Un intercambiador de calor es uno de los elementos de los dispositivos donde tienen lugar procesos térmicos para transferir energía de un cuerpo calentado a uno frío. Todos los motores térmicos modernos, desde un sistema de calefacción doméstico hasta un reactor nuclear, que, de hecho, es la misma caldera, están equipados con tales piezas de transferencia de calor. Solo que están hechos de diferentes materiales y cuentan con complejos sistemas de control y seguridad.
Propósito, tipos de intercambiadores de calor metálicos.
El diseño y el rendimiento de los dispositivos de calefacción dependen del propósito, el principio de funcionamiento y el material del intercambiador de calor. Por ejemplo, es imposible crear un producto compacto de hierro fundido para un parapeto o calentador de pared. Dado que el acero al carbono o el hierro fundido tienen una densidad importante y, por lo tanto, la masa. Las antiguas calderas de hierro fundido son cosa del pasado. Hoy en día, son populares las estructuras de calefacción de tamaño pequeño con piezas ligeras y un mayor nivel de transferencia de energía. Estos incluyen calderas de gas montadas en la pared con un intercambiador de calor de cobre.
En la producción de una estructura termodinámica, materiales como:
cobre;
acero de diferentes grados;
hierro fundido;
aluminio;
silumina.
En las calderas de calefacción domésticas modernas, la mayor parte de su superficie está ocupada por una unidad de intercambio de calor. Los parámetros económicos y ambientales de la caldera dependen del diseño y tipo de material.
Dependiendo del propósito, por tipos tales como calefacción, refrigeración, condensación, evaporación. Según el principio de funcionamiento, los bloques son regenerativos, recuperativos y de mezcla. Los dos primeros tipos tienen el nombre común de "aparato de superficie térmica". Un ejemplo de tales unidades son los radiadores de los automóviles. Su propósito es participar en la operación del sistema de enfriamiento del motor. El agua calentada está en contacto con el aire a través de las paredes de los intercambiadores de calor de cobre y aluminio.
En las máquinas mezcladoras (de contacto), se mezclan dos corrientes de trabajo (caliente y fría). Un proceso similar se observa en los condensadores de chorro, donde el líquido atomizado utiliza la energía de condensación. Son más fáciles de fabricar y se caracterizan por una mayor capacidad calorífica. Pero el alcance es limitado.
¿Qué intercambiadores de calor son mejores, cobre o aluminio?
En los equipos de calefacción, se utiliza cada vez más el material del futuro: una aleación de aluminio y silicio. Una estructura eutéctica similar hizo posible combinar dos sustancias diferentes: un metal y un mineral. El resultado es un material con excelentes propiedades de fundición. Los intercambiadores de calor sin soldaduras y formas complejas aumentan la superficie de intercambio de energía. La tarea de crear tales estructuras es optimizar la transferencia de calor con las dimensiones mínimas de la unidad de transferencia de calor.
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El intercambiador de calor de aleación de aluminio y silicio tiene una buena resistencia a la corrosión. La ausencia de soldaduras, pliegues le da al producto una alta resistencia. Otra ventaja es la óptima resistencia mecánica al flujo inverso a baja temperatura del refrigerante. Ahora, el gran gradiente de temperatura de los circuitos de suministro y retorno no es peligroso para el metal.
Dispositivos térmicos de acero y aleaciones de cobre.
Dado que la producción en masa de electrodomésticos se centra en la fabricación de intercambiadores de calor de metales ferrosos, las calderas de gas con intercambiador de calor de cobre se consideran un producto de prestigio. El cobre tiene características de alta transferencia de calor. Por lo tanto, se pueden usar calderas pequeñas con una pequeña cantidad de refrigerante para calentar una casa grande. Como resultado, los dispositivos son muy compactos.
¡Importante! A menudo, los compradores están interesados en qué intercambiador de calor elegir: acero o cobre. Es necesario partir de las propiedades fisicoquímicas de los metales ferrosos y no ferrosos. La capacidad calorífica específica del cobre es menor que la del acero.
Es decir, para calentar la misma cantidad de una sustancia, el cobre necesita transferir menos calor que el acero. En consecuencia, la inercia del sistema de calefacción, donde se encuentra la unidad de transferencia de calor de acero, es mayor. La automatización de la caldera, que funciona con una unidad de transferencia de calor de cobre, reacciona más rápido al aumento de la temperatura del refrigerante. Como resultado, esto conduce a un ahorro de combustible. Una reacción aún mayor del sistema de calefacción a la calefacción ocurre cuando la bomba está funcionando. Además, proporciona una circulación mejorada incluso con pendientes de tuberías rotas y evita que el agua hierva.
Comparando los intercambiadores de calor de cobre para calderas con los de acero, podemos decir que estos últimos son más plásticos. Este factor es importante porque hay un proceso constante de interacción con el fuego abierto. Como resultado, se desarrollan tensiones térmicas del metal y aparecen grietas. El acero es más duradero en este sentido y puede soportar una gran cantidad de ciclos: calentamiento - enfriamiento.
¡La nota! Las desventajas del acero, además de la inercia, el aumento del calor específico, incluyen:
susceptibilidad a la corrosión;
aumento de la superficie del calentador;
una gran cantidad de refrigerante;
una cantidad significativa de dispositivos de calefacción.
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Las calderas de gas de acero por peso oscilan entre 70 kg y más. Cuanta más potencia, mayores son las dimensiones. Un parámetro muy importante de la caldera es el espesor de la pared metálica.
La fabricación de intercambiadores de calor de cobre en comparación con los intercambiadores de calor de acero es ventajosa incluso desde el punto de vista de su mantenimiento. El coeficiente de rugosidad del cobre es 130 veces menor que el del acero. Debido a esto, la resistencia hidrodinámica de los productos de cobre durante el movimiento del líquido a través de ellos reduce el grado de contaminación y formación de incrustaciones.
¡Importante! Hoy en día, los fabricantes ahorran en metal y reducen el espesor al límite. Esto aumenta la probabilidad de un agotamiento rápido. Por lo tanto, al comprar, es necesario centrarse en el grosor de la pared del calentador de al menos 3 mm.
Géiser con intercambiador de calor de cobre
El géiser incorpora un intercambiador de calor, cuyo agua se calienta mediante un quemador. El cobre con un alto coeficiente de transferencia de calor transfiere rápidamente el calor al agua del baño. Los productos de cobre funcionan mejor, menos impurezas diferentes en la aleación. En su presencia, las paredes del recipiente se calientan de manera desigual, lo que hace que se quemen rápidamente. A veces, para abaratar el precio de un intercambiador de calor de cobre, reducen el espesor de pared y el diámetro de los tubos. La masa del aparato vacío es de hasta 3,5 kg.
El bloque de intercambio de calor está hecho en forma de tubo. En la parte inferior tiene forma de serpiente con costillas. Se instala una lámina de metal a su alrededor y se instala una tubería en espiral encima. Además del cobre, se utilizan acero galvanizado e inoxidable. Qué intercambiador de calor es mejor, cobre o acero inoxidable, dice el hecho mismo del costo del dispositivo. El cobre es 20 veces más caro que la aleación de acero. Pero transfiere mejor el calor y su funcionamiento es más económico. El acero inoxidable es más duradero.
¡Importante! Antes de comprar un calentador de agua a gas con un intercambiador de cuerpo de cobre, debe estudiar sus parámetros técnicos. Algo bueno no será barato. El cobre se oxida cuando entra en contacto con el agua. Este proceso se observa especialmente en el punto de suministro de agua fría. Hay condensación. La alta humedad corroe la pared del tubo y aparecen fístulas. En paredes delgadas, se forman rápidamente. Los productos de buena calidad durarán toda la vida.
Limpieza del intercambiador de calor de cobre
Como resultado de muchos años de trabajo para calentar el refrigerante, se forman capas en la superficie. Degradan el rendimiento de la caldera. Si se ignoran durante mucho tiempo, la unidad puede fallar. Para eliminar el calcio y otras sustancias inorgánicas, los intercambiadores de calor de cobre se lavan con productos químicos especiales o se suministra aire a la cavidad a alta presión.
Una caldera de gas de calefacción es un aparato que, mediante la combustión de un combustible (gas natural o licuado), calienta el líquido refrigerante.
El dispositivo (diseño) de una caldera de gas.: quemador, intercambiador de calor, carcasa aislada térmicamente, grupo hidráulico, así como dispositivos de seguridad y control. Estas calderas de gas requieren la conexión de una chimenea para eliminar los productos de la combustión. La chimenea puede ser vertical convencional o coaxial (“tubo en tubo”) para calderas con cámara de combustión cerrada. Muchas calderas modernas están equipadas con bombas integradas para circulación forzada de agua.
El principio de funcionamiento de una caldera de gas.- el portador de calor, al pasar por el intercambiador de calor, se calienta y luego circula por el sistema de calefacción, cediendo la energía térmica recibida a través de radiadores, calefacción por suelo radiante, toalleros calefactados, y también proporcionando calentamiento de agua en una caldera de calefacción indirecta (si está está conectado a una caldera de gas).
El intercambiador de calor, un recipiente de metal en el que se calienta el refrigerante (agua o anticongelante), puede estar hecho de acero, hierro fundido, cobre, etc. La fiabilidad y durabilidad de una caldera de gas depende en primer lugar de la calidad del intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor de hierro fundido son resistentes a la corrosión y tienen una larga vida útil, pero son sensibles a los cambios bruscos de temperatura y son bastante pesados. Los contenedores de acero pueden oxidarse, por lo que sus superficies internas están protegidas con varios revestimientos anticorrosivos que prolongan la “vida” del dispositivo. Los intercambiadores de calor de acero son los más comunes en la fabricación de calderas. La corrosión no es terrible para los intercambiadores de calor de cobre, y debido al alto coeficiente de transferencia de calor, el bajo peso y las dimensiones, estos intercambiadores de calor a menudo se usan en calderas de pared, pero entre las desventajas, se debe tener en cuenta que son más caros que los de acero
Además del intercambiador de calor, una parte importante de las calderas de gas es un quemador, que puede ser de varios tipos: atmosférico o de ventilador, de una o dos etapas, con modulación suave, doble.
Para controlar la caldera de gas, se utiliza la automatización con varias configuraciones y funciones (por ejemplo, un sistema de control compensado por el clima), así como dispositivos para programar el funcionamiento y el control remoto de la caldera.
Las principales características técnicas de las calderas de calefacción de gas son: potencia, número de circuitos de calefacción, tipo de combustible, tipo de cámara de combustión, tipo de quemador, método de instalación, bomba y vaso de expansión, automatización del control de la caldera.
Para determinar potencia requerida caldera de calefacción de gas para una casa de campo o apartamento privado, se usa una fórmula simple: 1 kW de potencia de la caldera para calentar 10 m 2 de una habitación bien aislada con una altura de techo de hasta 3 m Si se requiere calefacción para un sótano , jardín de invierno acristalado, habitaciones con techos no estándar, etc. se debe aumentar la potencia de la caldera de gas. También es necesario aumentar la potencia (alrededor del 20-50%) cuando se proporciona una caldera de gas y suministro de agua caliente (especialmente si es necesario calentar el agua de la piscina).
La peculiaridad de calcular la potencia de las calderas de gas: la presión de gas nominal a la que funciona la caldera al 100% de la potencia declarada por el fabricante, para la mayoría de las calderas es de 13 a 20 mbar, y la presión real en las redes de gas en Rusia puede ser de 10 mbar y, en ocasiones, incluso inferior. En consecuencia, una caldera de gas a menudo solo funciona a 2/3 de su capacidad, y esto debe tenerse en cuenta al calcular. Con más detalle, con una tabla para calcular la potencia de una caldera de calefacción, puede
La mayoría de las calderas de gas pueden cambiar de gas natural a GLP(propano hinchado). Muchos modelos pasan a gas licuado de fábrica (verifique estas características del modelo al momento de la compra), o adicionalmente se suministran boquillas (chorros) a la caldera de gas para pasar a gas envasado.
Pros y contras de las calderas de gas:
Tubería de caldera- Estos son dispositivos para el funcionamiento completo del sistema de calefacción y suministro de agua. Incluye: bombas, vasos de expansión, filtros (si es necesario), colectores, válvulas de retención y seguridad, válvulas de aire, válvulas, etc. También deberá comprar radiadores, tuberías y válvulas de conexión, termostatos, una caldera, etc. El problema de elegir una caldera es bastante serio, por lo que es mejor confiar la selección de equipos y su conjunto completo a profesionales.
¿Cuál es la mejor caldera? El mercado ruso de equipos de calderas de gas tiene sus propios líderes en calidad y confiabilidad. Los mejores fabricantes y marcas de calderas de gas se presentan en el surtido:
"Premium" o "Lux"- el más confiable y duradero, fácil de manejar, el kit se ensambla como un "constructor", más caro que los demás. Estos fabricantes incluyen las empresas alemanas Buderus y Viessmann.
"Clase media"- Se presentan soluciones estándar estándar de buen rendimiento, precio promedio, no tan prestigiosas, pero bastante confiables. Estas son calderas italianas.
intercambiador de calor- uno de los elementos más importantes del equipo moderno de calderas de gas. Y si desea que la caldera que está comprando funcione con la mayor eficiencia posible, primero debe ver de qué material está hecho, así como qué tan alta es la calidad de este material.
Realmente, material del intercambiador de calor puede ser cualquier cosa, pero en las condiciones modernas el más extendido cobre, acero y hierro fundido intercambiadores de calor. Cada uno de estos materiales tiene sus propias ventajas y desventajas, así como el grado de eficiencia, del cual dependerá el rendimiento del equipo de caldera comprado. Le sugerimos que comience a considerar de inmediato cada uno de estos tipos de intercambiadores de calor.
Intercambiador de calor de cobre
Comencemos con la variedad más impopular. Cobre, por supuesto, en un momento era bastante común. Pero solo en vista del hecho de que otros materiales eran demasiado caros o simplemente no estaban disponibles por razones técnicas. Por lo tanto, con la llegada del acero y el hierro fundido, el cobre comenzó a desvanecerse gradualmente hacia un segundo plano. Y, sin embargo, si de repente se encuentra con un intercambiador de calor de cobre, sepa que tiene dos inconvenientes críticos.
- El primero es un precio bastante alto.
- El segundo es un agotamiento rápido, que conduce a una falla rápida de todo el intercambiador de calor.
Intercambiador de calor de hierro fundido
Hierro fundido a menudo llamado material "eterno", cuya durabilidad alcanza los 50 años o más. Para un elemento como un intercambiador de calor, esto es muy . La razón de una durabilidad tan alta es la resistencia del material de hierro fundido al quemado, que es un verdadero flagelo para el cobre. Además, el hierro fundido, por su naturaleza, está perfectamente protegido de los procesos corrosivos (herrumbre), sin necesidad de ningún recubrimiento anticorrosivo adicional.
Sin embargo, el intercambiador de calor de hierro fundido no puede llamarse ideal. Debes saber que tiene dos inconvenientes importantes.
- Primero, el hierro fundido es un material extremadamente pesado. Si alguna vez ha movido una bañera de hierro fundido de un lugar a otro, entonces sabe de lo que estamos hablando.
- En segundo lugar, el intercambiador de calor de hierro fundido es muy frágil. Incluso los cambios de temperatura pueden dañarlo, sin mencionar el daño puramente físico. Un solo golpe fuerte puede hacer que aparezca una grieta. Y ya no es posible utilizar un intercambiador de calor agrietado. Por cierto, el hierro fundido no es el material más barato, lo que también debe tenerse en cuenta.
Intercambiador de calor de acero
Intercambiadores de calor de acero hoy en día son los más comunes por la razón es simple. El acero es el más barato de los materiales anteriores. Y en cuanto a sus características técnicas, no se queda atrás del hierro fundido. Por supuesto, la durabilidad aquí no será de 50 años, sino de, digamos, 15 años, no más.
Si se usa acero de baja calidad, deberá cambiar dicho intercambiador de calor después de 5 años. La razón de esto es la combustión bastante rápida del material bajo la influencia de altas temperaturas. Bueno, el hecho de que el acero le teme al óxido (procesos corrosivos) es conocido incluso por los niños pequeños. Este hecho también afecta a la durabilidad del material.
El elemento estructural más importante de las calderas de calefacción son los intercambiadores de calor. Las características económicas y medioambientales de los generadores de calor están determinadas en gran medida por los parámetros geométricos y el material del que están hechos los intercambiadores de calor.
Uno de los tipos de intercambiadores de calor está hecho de cobre. Sus cualidades positivas son: bajo peso, resistencia a la corrosión, compacidad. Hay una serie de modelos con intercambiadores de calor de cobre en el mercado para generadores de calor.
Frisquet (Francia) - equipos de calefacción fiables y duraderos
El alto rendimiento térmico de las unidades Frisquet se debe en gran medida al uso de un intercambiador de calor pirotubular de cobre. Este material noble tiene el mayor coeficiente de conductividad térmica y transferencia de calor, así como excelentes características anticorrosivas.
Los equipos de calefacción Frisquet están equipados con un intercambiador de calor tubular fabricado con una tecnología que se utiliza en generadores de calor industriales. El uso de esta tecnología asegura un alto rendimiento, facilidad de operación y durabilidad de los intercambiadores de calor y de las propias unidades. Se logra un aumento en la superficie de intercambio de calor mediante la presencia de tubos de fuego incorporados. El gas de combustión se transfiere a través de cada tubo y la superficie exterior de los tubos está en contacto con el agua.
Este diseño permite el funcionamiento a bajas temperaturas del agua. Cada tubo contiene un turbulador fabricado en acero inoxidable aleado con titanio. El turbulador proporciona distribución y enfriamiento de los gases de escape.
Las unidades de esta empresa tienen una vida útil que es aproximadamente dos veces superior a la vida útil de las calderas con aletas. Este efecto se logra utilizando una tecnología de fabricación de intercambiadores de calor simple y confiable y el uso de cobre.
El costo aproximado de las unidades de calefacción Frisquet con una capacidad de 23 kW es de casi tres mil dólares.
Modelos de unidades de calefacción con intercambiadores de calor de cobre.
Los intercambiadores de calor de cobre de alta eficiencia se utilizan en las unidades de calefacción de gas BAXI COPPER y en los modelos italianos de Hermann Habitat.
Los "STG-Classic" y "STG-premier" modulares de fabricación rusa están equipados con modernos intercambiadores de calor bimetálicos de cobre y hierro fundido. El intercambiador de calor es una estructura con tubos aleteados de cobre conectados por dos colectores anulares de hierro fundido. Tal dispositivo intercambiador de calor proporciona una buena transferencia de calor desde la combustión del combustible hasta el agua que circula por las tuberías.
Este equipo es una opción ideal para cuartos de calderas que se encuentran en el techo de la construcción de viviendas.
Intercambiador de calor para una caldera de gas: tipos y principio de funcionamiento.
5 (100%) votos: 2Un intercambiador de calor para una caldera de calefacción de gas es una construcción de primera importancia, dentro de la cual se mueve el refrigerante. El dispositivo se coloca dentro de la cámara de combustión, donde se calienta con el flujo de energía térmica saliente cuando se quema gas natural. Por lo tanto, la eficiencia de la caldera depende en gran medida del estado del intercambiador de calor instalado en ella.
Intercambiador de calor de acero moderno para caldera de gas.
Intercambiadores de calor para caldera de gas. Clasificación
Existen varias clasificaciones de intercambiadores de calor para una caldera de gas.
Según destino:
- calefacción;
- evaporador;
- condensación;
- intercambiadores de calor de refrigeración.
Según el material de fabricación:
- acero;
- hierro fundido;
- cobre;
- acero inoxidable (para equipos de calderas);
- de aleaciones de aluminio (para material de caldera).
Según el método de transferencia de calor a los intercambiadores de calor líquidos:
- primario;
- secundario;
- combinado (bitérmico).
Echemos un vistazo más de cerca a algunas clasificaciones.
Acero
Es la opción más común. Esto se debe a la disponibilidad de acero y su fácil procesamiento y, en consecuencia, bajo costo. Los intercambiadores de calor hechos de acero tienen sus diferencias. Se caracterizan por su plasticidad y durabilidad. En contacto con altas temperaturas, la ductilidad juega un papel primordial. Es ella quien no permite que se formen grietas cuando se crean tensiones térmicas dentro del metal en el punto de acción directa.
Las desventajas de los intercambiadores de calor de acero incluyen la corrosión, que es inevitable para los metales. Naturalmente, este proceso de destrucción acorta la vida útil del intercambiador de calor. Además, la corrosión puede ocurrir tanto en el exterior del dispositivo como en el interior.
Otro inconveniente es que son grandes en tamaño y peso, y esto, además, aumenta el consumo de combustible para calentar una gran cantidad de refrigerante. Esto se debe a que los fabricantes (para lograr un alto grado de inercia) aumentan el tamaño de las cavidades internas del intercambiador de calor, así como el grosor de su pared.
hierro fundido
La diferencia entre una caldera de gas con intercambiador de hierro fundido y una de acero es que no se oxida al contacto con el agua. Esto le permite extender su vida útil. Sin embargo, los intercambiadores de calor de hierro fundido requieren un mantenimiento cuidadoso.
Un ejemplo de un intercambiador de calor de hierro fundido
Una de las propiedades de este metal es la fragilidad. Debido a la escala, puede ocurrir un calentamiento desigual, lo que provoca grietas en él.
Salida - lavado. Este es un elemento importante en el funcionamiento de una caldera de gas. Por lo general, si se usa agua corriente (como portador de calor), el lavado se realiza una vez al año. Si es anticongelante, una vez cada dos años. Si el agua se purifica, entonces una vez cada cuatro años.
Cobre
Las ventajas de un intercambiador de calor de cobre son mayores que las desventajas. Este metal tiene un peso pequeño, es compacto, tiene una capacidad pequeña. No sucumbe al proceso de corrosión y requiere menos combustible para calentarse. Esto le da al intercambiador de calor de cobre una gran ventaja. A pesar de todo esto, tiene un precio elevado y es bastante poco fiable cuando se calienta el elemento.
Los intercambiadores de calor de cobre son típicos de las calderas de gas montadas en la pared importadas. Los fabricantes nacionales prefieren utilizar intercambiadores de calor de acero.
Intercambiador de calor de cobre
Primario
El detalle parece un tubo grande, doblado en forma de bobina. Está hecho de metales que no son susceptibles a la oxidación (cobre, acero inoxidable). Además, hay placas de varios tamaños en el avión.
Para proteger las superficies de trabajo de la corrosión, están recubiertas con una pintura especial.
Dispositivo de caldera de gas
El principio de funcionamiento del intercambiador de calor en este caso es transferir energía del gas al refrigerante mismo. La potencia del intercambiador de calor depende de la longitud de la tubería, así como del número de "aletas".
Tanto los factores externos (hollín, suciedad) como los internos (depósitos de sal) pueden afectar negativamente el funcionamiento de la pieza. Esto puede provocar una falla en los procesos de circulación en el portador de calor y una disminución en la conductividad térmica de las paredes del dispositivo.
Se debe prestar la debida atención al mantenimiento del intercambiador de calor primario, y se debe realizar el enjuague y la limpieza a tiempo.
No está de más comprarlo adicionalmente, lo que aumenta la vida útil de la caldera de gas y protege el intercambiador de calor de influencias negativas y diversas acumulaciones.
Suministro de agua caliente o secundario (ACS)
A diferencia del intercambiador de calor primario, en el secundario hay placas especiales conectadas entre sí. Por lo general, están hechos de acero inoxidable.
El intercambiador de calor secundario para una caldera de gas, gracias a su gran área de intercambio de calor y su buena conductividad térmica, asegura el intercambio de calor requerido. Como resultado, el proceso de corrosión en las paredes de un intercambiador de calor de este tipo se ralentiza significativamente. En este tipo de intercambiador de calor, la energía se transfiere del líquido al refrigerante. La fuerza del dispositivo depende directamente del área de intercambio de calor y la cantidad de placas especiales.
Combinado (bitérmico)
Intercambiador de calor de caldera de gas bitérmica
Tal intercambiador de calor tiene su propia peculiaridad: un doble intercambio de calor, a saber, del refrigerante al agua y del gas al refrigerante. En la tubería, el agua para el sistema de calefacción se calienta desde el exterior, mientras que el departamento interno prepara el agua ACS.
Los intercambiadores de calor combinados para calderas tienen una ventaja indudable: un diseño simplificado. No hay necesidad de un intercambiador de calor secundario y, lo que hace que la caldera sea barata y, al mismo tiempo, compacta y fiable.
La desventaja es la baja potencia en modo ACS.
