Для автономных отопительных систем все же более рациональным и эффективным решением считается приобретение конструкции с терморегулятором.

Конструктивное исполнение трехходовых кранов

По конструкционному исполнению клапаны делят на седельные и поворотные. Принцип действия первых основан на ритмичном передвижении штока по вертикали — схема регулировки «шток-седло». Этот вид относится к клапанам смесительного типа. Часто управление осуществляется электромеханическим приводом.

Ключевым элементом поворотной конструкции является вращающийся сектор. Во время движения шток воздействует на шаровую заслонку, и она частично или полностью отсекает подачу теплоносителя. Такую схему регулировки называют «шарик-гнездо».

Эти устройства обладают повышенной износостойкостью. Они адаптированы под большие перепады температур и классифицируются как запорная арматура. В частных домах, где вода расходуется в относительно небольшом количестве, они могут функционировать и как смесители.

Особенностью смесительного клапана является наличие одного выхода и двух входов. Он предназначен для управления температурой рабочей жидкости путем объединения потоков с высокой и низкой температурой. При соответствующей установке, изделие может и разделять потоки.

Трехходовой клапан разделительного типа применяют, когда необходимо подать горячий теплоноситель по нескольким направлениям.

Все модели таких кранов отличаются друг от друга по некоторым признакам:

• механикой затвора — она может быть как натяжной, так и сальниковой;
• формой заглушки — существуют L, T, S-образные;
• типом затвора — встречается цилиндрический, шаровидный, конусный;
• подсоединением к контуру — с использованием муфты, фланца, посредством сварки и др.;
• способом управления — автоматический, полуавтоматический, ручной.

Смесительное устройство снабжено штоком, размещенным по центру, шаровой клапан в нем один. Он перекрывает в нужный момент затвор входного отверстия.

В приборах разделительного типа шток оснащен двумя клапанами, вмонтированными в выходных патрубках.

Функционирует он по несколько другой схеме. Понятней становится работа трехходового клапана после подробного разбора его конструкции.

Корпус у этого типа изделий литой. Изготавливают его из латуни либо бронзы с гальваническим покрытием из хромоникеля. Оно выполняет как защитные, так и декоративные функции. Для соединения с трубопроводом имеются резьбовые отводы — всего три штуки. Тип резьбового соединения зависит от выбранной модели.

Оптимальные параметры давления в отопительной системе для стабильной работы клапана — 10 кг/см². При превышении этого значения, могут возникнуть проблемы.

Существуют ограничения и по температурным показателям — 95º для котлов, 110º — для солнечных батарей. Допустимая регулировка температуры теплоносителя у разных моделей находится в диапазоне 20-60º. Производительность колеблется в пределах 1,6–2,5 м 3 /ч.

Принцип работы устройства

Установкой смесительного трехходового клапана удается добиться того, что температура жидкости на выходе имеет значение в установленных пределах.

Принцип работы как для замкнутой отопительной системы, так и для системы ГСВ один и тот же. Отличие только в том, что в первом случае теплоноситель равномерно передает тепло от источника к радиаторам, а во втором — переносит теплую воду к бытовым приборам.

До момента, пока термочувствительный элемент не приобретет определенную температуру, теплоноситель подается из фронтального патрубка и беспрепятственно прибывает в правый. По достижении рабочим элементом температуры выше установленной, происходит его расширение.

Это влечет за собой перемещение клапана по вертикали вниз и, как следствие, перекрытие пути поступления нагретого теплоносителя снизу. Следом открывается левый патрубок для подачи холодной жидкости.

Смешивание холодной жидкости с горячей приводит к уравновешиванию температуры. Термочувствительный элемент приобретает прежнюю форму, а заслонка — первоначальное положение.

Если трехходовой клапан установлен в обратный контур, то процесс должен происходить в противоположной последовательности. Когда жидкость охлаждается, напрямую открывается путь для горячей воды из котла.

Приводной механизм прибора

Разным у клапанов может быть и тип приводного механизма. Привод бывает как гидравлическим, так и электромеханическим, пневматическим, ручным.

Привод электромеханический делят на виды, самым распространенным среди которых является простой термостатический. Функционирует в результате расширения жидкости с термоактивным элементом в ее составе. В результате этого возникает давление на шток. Это легкосъемное исполнение, применяемое в изделиях, установленных в бытовых системах.

Следующий вариант — привод с термостатической головкой, укомплектованной чувствительным к изменению температуры элементом. Прибор дополнен выносным датчиком температуры, находящимся непосредственно в трубопроводе. С приводом его соединяет капиллярная трубка.

Этот вид регулировки считается наиболее точным. По желанию простой термостатический привод легко можно сменить на термостатическую головку.

Существуют вариант трехходового клапана с электрическим приводом. Управление им осуществляется посредством контроллера, оснащенного температурными датчиками и подающего команды на основной механизм. Упрощенным вариантом привода с контроллером является сервопривод.

Он управляет клапаном напрямую. Самый простой привод — ручной. Здесь регулировку выполняют путем поворота пластмассового колпачка, имеющего резьбовое соединение. Его дно контактирует с концом штока. Путем закручивания или откручивания перемещают золотник.

Наличие электро- или сервопривода позволяет программировать температурный режим с ориентацией по времени суток. Изначально в комплектацию трехходового клапана не входит приводной механизм. Его приобретают отдельно исходя из особенностей конкретной теплосети. Использовать изделие можно в отопительной системе любого исполнения.

Где используют трехходовые клапаны?

Встречаются клапаны этого типа в разных схемах. Их включают в монтажную схему теплых полов для обеспечения равномерного нагрева всех его участков и исключения перегрева отдельных ответвлений.

В случае наличия твердотопливного котла в его камере часто наблюдается конденсат. Бороться с ним поможет установка трехходового крана.

Эффективно работает трехходовое устройство в системе отопления, когда существует необходимость подключить контур ГВС и разделить тепловые потоки.

Применение клапана в обвязке радиаторов позволяет обойтись без байпаса. Установка его на обратке создает условия для устройства короткого контура.

Нюансы выбора приспособления

Общими при выборе подходящего трехходового клапана являются следующие рекомендации:

1. Предпочтительнее авторитетные производители. Часто на рынке встречается некачественная запорная арматура от неизвестных фирм.
2. Большей износостойкостью обладают изделия медные или латунные.
3. Ручное управление более надежное, но менее функциональное.

Ключевым моментом являются технические параметры системы, в которую его предполагают устанавливать. Учитывают такие ее характеристики: уровень давления, наибольшая температура теплоносителя в точке монтажа прибора, допустимое снижение давления, объем воды, проходящей через клапан.

Хорошо будет работать только клапан с правильно подобранной пропускной способностью. Для этого нужно сравнить производительность своей водопроводной системы с коэффициентом пропускной способности прибора. Она в обязательном порядке обозначена на каждой модели.

Для комнат ограниченной площади, таких как санузел, дорогой клапан с термосмесителем выбирать нерационально.

На больших площадях с теплыми полами необходим прибор с автоматическим регулированием температуры. Ориентиром для выбора также должно являться соответствие изделия ГОСТу 12894-2005.

Стоимость может быть самой разной, все зависит от производителя.

В загородных домах с установленным твердотопливным котлом схема отопления не отличается большой сложностью. Здесь вполне подойдет трехходовой клапан упрощенной конструкции.

Он функционирует автономно и у него нет термоголовки, датчика, и даже штока. Термостатический элемент, управляющий его работой, настроен на какую-то определенную температуру и находится в корпусе.

Производители трехходовых приборов

На рынке присутствует большой ассортимент трехходовых клапанов как от авторитетных, так и никому не известных производителей. Модель можно выбирать после того, как будут определены общие параметры изделия.

Первое место в рейтинге продаж занимают вентили шведской компании Эсбе (Esbe). Это довольно известный бренд, поэтому трехходовые изделия надежны и долговечны.

Среди потребителей известны своим качеством трехходовые клапаны корейского производителя Навьен (Navien). Приобретать их следует при наличии котла этой же компании.

Большая точность регулировки достигается посредством установки прибора датской фирмы Данфосс (Danfoss). Работает он полностью автоматически.

Хорошим качеством и демократичной стоимостью отличаются клапаны Валтек (Valtec), изготавливаемые совместно специалистами из Италии и России.

Эффективны в работе изделия компании из США Ханивел (Honeywell). Эти клапаны имеют простую конструкцию, удобны в установке.

Особенности установки изделия

Во время монтажа трехходовых кранов возникает много нюансов. От их учета зависит бесперебойное функционирование отопительной системы. К каждому вентилю производитель прилагает инструкцию, соблюдение которой позволит избежать впоследствии многих неприятностей.

Общие рекомендации по монтажу

Главное, изначально установить вентиль в правильном положении, руководствуясь подсказками, обозначенными стрелками на корпусе. Указатели указывают траекторию водяного потока.

Символом А обозначен прямой ход, В — перпендикулярное или байпасное направление, АВ — объединенный вход или выход.

Исходя из направления, существуют две модели клапанов:

• с симметричной или Т-образной схемой;
• с ассиметричной или L-образной.

При монтаже по первой из них жидкость поступает в клапан через торцевые отверстия. Выходит через центральное после смешивания.

Во втором варианте теплый поток заходит с торца, а холодный поступает снизу. Выход после смешения разнотемпературной жидкости происходит через второй торец.

Второй важный момент при монтаже смесительного клапана — нельзя располагать его приводом или термостатической головкой вниз. Перед началом работ необходима подготовка: перед точкой установки перекрывают воду. Далее проверяют трубопровод на наличие в нем остатков, способных стать причиной выхода со строя прокладки клапана.

Главное, выбрать для установки такое место, чтобы к клапану был доступ. Возможно, в дальнейшем его придется проверять или демонтировать. Для всего этого необходимо свободное пространство.

Врезка смесительного клапана

При врезке трехходового клапана смесительного типа в систему централизованного теплоснабжения может быть несколько вариантов. Выбор схемы зависит от характера присоединения системы отопления.

Когда по условиям работы котла является допустимым такое явление, как перегрев теплоносителя в обратке, обязательно возникает избыточное давление. В этом случае монтируют перемычку, дросселирующую избыточный напор. Ее устанавливают параллельно по отношению к подмесу клапана.

Схема на фото является гарантией качественного регулирования параметров системы. Если трехходовой кран подсоединен непосредственно к котлу, что наиболее часто бывает в автономных отопительных системах, необходима врезка балансировочного клапана.

Если пренебречь рекомендацией по поводу установки балансировочного прибора, в порте АВ могут произойти существенные изменения расхода рабочей жидкости, зависящего от положения штока.

Подключение по приведенной схеме не гарантирует отсутствия циркуляции теплоносителя через источник. Чтобы этого добиться, нужно дополнительно подключить в его контур гидравлический разграничитель и насос циркуляционного типа.

Смесительный клапан монтируют и с целью разделения потоков. Необходимость в этом возникает, когда недопустимо полностью изолировать контур источника, но перепуск жидкости в обратку возможен. Чаще всего такой вариант применяют при наличии автономной котельной.

Необходимо знать, что при использовании некоторых моделей может возникнуть вибрация и шум. Это происходит по причине несогласованности направлений потока в трубопроводе и смесительном изделии. Из-за этого возможно падение давления на клапане ниже допустимого.

Монтаж разделительного приспособления

Когда температура источника выше, чем необходимо потребителю, в схему включают клапан, разделяющий потоки. В этом случае при постоянном расходе как в контуре котла, так и потребителем, к последнему не придет перегретая жидкость.

Чтобы схема работала, в обоих контурах необходимо присутствие насоса.

На основе вышеизложенного можно подытожить общие рекомендации:

1. При монтаже любого трехходового клапана до и после него устанавливают манометры.
2. Во избежание попадания всяческих примесей перед изделием монтируют фильтр.
3. Корпус прибора не должен подвергаться каким-либо нагрузкам.
4. Хорошее регулирование необходимо обеспечить путем врезки перед клапаном приспособлений, дросселирующих избыточное давление.
5. При установке клапан не должен находиться над приводом.

Также необходимо выдерживать перед изделием и после него прямые участки, рекомендованные производителем. Несоблюдение этого правила повлечет за собой изменение заявленных технических характеристик. Гарантия на прибор не будет действовать.

Выводы и полезное видео по теме

Нюансы установки, учет которых гарантирует правильную работу клапана:

Подробности установки клапана при монтаже теплого пола:

Такой узел в системе отопления, как термостатический трехходовой клапан необходим, но не во всех случаях. Его наличие — гарантия рационального использования теплоносителя, позволяющая экономно потреблять топливо. Дополнительно он выступает и в роли прибора, обеспечивающего безопасность эксплуатации ТТ котла.

Все же прежде чем приобрести такое устройство, нужно предварительно проконсультироваться по поводу целесообразности его монтажа.

Если у вас есть необходимый опыт или знания по теме статьи и вы можете ими поделиться с посетителями нашего сайта, пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы в расположенном ниже блоке.

Как правильно подобрать трехходовой клапан для твердотопливного котла

Как источники тепла для обогрева дома твердотопливные котлы имеют свои особенности конструкции и должны включаться в систему отопления определенным образом. Цель — правильная и долговечная работа установки и ее защита при различных нештатных ситуациях. Один из главных элементов, участвующих в схеме обвязки – трехходовой клапан для твердотопливного котла.

Трехходовой клапан для котла

Принцип действия и типы приводов клапана

Изделие производится разных конфигураций и с различными приводами, но принцип работы трехходового клапана остается неизменным: смешивать два потока с разными температурами в один, температура которого задана пользователем или требуется по схеме. Жидкость внутри клапана течет от одного патрубка к другому до тех пор, пока не изменится ее температура и не достигнет установленного значения. Тогда привод постепенно открывает поток из третьего патрубка, удерживая температуру выходящей воды в рамках заданного значения. На этом основании такой кран и называется трехходовым.

Принцип работы трехходового клапана

Любой трехходовой смесительный клапан имеет два входных и один выходной патрубки. Распределение потоков осуществляется с помощью привода, который бывает нескольких видов:

1. Термостатический привод (термостат) является одним из самых популярных, работает за счет теплового расширения чувствительного элемента, вследствие чего происходит нажим на шток клапана и жидкость начинает смешиваться.
2. Широко распространенный тип привода, который устанавливается в трехходовой переключающий клапан – это электрический, действует от сигнала с блока управления.
3. Клапан может управляться нажатием на шток приводом термостатической головки. Она реагирует на температуру воздуха, которую определяет сама или с помощью выносного датчика и капиллярной трубки. Привод чаще всего используется в напольных системах обогрева.

Стационарные твердотопливные котлы не могут быть напрямую включены в систему отопления. Одна из причин – нельзя допустить попадание холодной воды в рубашку котла, пока он не разогрелся. В противном случае на стенках топки выделяется конденсат, который, смешиваясь с пеплом, образует прочный слой нагара. Он препятствует свободному теплообмену, уменьшая КПД установки, а счистить нагар очень трудно. Вторая причина – нужно защищать чугунные топки от перепада температур при непредвиденной остановке насоса вследствие отключения электричества, а потом его запуска. Задача — не пустить холодную воду внутрь горячего котла, для чего и нужен трехходовой клапан. Он заставит циркулировать теплоноситель по малому кругу, пока тот не нагреется, и только потом станет подмешивать холодную воду.

Критерии выбора

Трехходовой клапан для твердотопливного котла

Перед тем как подобрать трехходовой клапан для котла, нужно выяснить рабочие параметры теплоносителя, его расход и схему обвязки. Температуру и расход теплоносителя определяют из проектной документации, если она отсутствует, то рекомендуемую температуру воды в обратном трубопроводе можно найти в паспорте на твердотопливный котел. Как правило, она составляет 45—50 ⁰С. Расход теплоносителя нужно знать для того, чтобы осуществить подбор трехходового клапана по его пропускной способности. При отсутствии данных надо просто воспользоваться формулой:

G = 3600Q / c (∆t), где:

• G – расход воды по массе, кг/ч;
• Q – тепловая мощность системы отопления;
• с – удельная теплоемкость воды, равна 4.187 кДж / (кг ⁰С);
• ∆t – разность температур в подающем и обратном трубопроводах.

Учитывая, что для воды значения массы и объема – величины идентичные, то расход может выражаться как в кг/ч, так и в дм 3 /ч. Рассчитав расход, сравнивают его значение с пропускной способностью крана, указанной в паспорте.

Выбирать изделие по типу привода надо в зависимости от схемы обвязки твердотопливной установки. В простейшей схеме подключения применяется трехходовой термостатический клапан для котла:

Здесь представлена обвязка отопительной установки с тепловым аккумулятором, вода в котором начинает прогреваться только после того, как твердотопливный котел нагреет до установленной температуры воду, циркулирующую по малому кругу (через патрубки № 3 и 1). Когда теплоноситель нагреется, то настроенный на одну из трех возможных температур трехходовой кран начнет открывать поток холодной воды из патрубка №2. Тогда горячая вода будет поступать в бак теплового аккумулятора, замещая уходящую холодную.

Более сложная схема обвязки предполагает использование твердотопливного котла с трехходовым клапаном с управлением внешним контроллером:

Схема использования твердотопливного котла с трехходовым клапаном

Тут применены смесительные краны с двумя видами приводов, работающие в двух контурах циркуляции теплоносителя. Первый, стоящий возле источника тепла – термостатический, работает по принципу, рассмотренному выше. Второй имеет электрический привод, управляемый контроллером в зависимости от сигналов датчиков. Здесь работа трехходового клапана направлена на поддержание необходимой температуры теплоносителя в контуре системы отопления. Устройство с электроприводом может быть задействовано и в первичном контуре, если в котельной работают два или несколько разных котельных установок под управлением одного контроллера.

Еще один критерий, по которому следует выбирать трехходовой клапан для твердотопливных котлов, — это диапазон устанавливаемых температур. Здесь речь идет об изделиях с термостатическим приводом, которые могут применяться как в котловых обвязках, так и в системах теплых полов или ГВС. Производители предлагают краны с разными диапазонами регулировки в зависимости от назначения изделия, например, от 20 до 43 ⁰С, от 35 до 60 ⁰С и так далее. На это нужно обратить внимание при покупке, в данном примере для подключения к твердотопливному котлу предпочтительнее второй вариант.

Перед монтажом обвязки нелишним будет знать, как проверить трехходовой клапан, который вы недавно приобрели. Новое изделие испытать несложно: надо лишь установить минимальную температуру из регулируемого диапазона и в патрубок №3 (см. Рисунок) заливать горячую воду. Через некоторое время работоспособный кран его перекроет. Проверять клапан в уже смонтированной системе можно, измеряя температуру воды в обратном трубопроводе на входе в твердотопливный котел. Ее значение должно соответствовать установленному на термостате.

Заключение

В современных схемах отопления и обвязки трехходовой клапан для котла играет важную роль и не имеет альтернативы. Устаревшие элеваторные системы давно ушли в прошлое как малоэффективные, а лучше трехходовых кранов пока еще ничего не придумали.

Трехходовой клапан принцип работы

В широком ассортименте запорной арматуры, используемой для систем отопления, присутствует элемент, применяемый достаточно редко. Его форма напоминает тройник, хотя функции, которые он исполняет, совершенно иные. Мы говорим про трехходовой клапан, принцип работы которого будет рассмотрен в данной статье.

Принцип работы трехходового клапана

• 1 Как это работает
  • 1.1 Видео – Трехходовой клапан принцип работы
• 2 Классификация клапанов
  • 2.1 Видео – Прибор в бойлерной группе
• 3 Сферы применения
• 4 Регулировка потоков рабочей жидкости. На что обращать внимание при покупке?
• 5 Популярные производители
• 6 Как установить смешивающий клапан своими руками
• 7 Как установить разделяющий клапан своими руками
  • 7.1 Видео – Трехходовой клапан и принцип его работы

Что собой представляет данное приспособление, для чего оно вообще нужно?

Как это работает

Трехходовой клапан монтируется на тех участках магистралей, где требуется разделить поток циркулирующей жидкости на 2 контура:

• с переменным гидрорежимом;
• с постоянным.

В большинстве случаев постоянный поток требуется тем, для кого подается жидкость высокого качества и в обозначенных объемах. Его регулируют в соответствии как раз с показателями качества. Что же касается переменного потока, то он применяется для объектов, где показатели качества не являются основными. Там большое значение имеет коэффициент количества. Проще говоря, подача теплоносителя там осуществляется по необходимому количеству.

Обратите внимание! К запорной арматуре относится и аналог описываемого в статье прибора – двухходовой клапан. Чем он отличается? Дело в том, что трехходовой вариант работает по совершенно другому принципу. Шток, входящий в его конструкцию, неспособен перекрывать поток жидкости, который имеет постоянные гидравлические показатели.

Шток все время открыт, он настраивается на тот или иной объем жидкости. Следовательно, пользователи смогут получить нужный им объем как в плане количества, так и в плане качества. В целом, данный прибор неспособен прекратить подачу жидкости на сеть, в которой гидравлический поток постоянен. При этом поток переменного типа он вполне может и перекрыть, благодаря чему, собственно, и возникает возможность регулировки расхода/давления.

И если соединить пару устройств двухходового типа, то можно получить один, но трехходовой. Но нужно, чтобы оба работали на реверсе, другими словами, при закрытии одного клапана должен открываться следующий.

Видео – Трехходовой клапан принцип работы

Классификация клапанов

Без длительных введений отметим, что устройство может быть двух типов по принципу функционирования. Оно может быть:

• разделительным;
• смесительным.

Особенности действия каждого типа ясны уже из их названия. Смесительное устройство состоит из двух выходов и входа. Другими словами, оно необходимо для смешивания потоков жидкости, что может потребоваться в целях снижения ее температуры. К слову, это наиболее оптимальный вариант для того, чтобы задавать нужный режим в «теплом полу».

Сама процедура регулировки температурного режима предельно проста. Нужно лишь знать о текущих показателях температуры входящих потоков жидкости, с точностью просчитать требуемые пропорции каждого из них так, чтобы на выходе получить нужные показатели. Кстати, данное устройство при условии грамотного монтажа и регулировки способно функционировать и на разделение потока.

А вот разделительный клапан разделяет один поток надвое, следовательно, он оснащен одним входом и двумя выходами. Данное устройство применяется преимущественно для того, чтобы разделять поток горячей воды в системах ГВС. Хотя достаточно часто он встречается и в обвязке воздухонагревателей.

Внешне оба варианта практически идентичны. Но если ознакомиться с их чертежом в разрезе, то их основное отличие видно сразу. Шток, который установлен в устройстве смесительного типа, имеет один шаровой кран. Он располагается по центру и перекрывает основной проход.

Что же касается разделительных приборов, то в них шток имеет два таких клапана, которые устанавливаются на выходах. Они функционируют по следующему принципу: один из них придавливается к седлу, закрывая проход, а другой параллельно с этим открывает проход №2.

По методу управления современные модели могут быть:

• электрическими;
• ручными.

В большинстве случаев используется ручной прибор, который внешне напоминает обыкновенный шаровой кран, но оснащен тремя выходными патрубками. А вот электрические модели, имеющие автоматическое управление, применяются преимущественно в частных домах, а именно для того, чтобы распределять тепло. Например, пользователь может настроить температурный режим по комнатам, а рабочая жидкость будет поступать в соответствии с удаленностью комнаты от отопительного прибора. Как вариант – можно совместить его с «теплым полом».

Видео – Прибор в бойлерной группе

Трехходовые клапаны, равно как другие приборы, определяются в соответствии с давлением в системе и диаметром подвода. Все это регламентируется ГОСТом. И если требования последнего не будут соблюдаться, это будет расценено как грубое нарушение, в особенности, если речь идет о показателе давления в магистрали.

Латунные фитинги и трубопроводы из полиэтилена низкого давления

Советуем вам ознакомиться с нашим руководством по выбору и монтажу латунных фитингов для ПНД труб, все подробности тут

Сферы применения

Трехходовой клапан, принцип работы которого был рассмотрен выше, обладает достаточно широкой сферой применения. Так, такие его разновидности, как электромагнитное устройство или же прибор с термоголовкой, часто встречаются в современных магистралях, где требуется корректировка пропорций при смешивании двух разделенных потоков жидкости, но без снижения мощности или объема.

Что же касается использования в быту, то самым популярным здесь считается термостатический смесительный прибор, с помощью которого, как уже отмечалось выше, можно регулировать температуру рабочей жидкости. Эта жидкость может подаваться как в трубопровод «теплого пола», так и в отопительные радиаторы. А если клапан еще и имеет автоматическое управление, то контролировать температуру в жилище можно будет без каких-либо проблем!

Обратите внимание! Применение трехходового клапана в отопительной системе в целях уравновешивания перепадов температуры крайне выгодно не только в плане комфорта и удобства, но и в плане экономии средств.

Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно. В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений.

Подобного рода регулирующие устройства также используются в системах водоподачи в целях получения перманентного потока с требуемой температурой. Простейшим примером является обыкновенный смеситель, при котором можно сделать воду горячее/прохладнее открытием/закрытием холодного крана.

Предохранительный клапан для бойлера

Ранее мы описывали как выбрать и подключить предохранительный клапан для бойлера, рассказывали о сферах его применения и внутреннем устройстве. В дополнение к этой статье рекомендуем ознакомится: все подробности тут

Регулировка потоков рабочей жидкости. На что обращать внимание при покупке?

Ручная регулировка производится посредством обычного шарового крана. Визуально он очень похож на простой вентиль, но имеет дополнительный выход. Арматура подобного рода применяется для принудительного ручного управления.

Что же касается автоматической регулировки, то здесь применяется специальный трехходовой клапан, оснащенный электромеханическим прибором для изменения положения штока. Его следует подключать к термостату, дабы иметь возможность регулировки температурного режима в помещении.

Помните, что при покупке клапана необходимо в обязательном порядке принимать во внимание технические параметры прибора, к которым относится следующие.

• Диаметр подсоединения к отопительной магистрали. Зачастую данный показатель варьируется в пределах от 2 до 4 сантиметров, хотя многое зависит от особенностей самой системы. Если прибор подходящего диаметра найти не удалось, то придется воспользоваться специальными переходниками.
• Возможность установки сервопривода на трехходовой клапан, принцип работы рассмотрен в начале статьи. Благодаря этому прибор сможет работать на автомате. Данный момент очень важен, если прибор подбирается для эксплуатации в «теплых полах» водяного типа.
• Наконец, это пропускная способность трубопровода. Под этим понятием подразумевается объем жидкости, который сможет пройти через него за определенное время.

Популярные производители

На отечественном рынке присутствует множество изготовителей трехходовых клапанов. Выбор той или иной модели зависит, прежде всего, от:

• вида механизма (а он, напомним, может быть механическим либо электрическим);
• сферы использования (ГВС, ХВС, «теплый пол», отопление).

Самым популярным прибором по праву считается Esbe – шведский клапан от компании, существующей уже более сотни лет. Это надежный, качественный и долговечный продукт, отлично зарекомендовавший себя во многих сферах. Сочетание европейского качества и современных технологий.

Другой популярной моделью является американский Honeywell – истинное детище высоких технологий. Простой управление, удобство и комфорт, компактность и надежность – вот отличительные особенности этих клапанов.

Наконец, относительно «юными», но перспективными приборами являются клапаны линейки Valtec – результат совместного сотрудничества инженеров Италии и России. Все изделия качественны, продаются с гарантийным сроком в семь лет. Отличаются тем, что имеют вполне доступную стоимость.

Как установить смешивающий клапан своими руками

Данная схема установки используется преимущественно в котельных тех отопительных систем, которые подсоединены к гидроразделителю или же к безнапорному коллектору. А насос, расположенный в контуре №2, обеспечивает требуемую циркуляцию рабочей жидкости.

Обратите внимание! Если трехходовой клапан будет подключаться напрямую к источнику тепловой энергии на байпасе, подсоединенному к порту В, то потребуется и монтаж клапана с гидросопротивлением, равным аналогичному сопротивлению этого источника.

Если этого не сделать, то расход рабочей жидкости на отрезке А-В будет колебаться в соответствии с движением штока. Отметим также, что данная схема монтажа предусматривает возможное прекращение циркуляции жидкости через источник, если установка была произведена без циркуляционного насоса либо же гидроразделителя в основном контуре.

Нежелательно подключать клапан к теплосетям или напорному коллектору в отсутствие приборов, которые дросселируют чрезмерный напор. Иначе расход жидкости на участке А-В будет колебаться, причем существенно.

В случае если перегревание обрата допускается, от чрезмерного напора избавляются посредством перемычки, установленной параллельно к подмесу клапана в контуре.

Как установить разделяющий клапан своими руками

Обеспечение количественной регулировки за счет изменения затрат жидкости – вот основная функция, которую выполняет такой трехходовой клапан. Принцип работы его предельно прост и был рассмотрен выше. Он применяется там, где возможен перепуск жидкости на «обратку», а прекращение циркуляции, напротив, не допускается.

Обратите внимание! Эта схема подключения обрела широкую популярность в узлах водо- и воздухонагрева, которые подключены от индивидуальных котелен.

В целях увязки гидроконтуров необходимо, чтобы потери напора потребителя были равны потерям на клапане-балансире в байпасе. Приведенная здесь схема предназначается для установки на те трубопроводы, в которых имеет место чрезмерный напор. Жидкость в данном случае перемещается за счет сильного напора, образованного с помощью циркуляционного насоса.

Видео – Трехходовой клапан и принцип его работы

Особенности работы трехходового клапана для твердотопливного котла

В современных системах теплоснабжения трехходовой клапан для твердотопливного котла выполняет функции регулировки температуры теплоносителя.

Подача тепла в прибор отопления должна выполняться в соответствии с температурой наружного воздуха и обеспечивать санитарный режим внутри помещения.

Тогда можно получить экономную эффективную систему отопления, избежать недогрева или вскипания теплоносителя, которые считаются самыми злободневными проблемами твердотопливного агрегата.

• 1 Конструкция и функционал устройства
• 2 Типы приводов клапанов и принцип действия
• 3 Критерии выбора
  • 3.1 Оценка пропускной способности
  • 3.2 Необходимость размещения
• 4 Правила установки
• 5 Правила эксплуатации

Конструкция и функционал устройства

Трехходовые клапана (ТК) отличаются по размерам и материалам:нержавейка и бронза. Корпус может быть выполнен, как из металла, так и полимерного материал. Хотя последний не очень популярный.

Конструкция имеет 3 отверстия: входное и два выходных , внутри расположен привод, управляющий потоками для получения заданной температуры.

Конструктивно изделие выполняют взаимосвязь действия пары двухходовых клапанов. Главное отличие состоит в том, что ТК не останавливает проток среды, а регулирует его интенсивность. 3х-ходовые устройства распределяются на группы по системе регулировки: “шток-седло” и “шарик-гнездо”, и могут работать в паре с термоголовкой Херц.

Управление движением штока как правило выполняется приводом электромеханического типа, и используются для установки в автоматических системах управления тепловыми процессами котла Протерм и других современных твердотопливников.

Принцип действия ТК основан на смешении 2-х температурных потоков теплоносителя на подаче и обратке, в общий поток, с установленной пользователем показателем температуры.

Среда во внутренней полости устройства движется от одного патрубка к другому, до тех пор, пока ее температурный показатель не изменится до нужного размера.

Типы приводов клапанов и принцип действия

Все модификации изделий различаются друг от друга определенными показателями:

• Механизмом затвора: натяжной или сальниковой;
• конфигурацией заглушки: L/T/S-образные;
• видом затвора: цилиндр, шар, конус;
• тип присоединения к системе: муфта, фланец или сварка.

Распределение теплоносителя осуществляется приводом, которые группируются по следующим видам:

• Гидравлического действия;
• ручного управления;
• электромеханического перемещения;
• пневматического срабатывания.

Электромеханические приводы изготавливаются термостатическими и головчатыми. В них сигнал для процесса смешения разно температурных сред поступает с блока управления.

В сервоприводных модификациях управление осуществляется контроллерами напрямую. Ручное управление ТК функционирует путем вращения регулировочного колпачка.

Критерии выбора

От правильности выбора трехходового смесительного клапана для твердотопливного котла будет зависеть в целом работа системы теплоснабжения.

Важным показателем выбора считается расход теплоносителя или пропускная способность ТК, то есть объем воды, который сможет пропустить вентиль за час.

Кроме того перед покупкой 3х-ходового устройства знакомятся с такими характеристиками:

1. Диаметр подсоединения к системе. Для твердотопливных агрегатов он находится в диапазоне 20-40 мм.
2. Вариант включения сервопривода, для автоматического регулирования.
3. Материал изделия. Предпочтительные медные либо чугунные модификации.
4. Температурный диапазон работы изделия, обычно это 90 С.

Оценка пропускной способности

Расход теплоносителя потребуется знать затем, чтобы выполнить выбор изделия по его пропускной способности. Обычно такие данные есть в паспорте на тепловую систему, котел или их можно установить по производительности циркуляционного насоса.

Если таких данных нет, расчет выполняют по формуле:

Р = 3600М / с (dТ), где:

• Р – часовой расход теплоносителя, кг/ч;
• М – мощность системы теплоснабжения, кДж;
• с – удельная теплоемкость водяного теплоносителя, 4.187 кДж/(кгС);
• dТ – разность температур на подаче и обратке.

Рассчитав расходный показатель, сопоставляют его с паспортной пропускной способностью изделия.

Необходимость размещения

Трехходовой клапан и его привод должен согласоваться с тепловой схемой отопления. Более просто установить термостатический вариант, например, разделительный клапан Герц.

В нем теплоноситель циркулирует от 3-го патрубка к первому, котлоагрегат нагревает воду по малому контуру циркуляции до требуемой температуры, кран приоткрывает поток из второго патрубка для смешивания горячей и холодной воды, после чего теплоноситель нужной температуры поступает в систему отопления.

Правила установки

При установке термосмесительного клапана для твердотопливного котла учитывают направление движение греющей воды в сети. Она, как правило, помечается указателем прямо на корпусе изделия. Необходимо обозначить, что такой вентиль допускается ставить в отопительную схему, как вертикально, так и горизонтально.

В то же время, при обвязке схемы имеет большое значение соблюдение установленных правил, с тем, чтобы в будущем система теплоснабжения функционировала исправно:

1. Обязательная установка манометров до и после ТК.
2. Перед клапаном устанавливают фильтр, чтобы грязь не забила рабочие отверстия.
3. Корпус устройства не должен переносить любые нагрузки.
4. Для качественной регулировки перед ним врезают дросселирующее устройство.
5. При монтаже корпус должен располагаться под приводом.

Дополнительно потребуется обеспечить до и после зх-ходового устройства прямолинейные участки труб, согласно заводским рекомендациям. В противном случае клапан не сможет обеспечить заявленные производителем технические параметры. Также будут нарушены гарантийные обязательства на изделие.

Правила эксплуатации

При эксплуатации трехходового клапана требуется исполнять установленные правила, чтобы обеспечить безаварийную работу системы теплоснабжения.

Порядок эксплуатации трехходовых клапанов в системах отопления твердотопливного котла, рекомендуется применять для российских терморегулирующих устройств, а также марки Barberi, Esbe, Icma:

• Установку и наладку изделия проводят только в соответствии с инструкцией завода изготовителя.
• Осмотр технического состояния проводят ежедневно с контролем температуры теплоносителя.
• Разборку фильтров выполняют перед каждым отопительным сезоном.
• Техобслуживание электропривода выполняют соответственно правилам эксплуатации на привод.
• Корпус привода обязан быть заземлен медным проводом 1.5 мм.
• Уровень звука, создаваемые устройством во время работы, должны не превышать 45 дБ.

Итак, подводя итог вышесказанному, можно констатировать следующее: трехходовой клапан — является вариацией запорно-регулирующей арматуры.

Принцип функционирования его состоит в регулировке потоков теплоносителя в системе отопления. Современные схемы теплоснабжения обязаны комплектоваться такими регулирующими устройствами, для повышения экономичности работы и достижения требуемого санитарного режима в жилом помещении.

Пластинчатый теплообменник: схема и принцип работы

Эффективный и экономичный нагрев или охлаждение рабочей среды в современной промышленности, жилищно-коммунальной сфере пищевой и химической отраслях осуществляется с помощью теплообменников (ТО). Существует несколько типов теплообменных агрегатов, однако наибольшее распространение получили пластинчатые теплообменники.

В статье будут подробно рассмотрены конструкция, область применения и принцип работы пластинчатого теплообменника. Особое внимание будет уделено конструктивным особенностям различных моделей, правилам эксплуатации и особенностям технического обслуживания. Кроме того, будет представлен перечень ведущих отечественных и зарубежных производителей пластинчатых ТО, продукция которых пользуется повышенным спросом у российских потребителей.

Устройство и принцип работы

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника включает в себя:

• стационарную переднюю плиту на которой монтируются входные и выходные патрубки;
• неподвижную прижимную плиту;
• подвижную прижимную плиту;
• пакет теплообменных пластин;
• уплотнения из термостойкого и устойчивого к воздействию агрессивных сред материала;
• верхнюю несущую базу;
• нижнюю направляющую базу;
• станину;
• комплект стяжных болтов;
• Набор опорных лап.

Такая компоновка агрегата обеспечивает максимальную интенсивность теплообмена между рабочими средами и компактные габариты устройства.

Конструкция разборного пластинчатого теплообменника

Чаще всего, теплообменные пластины изготавливаются методом холодной штамповки из нержавеющей стали толщиной от 0,5 до 1 мм, однако, при использовании в качестве рабочей среды химически активных соединений, могут использоваться титановые или никелевые пластины.

Все пластины, входящие в состав рабочего комплекта, имеют одинаковую форму и устанавливаются последовательно, в зеркальном отражении. Такая методика установки теплообменных пластин обеспечивает не только формирование щелевых каналов, но и чередование первичного и вторичного контуров.

Каждая пластина имеет 4 отверстия, два из которых обеспечивают циркуляцию первичной рабочей среды, а два других изолируются дополнительными контурными прокладками, исключающими возможность смешивания рабочих сред. Герметичность соединения пластин обеспечивается специальными контурными уплотнительными прокладками, изготовленными из термостойкого и устойчивого к воздействию активных химических соединений материала. Устанавливаются прокладки в профильные канавки и фиксируются с помощью клипсового замка.

Принцип работы пластинчатого теплообменника

Оценка эффективности любого пластинчатого ТО осуществляется по следующим критериям:

• мощности;
• максимальной температуре рабочей среды;
• пропускной способности;
• гидравлическому сопротивлению.

Исходя из этих параметров подбирается необходимая модель теплообменника. В разборных пластинчатых теплообменниках регулировать пропускную способность и гидравлическое сопротивление можно, изменяя количество и тип пластинчатых элементов.

Интенсивность теплообмена обусловлена режимом течения рабочей среды:

• при ламинарном течении теплоносителя интенсивность теплообмена минимальна;
• для переходного режима характерно увеличение интенсивности теплообмена за счет появления завихрений в рабочей среде;
• максимальная интенсивность теплообмена достигается при турбулентном движении теплоносителя.

Рабочие характеристики пластинчатого ТО рассчитываются для турбулентного течения рабочей среды.

В зависимости от расположения канавок, различают три типа теплообменных пластин:

1. с «мягкими» каналами (канавки расположены под углом 60 0 ). Для таких пластин характерна незначительная турбулентность и небольшая интенсивность теплообмена, однако «мягкие» пластины обладают минимальным гидравлическим сопротивлением;
2. со «средними» каналами (угол рифления от 60 до 30 0 ). Пластины являются переходным вариантом и отличаются средними показателями турбулентности и интенсивности теплопередачи;
3. с «жесткими» каналами (угол рифления 30 0 ). Для таких пластин характерна максимальная турбулентность, интенсивный теплообмен и значительное увеличение гидравлического сопротивления.

Для увеличения эффективности теплообмена движение первичной и вторичной рабочей среды осуществляется в противоположном направлении. Процесс теплообмена между первичной и вторичной рабочими средами происходит следующим образом:

1. Теплоноситель подается на входные патрубки теплообменника;
2. При перемещении рабочих сред по соответствующим контурам, сформированным из теплообменных пластинчатых элементов, происходит интенсивная теплопередача от нагретой среды нагреваемой;
3. Через выходные патрубки теплообменника нагретый теплоноситель направляется по назначению (в отопительные, вентиляционные, водопроводные системы), а остывший теплоноситель снова попадает в рабочую зону теплогенератора.

Принцип работы пластинчатого теплообменного аппарата

Для обеспечения эффективной работы системы необходима полная герметичность теплообменных каналов, которая обеспечивается уплотнительными прокладками.

Требования к прокладкам

Для обеспечения полной герметичности профильных каналов и предотвращения утечки рабочих сред, уплотнительные прокладки должны обладать необходимой термостойкостью и достаточной устойчивостью к воздействиям агрессивной рабочей среды.

В современных пластинчатых теплообменниках применяются следующие виды прокладок:

• этиленпропиленовые (EPDM). Применяются при работе с горячей водой и паром в температурном диапазоне от -35 до +160 0 С, непригодны для жирных и масляных сред;
• NITRIL прокладки (NBR) используются для работы с маслянистыми рабочими средами, температура которых не превышает 135 0 С;
• VITOR прокладки рассчитаны на работу с агрессивными рабочими средами при температуре не более 180 0 С.

На графиках представлена зависимость срока службы уплотнений от условий эксплуатации:

Что касается крепления уплотнительных прокладок, существует два способа:

• на клей;
• с помощью клипсы.

Первый способ из-за трудоемкости и длительности укладки применяется редко, кроме того, при использовании клея значительно усложняется техническое обслуживание агрегата и замена уплотнений.

Клипсовый замок обеспечивает быстрый монтаж пластин и простоту замены вышедших из строя уплотнений.

Виды пластинчатых теплообменных аппаратов и их применение

По способу соединения теплообменных пластин теплообменник может быть:

• разборной;
• паяный;
• полусварной;
• сварной.

Конструкция и принцип работы разборных пластинчатых ТО были описаны выше. Рассмотрим более подробно особенности конструкции и область применения паяных, полусварных и сварных теплообменников.

Паяный пластинчатый теплообменник

Агрегат широко используется для:

• нагрева и охлаждения рабочих сред;
• испарения;
• конденсации;
• утилизации и рекуперации тепловой энергии.

Теплообменные пластины ППТО изготавливаются из нержавеющей стали. Сборка пакета осуществляется аналогично с разборными теплообменниками, после чего производится пайка медным или никелевым припоем, в зависимости от агрессивности рабочей среды: для более агрессивных сред используется никель.

К наиболее существенным преимуществам паяных ПТО можно отнести:

• высокую надежность;
• возможность работы в широком температурном диапазоне;
• легкость и небольшие габариты;
• надежность конструкции;
• простоту монтажа и технического обслуживания;
• доступную стоимость.

Особенно хорошо паяные ПТО зарекомендовали себя в холодильных и замкнутых отопительных системах.

Полусварные пластинчатые теплообменники

Главной конструктивной особенностью полусварных теплообменников является попарное сваривание штампованных пластин, в результате чего формируется отдельный герметичный модуль. Сборка ПСПТО осуществляется также, как и разборного теплообменника, различие состоит в том, что вместо отдельных пластин используются готовые сварные модули.

Между первичными и вторичными модулями устанавливаются прокладки из термостойкой резины. Отсутствие внутренних прокладок позволяет существенно увеличить рабочее давление в системе и температуру рабочей среды.

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам ПСПТО получили широкое распространение следующих областях:

• в системах вентиляции и кондиционирования;
• в химическом и фармацевтическом производстве;
• в пищевой промышленности;
• в системах рекуперации;
• в отопительных системах;
• в системах централизованной подачи горячей воды.

Среди наиболее значимых преимуществ данной конструкции можно выделить:

• широкий диапазон рабочих температур;
• отсутствие герметизирующих прокладок;
• инертность к агрессивным рабочим средам;
• простоту монтажа и технического обслуживания.

В отличии от сборных ПТО, полусварные агрегаты практически полностью исключают возможность неправильной сборки.

Сварные пластинчатые теплообменники

Отсутствие уплотнений является главной особенностью конструкции сварных теплообменных аппаратов. Гофрированные пластины сварены в один блок, в котором рабочая среда протекает по внутренним каналам, а нагреваемая – по внешним.

Применяются СПТО при работе с агрессивными средами при повышенных температурах и высоком давлении рабочих сред.

Конструктивные особенности сварных теплообменников обеспечивают следующие преимущества:

• компактность;
• высокий коэффициент теплопередачи;
• незначительные теплопотери;
• простоту технического обслуживания.

Отсутствие уплотнений в сварных ПТО обеспечивает полную герметичность рабочих каналов, что позволяет работать в экстремальных условиях.

Технические характеристики

Как правило, технические характеристики пластинчатого теплообменника определяются количеством пластин и способом их соединения. Ниже приведены технические характеристики разборных, паяных, полусварных и сварных пластинчатых теплообменников:

Пластинчатые теплообменники: принцип работы, устройство, сферы и особенности применения

Надежные, безопасные и простые в обслуживании пластинчатые теплообменники приходят на смену устаревшим кожухотрубным агрегатам. Они лучше справляются с передачей энергии от первичного контура к вторичному и отлично выдерживают колебания давлений. Устройства имеют гораздо меньшие габариты и работают быстрее.

В этой статье мы детально рассмотрим конструкцию пластинчатого теплообменника, принцип работы оборудования, сферы применения и особенности эксплуатации этих высокопроизводительных агрегатов.

Устройство пластинчатого теплообменника. Выгодные отличия от кожухотрубных конструкций. Особенности элементов

Эффективность работы кожухотрубных агрегатов увеличивается за счет наращивания длины змеевика. При этом даже крупногабаритные установки во многих случаях не могут обеспечить нужный уровень расхода нагреваемой среды.

С пластинчатыми теплообменниками дело обстоит иначе. Площадь передачи энергии регулируется путем добавления и удаления пластин одинаковых размеров. Устройства с меньшими габаритами гораздо лучше справляются со своими задачами и обеспечивают большой расход нагреваемой жидкости. Это, к примеру, особенно важно для нужд ГВС.

Рассмотрим конструктивные особенности и принцип работы пластинчатых теплообменников более подробно.

Схема типового пластинчатого теплообменника

На размещенной ниже схеме представлен агрегат самой простой конструкции.

В состав типового теплообменника входят следующие элементы:

• патрубки (подающий и обратный) для подключения первичного контура — 1, 11;
• передняя (неподвижная) и задняя (подвижная) плиты — 3, 8;
• патрубки (входной и выходной) для подключения вторичного контура — 2, 12;
• отверстия для протока теплоносителя — 4, 14;
• рабочая пластина — 6;
• малая уплотнительная прокладка (кольцо) — 5;
• направляющие (верхняя и нижняя) — 7, 15;
• задняя опора — 9;
• шпилька — 10;
• большая прокладка, расположенная по контуру пластины — 13.

На каждой плите выполнено рельефное гофрирование. Это увеличивает поверхность теплообмена. Элементы располагаются под углом в 180° по отношению друг к другу.

Патрубки могут находиться как с обеих сторон аппарата, так и с одной. Принцип работы пластинчатого теплообменника от этого не меняется.

Особенности изготовления теплообменных пластин

На производство пластин для теплообменников идет нержавеющая сталь. Она отлично сопротивляется воздействиям высоких температур и некачественных сред. Основные элементы теплообменников получают методом штамповки. Только этим способом можно изготовить гофрированную плиту с сохранением ключевых характеристик металла. Для выпуска пластин подойдет не каждая нержавеющая сталь. Производители используют специальные марки (к примеру, 08Х18Н10Т).

Для получения рельефной поверхности применяют технологию Off-Set. В результате на изделиях появляются канавки, которые могут располагаться симметрично или нет. Рельеф увеличивает площадь соприкосновения пластин с теплоносителем и нагреваемой средой и служит для равномерного распределения жидкостей.

Производители применяют два вида рифления для выпуска теплообменных плит.

1. Термически жесткое. Канавки расположены под углом в 30°. Пластины с жестким рифлением имеют максимальную теплопроводность, но не выдерживают высокое давления со стороны циркулирующего теплоносителя.
2. Термически мягкое. Канавки расположены под углом в 60°. Такие плиты, наоборот, выдерживают высокое давление, но отличаются низкой теплопроводностью.

Комбинируя пластины различных типов, вы сможете создать теплообменник с наиболее оптимальным коэффициентом полезного действия. При этом следует учесть тот факт, что для эффективной работы аппарат должен функционировать в турбулентном режиме. Необходимо добиться того, чтобы при высокой теплоотдаче жидкость по каналам текла без затруднений.

Особенности изготовления и крепления прокладок

Для получения максимальной герметичности прокладки для теплообменников изготавливают из различных полимерных материалов. Применяют EPDM (этиленпропилен) и резину NBR. Материалы выдерживают разные нагрузки. Диапазон рабочих температур этиленпропилена — от -30 до + 170 °C. Максимальный предел NBR — +110 °С.

Прокладки крепят к пластинам при помощи клипс и клеевых составов. Первый способ применяют гораздо чаще.

Центровка прокладок по направляющим происходит в автоматическом режиме. В процессе установки пластин не приходится ничего поддерживать и подталкивать. Окантовка манжеты создает надежный барьер, исключающий возможность утечки теплоносителя.

Принцип работы скоростного пластинчатого теплообменника

Принцип работы пластинчатого теплообменника заключается в следующем. Пространство между пластинами заполняется попеременно нагреваемой средой и теплоносителем. Очередность регулируют прокладки. В одной секции они открывают путь теплоносителю, а в другой — нагреваемой среде.

В процессе работы скоростного пластинчатого теплообменника интенсивная передача энергии происходит во всех секциях, кроме первой и последней. Жидкости движутся навстречу друг другу. Теплоноситель подается сверху, а холодная среда — снизу. Визуально принцип работы пластинчатого теплообменника представлен на размещенной ниже схеме.

Как видите, все довольно просто. Чем больше пластин, тем лучше. По этому принципу наращивают эффективность пластинчатых теплообменников.

Классификация пластинчатых теплообменников по принципу работы и конструкции

По принципу работы пластинчатые теплообменники разделяют на три категории.

Одноходовые конструкции. Теплоноситель циркулирует в одном и том же направлении по всей площади системы. Основа принципа работы оборудования — противоток жидкостей.

Многоходовые агрегаты. Их используют в тех случаях, когда разница между температурами жидкостей не слишком высока. Теплоноситель и нагреваемая среда движутся в разных направлениях.

Двухконтурное оборудование. Считается самым эффективным. Такие теплообменники состоят из двух независимых контуров, находящихся по обеим сторонам изделий. Отрегулировав мощность секций должным образом, вы быстро добьетесь нужных результатов.

Производители выпускают разборные и паяные пластинчатые теплообменники.

• Изделия первой группы пользуются большей популярностью. Такие агрегаты применяют в промышленности и системах ГВС. Разборные модели просты в обслуживании и ремонте. Мощность оборудования регулируется.
• В паяных теплообменниках пластины жестко соединены между собой и помещены в неразборный корпус.

Резиновые прокладки отсутствуют. Такие модели чаще всего применяют для нагрева или охлаждения воды в частных домах.

Выбор пластинчатых теплообменников по техническим характеристикам

В процессе выбора теплообменника обратите внимание на:

• нужную температуру нагрева жидкости;
• максимальную температуру теплоносителя;
• давление;
• расход теплоносителя;
• необходимый расход нагреваемой жидкости.

Производители выпускают оборудование с различными техническими характеристиками. К примеру, продукция популярного бренда «Альфа Лаваль» имеет следующие параметры.

Специализированное программное обеспечение и услуги специалистов упрощают задачу поиска. Обычно агрегаты конфигурируют для получения на выходе жидкости с температурой 70 °C.

Сферы применения

Надежные и эффективные пластинчатые теплообменники применяют в различных сферах.

1. Нефтедобывающая промышленность. Оборудование используют для охлаждения перерабатываемых энергоресурсов.
2. Системы отопления и ГВС. Установки нагревают подаваемые потребителям жидкости.
3. Машиностроение и металлургия. Оборудование применяют для охлаждения станков и техники.
4. Пищевая промышленность. Теплообменники, к примеру, входят в состав пастеризационных установок.
5. Судостроение. Приборы охлаждают различное оборудование и нагревают морскую воду на кораблях.

Это лишь малая часть сферы применения теплообменников. Оборудование также используют в автомобилестроении, при производстве кислот и щелочей и в других отраслях промышленности.

Установка и подключение пластинчатых теплообменников

Небольшие габариты значительно упрощают процесс введения в эксплуатацию пластинчатых теплообменников. Только установка мощных агрегатов потребует сооружения фундаментов. В большинстве случаев будет достаточно болтового крепления. Присоединенные трубы придадут конструкции дополнительную жесткость.

Простейшая схема подключения теплообменника выглядит следующим образом.

Если в системе присутствует магистраль обратной циркуляции, схема подключения будет выглядеть так.

К холодной воде подмешивается жидкость, идущая по замкнутому контуру ГВС. Электронный блок регулирует параметры работы оборудования.

Двухступенчатое подключение выглядит так.

Этот способ позволяет сэкономить. Имеющееся тепловая энергия используется по максимуму. Снимается лишняя нагрузка с котлов.

Пластинчатые теплообменники

Назначение

Пластинчатые теплообменники – это устройства, используемые для передачи тепловой энергии от одного (более горячего) потока к другому (более холодному) потоку через разделяющие их тонкие металлические пластины, которые стягиваются прижимными плитами, образуя единую конструкцию.

Пластинчатые теплообменники повышают энергоэффективность, потому что энергия потоков, уже находящихся в системе, может быть передана в другую часть процесса, а не просто потрачена впустую. В новую эру устойчивого развития растущая настоятельная необходимость экономии энергии и снижения общего воздействия на окружающую среду сделала больший акцент на использовании теплообменников с более высокой тепловой эффективностью. В этом новом сценарии пластинчатый теплообменник может сыграть важную роль.

История

Пластинчатые теплообменники были впервые введены в 1923 году для пастеризации молока, но в настоящее время используются во многих областях применения в химической, нефтяной, климатической, холодильной, молочной, фармацевтической, пищевой и медицинской промышленности. Это связано с их уникальными преимуществами, такими как гибкая тепловая конструкция (пластины могут быть просто добавлены или удалены для удовлетворения различных требований к тепловому режиму или обработке), простота очистки для поддержания строгих гигиенических условий, хороший контроль температуры (необходимый в криогенных процессах) и лучшие характеристики теплопередачи.

Типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатый теплообменник (ПТ) – это компактный тип теплообменника, который использует серию тонких пластин для передачи тепла между двумя жидкостями. Существует четыре основных типа ПТ:

• разборные,
• паяные,
• сварные
• полусварные.

Пластинчатый разборный теплообменник – устройство, в котором основную функцию теплопередачи между теплоносителями выполняет пакет пластин. Среды не смешиваются между собой благодаря чередованию пластин с плотными резиновыми прокладками, которые образуют два контура движения (рисунок 1).

Рисунок 1 – Разборные пластинчатые теплообменники

Свое название «разборные» подобный тип агрегатов получил за то, что пакет пластин не только собирается, но и разбирается во время регулярного обслуживания (промывки) или ремонта.

Конструкция разборного теплообменника

Разборный теплообменник состоит из следующих элементов:

• пакета тонких прямоугольных пластин с отверстиями, через которые протекают два потока жидкости, где происходит теплопередача. Пластины теплообменного аппарата, выполнены из нержавеющей стали или титана, прижимаются друг к другу с использованием уплотнительных прокладок. Количество пластин зависит от технических параметров и требований к оборудованию.
• рамная пластина (неподвижная прижимная плита),
• прижимная пластина (подвижная прижимная плита), прижимает весь пакет к неподвижной прижимной плите с помощью элементов крепления: стяжных болтов, подшипников, стопорных шайб.
• несущая база – направляющая балка, на которую надеваются пластины во время сборки агрегата.
• опорная станина – вертикальный элемент, к которому прикрепляются направляющие балки (верхняя и нижняя несущие балки).
• верхние и нижние стержни и винты для сжатия пакета пластин.

Индивидуальный пластинчатый теплообменник может вместить до 700 пластин. Когда пакет пластин сжимается, отверстия в углах пластин образуют непрерывные туннели или коллекторы, через которые текучие среды проходят, пересекая пакет пластин и выходя из оборудования. Промежутки между тонкими пластинами теплообменника образуют узкие каналы, которые попеременно пересекаются горячей и холодной жидкостями и обеспечивают небольшое сопротивление теплопередаче.

Типовые пластины и прокладки

Пластины

Самая важная и самая дорогая часть ПТ – это его термические пластины, которые изготавливаются из металла, металлического сплава или даже специальных графитовых материалов, в зависимости от области применения.

Примеры материалов для изготовления ПТ, обычно встречающиеся в промышленном применении:

• нержавеющая сталь,
• титан,
• никель,
• алюминий,
• инколой,
• хастеллой,
• монель,
• тантал.

Пластины могут быть плоскими, но в большинстве случаев имеют гофры, которые оказывают сильное влияние на теплогидравлические характеристики устройства. Некоторые из основных типов пластин показаны на рисунке 3, хотя большинство современных ПТ используют шевронные типы пластин.

Рисунок 3 – Типичные категории пластинчатых гофр: (а) стиральная доска, (б) зигзагообразная, (в) шевронная или елочка, (г) выступы и углубления, (д) стиральная доска со вторичными гофрами, (е) косая стиральная доска.

Каналы, образованные между соседними пластинами, создают закрученное движение для жидкостей, как видно на рисунке 4.

Рисунок 4 – Турбулентный поток в каналах пластинчатого теплообменника

Угол шеврона обращен в смежных листах, так что, когда пластины затягиваются, гофры обеспечивают многочисленные точки контакта, которые поддерживают оборудование. Уплотнение пластин достигается прокладками, установленными по периметру.

Рисунок 5 – Технические характеристики пластин

Прокладки

Прокладки обычно представляют собой формованные эластомеры, выбранные на основе их совместимости с жидкостью и условий температуры и давления. Многопроходные устройства могут быть реализованы в зависимости от расположения прокладок между пластинами. Бутиловые или нитрильные каучуки – это материалы, обычно используемые при изготовлении прокладок.

Рисунок 6 – Технические характеристики прокладок

Схемы движения потоков в пластинчатом теплообменнике

Однопроходная схема

Простейшие схемы пластинчатых теплообменников – это те, в которых обе жидкости делают только один проход, поэтому нет никакого изменения направления потоков. Они известны как однопроходные схемы 1-1, и есть два типа: противоточные и параллельные. Большим преимуществом однопроходной компоновки является то, что входы и выходы жидкости могут быть установлены в неподвижной пластине, что позволяет легко открывать оборудование для технического обслуживания и очистки, не нарушая работу трубопроводов. Это наиболее широко используемая однопроходная конструкция, известная как U-образная компоновка. Существует также однопроходная Z-схема, в которой имеется вход и выход жидкости через обе торцевые пластины (рисунок 9).

Противоточный поток, где потоки текут в противоположных направлениях, обычно предпочтительнее из-за достижения более высокой тепловой эффективности, по сравнению с параллельным потоком, где потоки текут в одном направлении.

Многопроходная схема

Многопроходные устройства могут также использоваться для повышения теплопередачи или скорости потока потоков и обычно требуются, когда существует существенная разница между расходами потоков (рисунок 10).

Рисунок 10 – Многопроходный пластинчатый теплообменник

Пластины ПТ могут обеспечивать вертикальный или диагональный поток, в зависимости от расположения прокладок. Для вертикального потока вход и выход данного потока расположены на одной стороне теплообменника, тогда как для диагонального потока они находятся на противоположных сторонах. Сборка пакета пластин включает чередование пластин “а” и “в” для соответствующих потоков. Монтаж пакета пластин в режиме вертикального потока требует только соответствующей конфигурации прокладок, поскольку устройства А и в эквивалентны (они поворачиваются на 180°, как показано на рисунке 11а). Это невозможно в случае диагонального потока, для которого требуются оба типа монтажных пластин (рисунок 11б). Плохое распределение потока с большей вероятностью происходит в массиве вертикального потока.

Рисунок 11 – (a) пластина с вертикальным потоком, (б) пластина с диагональным потоком