L'échangeur de chaleur (TO) est un appareil qui transfère la chaleur entre des environnements avec des températures différentes. Ces équipements sont utilisés dans l'industrie, les systèmes de chauffage, de climatisation et de ventilation. L'exemple le plus simple est un radiateur de pièce, il chauffe à partir d'un fluide caloporteur et assure le chauffage de la pièce dans laquelle il se trouve.
Structure de l'échangeur de chaleur
L'équipement se compose d'une plaque fixe et d'une plaque mobile, chacune avec des trous pour le mouvement du support. De nombreux autres plus petits sont installés entre les plaques principales, de sorte que chaque seconde d'entre elles est tournée de 180 degrés par rapport aux plaques voisines. Les plaques secondaires sont scellées avec des joints en caoutchouc.
Le deuxième élément important de l'entretien est le liquide de refroidissement. Il s'écoule dans des canaux ondulés en acier inoxydable. Les médias froids et chauds se déplacent sur toutes les plaques, à l'exception de la première et de la dernière, simultanément, mais de côtés différents, empêchant le mélange. À un débit d'eau élevé dans la couche ondulée, des turbulences apparaissent, ce qui augmente le processus d'échange de chaleur.
L'appareil est connecté au pipeline à l'aide de trous sur les parois avant et arrière. Le liquide de refroidissement entre d'un côté, traverse tous les canaux et quitte l'équipement de l'autre. Les ouvertures d'entrée et de sortie sont scellées avec un joint spécial.
Les plaques de canal sont un élément de maintenance très important. Lors du choix d'un échangeur de chaleur, ses performances doivent être prises en compte. Plus les exigences de l'équipement sont élevées, plus il doit contenir de plaques. Leur nombre est responsable de l'efficacité globale de l'appareil et de la capacité de chauffer une pièce spécifique.
Types d'entretien
Selon le principe de fonctionnement, l'équipement est divisé en récupérateur et régénératif. Dans le premier, les caloporteurs en mouvement sont séparés par une paroi. C'est le type le plus courant, il peut être de différentes formes et conceptions. Dans le second cas, les réfrigérants chauds et froids entrent tour à tour en contact avec la même surface. La température élevée chauffe la paroi de l'équipement lors du contact avec le milieu chaud, puis la température est transférée au liquide froid au contact de celui-ci.
Par objectif, la maintenance est divisée en deux types: refroidissement - ils fonctionnent avec du liquide ou du gaz froid, tout en refroidissant le liquide de refroidissement chaud; et chauffants - interagissent avec un milieu chauffé, donnant de l'énergie aux flux froids.
De par leur conception, les échangeurs de chaleur sont de plusieurs types.
Pliant
Ils se composent d'un cadre, de deux chambres d'extrémité, de plaques séparées séparées par des joints thermorésistants et des boulons de fixation. Cet équipement est facile à nettoyer et peut être plus efficace en ajoutant des plaques. Mais les TO pliables sont sensibles à la qualité de l'eau. Pour prolonger leur durée de vie, l'installation de filtres supplémentaires est nécessaire, ce qui augmente le coût du projet.
Lamellaire
Ils diffèrent par la méthode d'assemblage des plaques intérieures:
- En TO brasé, des tôles ondulées en acier inoxydable d'une épaisseur de 0,5 mm sont réalisées par emboutissage à froid. Un joint en caoutchouc spécial résistant à la chaleur est installé entre eux.
- Les plaques soudées sont soudées entre elles pour former des cassettes, qui sont ensuite assemblées à l'intérieur des plaques d'acier.
- Dans le TO semi-soudé, les cassettes sont fixées au moyen de joints en paronite dans une structure d'un petit nombre de modules soudés. Ces modules sont scellés avec des joints en caoutchouc et soudés au laser ensemble. Ensuite, ils sont assemblés entre deux plaques à l'aide de boulons.
Les échangeurs de chaleur à plaques sont utilisés dans des environnements avec des pressions élevées et des températures extrêmes. Ces appareils nécessitent un entretien minimal, sont économiques et très efficaces. De plus, l'efficacité de l'équipement peut être augmentée ou diminuée selon les besoins en augmentant ou en diminuant le nombre de plaques d'acier.
Le seul inconvénient d'un échangeur de chaleur en acier inoxydable ondulé est sa sensibilité à la qualité du liquide de refroidissement, il est nécessaire d'installer des filtres supplémentaires.
Coque et tube
Ils sont constitués d'un corps cylindrique, où sont placés des faisceaux de tubes, assemblés en treillis. Les extrémités des tuyaux sont fixées par évasement, soudage ou brasage. L'avantage d'un tel équipement est la faible exigence de la qualité du liquide de refroidissement et la possibilité de l'utiliser dans des processus techniques où des fluides agressifs et des pressions élevées sont présents (dans les industries pétrolière, gazière, chimique). Les inconvénients de l'entretien des coques et tubes sont un transfert de chaleur relativement faible, de grandes dimensions, un coût élevé et des difficultés de réparation.
Spirale
Ils sont constitués de deux feuilles de métal enroulées en spirale. Les bords intérieurs sont reliés par une cloison et fixés avec des goupilles. Ces échangeurs de chaleur sont compacts et autonettoyants. Ils sont capables de travailler avec des milieux liquides non homogènes de toute qualité. Avec une augmentation de la vitesse de déplacement du fluide, l'intensité du transfert de chaleur augmente. Inconvénients : difficulté de fabrication et de réparation, limitation de la pression du fluide de travail à 10 kgf/cm².
Double tube et tube dans tube
Les premiers sont constitués de tuyaux de différents diamètres. Le liquide et le gaz sont utilisés comme caloporteur. Les appareils sont utilisés dans des endroits à haute pression, ont un haut niveau de transfert de chaleur. Ils se caractérisent par la simplicité d'installation et d'entretien. Le seul inconvénient est le coût élevé.
Un échangeur de chaleur pipe-in-pipe se compose de deux tuyaux de diamètres différents reliés l'un à l'autre. Ils sont utilisés à faible débit et pour équiper une cheminée.
Le type d'opération dépend du type d'appareil. De la conception de l'équipement - l'efficacité lors du fonctionnement dans certaines conditions. Par conséquent, une attention suffisante doit être accordée à l'étude des caractéristiques de chaque type d'équipement.
Fabriquer un échangeur de chaleur de vos propres mains
Pour faire l'entretien vous-même, vous devez avoir certaines connaissances et compétences. Pour commencer, il convient de déterminer les exigences auxquelles l'équipement doit répondre, la version de l'appareil en dépend. Il faut calculer les matériaux et faire un dessin de l'entretien futur.
Le bain public est un endroit où il est souvent nécessaire de fabriquer un échangeur de chaleur maison. Étant donné qu'un four conventionnel avec une chambre de combustion chauffe un volume limité de liquide, un TO torsadé immergé dans l'eau peut être nécessaire. Il est conçu pour chauffer plus d'eau. Un serpentin est descendu dans le réservoir avec un liquide de refroidissement chauffé, de l'eau le traverse.
Lorsqu'il est nécessaire de maintenir chaude l'eau du ballon, le ballon est raccordé à la chaudière de chauffage par deux tuyaux d'alimentation et de retour.
L'eau l'eau
Pour fabriquer un échangeur de chaleur eau-eau de vos propres mains, vous aurez besoin de:
- Un récipient en acier inoxydable d'une hauteur de 50 à 60 cm et d'un diamètre de 30 à 40 cm. L'acier ordinaire peut également être utilisé, mais il doit être protégé par un revêtement polymère durable.
- Couvercle du réservoir.
- Tube de cuivre d'environ 10m.La longueur est tirée du calcul : pour chaque tour de spirale d'un diamètre de 30 cm, il faut environ 1 m de tube. Mieux vaut prendre avec une petite marge.
- Machine à souder pour le brasage de l'acier inoxydable et du cuivre.
- Equipement de protection : gants, masque de soudage.
Les travaux sont exécutés dans l'ordre suivant :
- Un couvercle pour le réservoir est réalisé et sa solide fixation étanche est assurée. Il ne peut pas être soudé, car il doit être retiré pour permettre le nettoyage de l'intérieur du conteneur. L'option de montage la plus pratique dans ce cas est la bride. Il peut être commandé immédiatement avec le réservoir, ou vous pouvez le fabriquer vous-même. Le nombre de trous est calculé en tenant compte de l'emplacement du joint, généralement 4 ou 6 attaches.
- Ensuite, une entrée pour l'eau froide est créée au fond du récipient et une sortie pour l'eau chauffée dans sa partie supérieure dans la paroi latérale. Des adaptateurs filetés sont soudés dans les trous pour connecter le pipeline. Il devrait être possible de retirer la structure pour le rinçage ou la réparation.
- L'étape suivante consiste à fabriquer une bobine de cuivre. Si le tube est mou, il peut être facilement enroulé avec un mandrin. Si c'est dur, vous devez utiliser un brûleur. Les raccords sont soudés aux extrémités libres. Ils sont passés à travers des trous dans le couvercle. Il est important de surveiller l'étanchéité de la soudure, car la tuyauterie d'eau chaude sera connectée aux adaptateurs.
- La dernière étape sera l'assemblage de l'échangeur de chaleur. Pour cela, un couvercle avec une spirale de tuyau en cuivre et un joint en caoutchouc recouvre le réservoir. Les fixations à bride sont serrées avec des boulons. Dans ce cas, il faut s'assurer que la spirale est strictement au milieu du récipient, sans toucher les parois. Sinon, l'efficacité de l'entretien diminuera considérablement.
L'option envisagée convient également au chauffage de l'eau dans les maisons privées. De tels appareils fonctionnent sur le principe de la circulation naturelle : une chaudière à bois ou à gaz chauffe l'eau, elle remonte le tuyau d'alimentation, dégage de la chaleur et redescend. Ensuite, le processus est répété.
Il n'est pas toujours possible d'assurer une circulation naturelle constante. Par conséquent, il est préférable d'utiliser une pompe de circulation.
Air
L'appareil se compose d'un corps et de tuyaux dans lesquels un fluide chauffé est installé. À travers eux, le ventilateur entraîne un flux d'air auquel la chaleur est transférée. Un processus d'échange de chaleur a lieu. Cette option s'appelle un appareil de chauffage.
En outre, les structures en plaques sont utilisées pour les systèmes de ventilation et de chauffage de l'air. Là, le métal ondulé joue le rôle d'une paroi de transfert de chaleur. Où deux courants d'air, froid et chaud, se déplacent perpendiculairement l'un à l'autre. Ils sont séparés par des plaques de sorte que les flux chauds et froids se situent alternativement dans les interstices. L'efficacité de ces appareils est élevée, mais ils sont difficiles à fabriquer soi-même.
Procédure d'installation de maintenance d'air :
- Le corps est fait d'une feuille de métal. La surface de son fond doit être égale à la taille du ventilateur. Pour une conception centrifuge, une boîte d'une superficie de 70% plus grande que le tuyau de sortie est prise.
- Des trous pour un tube de cuivre sont percés dans les parois de la boîte sur les côtés opposés.
- Les sections de tuyaux préparées sont installées dans les trous pratiqués de manière à ce que leurs bords dépassent de la boîte de 2 cm des deux côtés.
- Des raccords angulaires sont soudés aux extrémités libres des tubes. Ils sont connectés sous la forme d'un serpent. Vous pouvez en faire deux parallèles. Ainsi, le liquide de refroidissement refroidira moins lors du soufflage.
- Des adaptateurs filetés sont soudés aux extrémités de sortie et d'entrée, et l'alimentation en eau y est connectée. L'eau est fournie, vérifiez que les connexions sont bien serrées.
- Le boîtier est monté sur un socle avec un ventilateur. La conception est fermée par un boîtier afin que le flux d'air ne passe pas sur les côtés.
Pour fabriquer vous-même un échangeur de chaleur pour chauffer une maison privée, il est nécessaire de comprendre le principe de son fonctionnement, de calculer avec précision la puissance requise pour un chauffage suffisant de la pièce, surtout en hiver.Vous devez utiliser les matériaux les plus conducteurs de chaleur, le cuivre est la meilleure option. Il a une efficacité bien supérieure aux autres métaux. Toutes les actions lors de la fabrication de TO doivent être effectuées avec soin, en évitant la pénétration d'objets étrangers à l'intérieur. S'il y a un doute de soi, il vaut mieux se tourner vers un maître expérimenté. Il effectuera la connexion de tous les éléments de manière efficace et étanche.
