Svatko od nas se susreo s najjednostavnijim izmjenjivačem topline. Upečatljiv primjer za to je dizajn "pipe in pipe" ili nešto slično. Bilo bi teško zamisliti naš život da izmjenjivač topline nije izumljen. Danas postoji ogroman broj izmjenjivača topline. Oni se međusobno razlikuju ne samo po tehničkim karakteristikama, već i po opsegu, dizajnu itd. Razgovarajmo detaljnije o ovoj temi i pozabavimo se zanimljivim točkama.
Neke opće informacije
Izmjenjivač topline je uređaj koji se koristi za prijenos topline s jednog medija na drugi. Istodobno, morate shvatiti da je sam izmjenjivač topline, bez opreme za grijanje, potpuno beskoristan, ali u kompleksu možete dobiti prekrasne rezultate i uspješno zagrijati čak i vrlo velike i hladne prostorije. Osim toga, znanstvenici su neprestano pokušavali svesti na najmanju moguću mjeru gubitak topline kada se ona prenese u drugu okolinu. Danas to nije mogućepohvaliti se 100% učinkovitosti, ali možemo sa sigurnošću govoriti o učinkovitosti od 90-95%. Radne, kao i tehničke karakteristike proizvoda povećavaju se korištenjem posebno pripremljenih materijala, kao i rashladne tekućine. Naravno, sve to donekle poskupljuje opremu, ali isplati se.
Prilikom projektiranja, inženjeri se stalno suočavaju s suprotstavljenim zahtjevima koje je potrebno spojiti u jednu bocu. Na primjer, potrebno je smanjiti hidraulički otpor i istodobno povećati koeficijent prijenosa topline. Izmjenjivač topline mora biti otporan na koroziju, ali ne mora biti previše težak za održavanje. Sve je to dovelo do činjenice da su se pojavile mnoge vrste izmjenjivača topline. Koristi se onaj koji najbolje odgovara situaciji.
Klasifikacija izmjenjivača topline
Kao što je gore navedeno, trenutno postoji ogroman broj izmjenjivača topline. Prije svega, moraju se odvojiti prema načinu prijenosa topline na medij. Ovdje su izmjenjivači topline podijeljeni u sljedeće grupe:
- rekuperativno;
- regenerativno;
- miksanje;
- električno grijano.
Pogledajmo pobliže rekuperativne izmjenjivače topline. Dizajn proizvoda podrazumijeva prisutnost jednoslojnog ili višeslojnog zida kroz koji se prenosi toplina. Obično se to događa već u ravnomjernom kretanju. Zanimljivo je da se u takvim uređajima prijenos topline provodi prisilnim kretanjem bez promjene fazeDržave. Ali to se odnosi samo na trajne izmjenjivače topline. Ako govorimo o jedinicama s periodičnim načinom rada, tada se tijekom određenog vremenskog razdoblja provode grijanje, isparavanje i hlađenje, a sve je to u sekvencijalnom načinu rada. Takvi uređaji pripadaju izmjenjivačima topline s nestalnim toplinskim gibanjem. To je zbog činjenice da se temperatura rashladne tekućine na ulazu i izlazu značajno razlikuje. Često se takvi agregati nalaze u obliku zavojnica i imaju lamelarni, rebrasti i drugi oblici. Malo kasnije ćemo pogledati nekoliko vrsta. Ali klasifikacija izmjenjivača topline tu ne završava.
Jedinice za regeneraciju i električno grijanje
U ovom slučaju, kao iu prethodnom, površina za izmjenu topline služi za prijenos toplinske energije. Međutim, ova površina je svojevrsna mlaznica. Igra ulogu srednjeg akumulativnog sredstva koje akumulira toplinu. Uglavnom, cijeli se proces može podijeliti u nekoliko faza. U prvoj fazi, mlaznica percipira određenu količinu topline. Zatim dolazi do prijelaza na drugu fazu, a rashladna tekućina se prenosi preko površine mlaznice. To se događa prilikom promjene protoka rashladnih tekućina. U ovoj fazi, mlaznica se postupno hladi, a akumulirana toplina se oslobađa u grijani okoliš, što može biti vaša soba.
Regeneratori su nestacionarne jedinice. Mlaznica je često nepomična, a toplinski procesi se sinkrono ponavljaju. Uređaji ovog tipa često se nazivaju scrubbers ilirashladni tornjevi.
Suština električno grijanih izmjenjivača topline je da se električna energija koristi kao glavni izvor topline. Električne lučne instalacije služe za pretvaranje električne energije u toplinsku energiju. Mogu biti i izravno i neizravno grijanje. Najčešći izmjenjivači topline u industriji su indukcijski i otporni grijači. Kao što vidite, oprema za izmjenu topline može biti različita, sada ćemo pobliže pogledati svaku vrstu, njezin opseg i značajke dizajna.
Spiralni izmjenjivači topline
Uređaj je par spiralnih kanala. Obično se vijugaju oko središnje pregrade. Da biste to učinili, izrađeni su od valjanog materijala. Vrijedi napomenuti da su spiralni izmjenjivači topline prikladni za grijanje i hlađenje tekućina visokog viskoziteta.
Općenito, površinu grijanja čine dva lima metala, koji su pričvršćeni na jezgru pomoću vara. Sama jedinica sastoji se od samo 2 kanala, obično pravokutnog oblika, izrađenih u obliku spirale. Kraj spirale (unutarnji) ima razdjelni zid i fiksiran je iglama. Izmjenjivači topline mogu se izraditi i vertikalni i horizontalni. Ako nije moguće instalirati jednu vrstu zbog nedovoljnog prostora ili složene konfiguracije prostorije, tada se koristi druga, poželjnija. Također je zanimljivo da potrošač može odabrati spiraluizmjenjivači topline s različitim širinama spirale, od 20 do 150 centimetara. Istodobno, površina grijanja može varirati od 3,2 do 100 četvornih metara s maksimalnim tlakom u sustavu od 1 MPa.
Treba napomenuti da ova oprema za izmjenu topline ima niz značajnih prednosti. Prvo, to je smanjeni hidraulički otpor. Drugo, kompaktnost i visoka učinkovitost i intenzitet prijenosa topline. Ali sve je to pridonijelo činjenici da su postojali nedostaci u obliku složenog dizajna i popravka.
O pločastim izmjenjivačima topline
Trenutno se proizvode sklopivi i nerastavljivi pločasti izmjenjivači topline. Naravno, prva vrsta je poželjnija iz više razloga. Prvo, to je jednostavnost održavanja. Takva oprema se vrlo brzo rastavlja i sastavlja pa se svaki kvar otklanja u kratkom vremenu. Modeli koji se ne mogu odvojiti obično se ne popravljaju, a ako jesu, onda mnogo duže.
Zapravo, naziv sugerira da se ova oprema sastoji od paketa montažnih ploča. Mogu se izrađivati od raznih materijala kao što su bakar, titan, grafit itd. Gotovo uvijek, radi poboljšanja svojstava izvedbe, ploče su izrađene valovitim. U pločastim izmjenjivačima topline, tokovi hladnog i vrućeg rashladnog sredstva prolaze u slojevima.
Sama oprema je dobra jer ima kompetentan raspored. To je omogućilo povećanje površine površine za izmjenu topline i sve to uklopiti u relativno male dimenzije. U svakom slučaju, prije kupnje provodi se izračun izmjenjivača topline koji vam omogućuje da dobijete podatke o tome koliko snage uređaj treba u određenom slučaju. Mora se razumjeti da sve ploče koje su spojene u paketu tvore kanale između sebe zbog istog oblika. Kroz njih teče tekućina. Pa, sada ćemo pogledati još nekoliko zanimljivih detalja koji se odnose na ovu opremu.
Upotreba brtvi
Kao što je gore navedeno, glavni element prijenosa topline su ploče. Hladno žigosane su. Za to se koriste legure otporne na koroziju, što može značajno povećati trajnost i učinkovitost jedinice. Debljina ploča, ovisno o modelu, može varirati od 0,4 do 1,0 mm. U radnom položaju ploče su čvrsto pritisnute jedna uz drugu. U tom slučaju nastaju mali kanali s prorezima. Na prednjoj strani nalazi se poseban utor, tamo je ugrađena gumena brtva (brtva). Osim toga, brtve imaju rupe koje su neophodne za dovod i uklanjanje tekućine. U slučaju da jedna od rupa probije, predviđen je sustav drenažnih žljebova kako bi se spriječilo miješanje hladnog i vrućeg medija.
Zbog stvaranja protustruje između dva medija, bilo je moguće postići ne samo poboljšanje postavljene temperature, već i brži prijenos topline uz relativno male hidrauličke otpore. Ne bi bilo suvišno reći da se osnovni princip rada temelji na protustruji, odnosno kretanju grijanja itekućina za zagrijavanje u različitim smjerovima. Kako bi se spriječilo miješanje, postavlja se dvostruka gumena brtva ili metalna ploča. Broj ploča i kanala može varirati ovisno o operativnim zahtjevima opreme. Prije stvaranja provodi se toplinski proračun izmjenjivača topline, što omogućuje određivanje optimalnog načina rada. Ponekad se koriste skupe legure koje se ne boje dugotrajnog rada u agresivnom okruženju.
Izmjenjivači topline s pločastim perajem
PRT se koriste za prijenos topline u neagresivnim i plinovitim medijima u širokom temperaturnom rasponu, od -270 do +200 stupnjeva Celzija. U tom slučaju tlak u sustavu može doseći 100 atmosfera i početi iz vakuuma. Dizajn se temelji na ideji nanošenja rebraste površine na obje strane ploča. Sam proizvod se sastoji od nekoliko rebara, zahvaljujući kojima se provodi prijenos topline između medija. Vrijedi napomenuti da se radi o rebrastom izmjenjivaču topline koji ima široku paletu oblika peraja. To vam omogućuje da malo promijenite operativne i tehničke karakteristike. Najčešće možete vidjeti kontinuirana i valovita rebra. No, osim ovih, postoje i oni egzotičniji, poput perforiranih i ljuskavih. Kao materijal se obično koristi lim. Njihova debljina je podesiva ovisno o tlaku u sustavu i korištenoj tekućini.
Često se ove vrste izmjenjivača topline izrađuju s različitim vrstama protoka. Najčešće se koristi protutok, ali ima i takvihizravni i križni krugovi. Ako ukratko govorimo o prednostima takve opreme, onda ih ima puno. Prvo, to su operativna svojstva, kao što je brz i intenzivan prijenos topline. Drugo, male je veličine. Danas mnogi kažu da su rebrasti izmjenjivači topline najnapredniji. Najčešće se PRT koristi u industrijama poput energetike, prerade nafte, kemijske i zrakoplovne industrije. Sve je to zbog velikog broja prednosti, kao i širokog raspona tekućina i pritisaka koji se koriste u sustavu.
Izmjenjivač topline s školjkom i cijevi: dizajn i značajke
Oprema za izmjenu topline površinskog tipa, koju smo već pregledali, nije toliko popularna kao ljuske i cijevi. To su samo uređaji koji su spomenuti na samom početku, u najjednostavnijoj verziji - to je sustav "pipe in pipe". Izmjenjivač topline ovog tipa je sustav (snop) cijevi koje se postavljaju u kućište. Cijevi su valjane i zavarene na tijelo proizvoda. U nekim slučajevima se dodatno opeku. To je učinjeno kako bi se osigurala 100% nepropusnost. Tijelo je opremljeno dodatnim mlaznicama. Neki su potrebni za dovod pare, drugi za uklanjanje kondenzata. Osim toga, u kućištu se nalaze poprečne rešetke koje služe za podupiranje cijevi za izmjenu topline duž cijele duljine jedinice. Zanimljivo, školjkasti i cijevni izmjenjivači topline se koriste na temperaturama od 190 stupnjeva Celzija odn.tlak zasićene pare preko 15 bara.
Svaki sustav koji uključuje kretanje tekućine može biti podvrgnut vodenom udaru. Ovaj fenomen može djelomično ili potpuno deaktivirati opremu. Kako se to ne bi dogodilo, koriste se razne vrste skladišnih elemenata, takozvani ekspanzijski spremnici. Ali u našem slučaju to nije potrebno, jer su izmjenjivači topline s školjkom i cijevi vrlo otporni na njih. Osim toga, ne postoje strogi zahtjevi za čistoćom okoliša. Značajan nedostatak takve opreme je što su sve vrste izmjenjivača topline ovog tipa vrlo metalo intenzivni, što utječe na konačnu cijenu i dimenzije.
Izmjenjivači topline za plinsku opremu
Nije tajna da svaki kotao na kruto gorivo ili plin ima izmjenjivač topline u svom dizajnu, nazivaju se i grijači. Već smo razmotrili glavne vrste. Kao što ste vjerojatno primijetili, ove ili one vrste se koriste u raznim industrijama. Neki uređaji našli su širu primjenu, drugi se koriste u određenim industrijama i ne odgovaraju drugima. U našem slučaju dolazi do uporabe cijevnih i pločastih izmjenjivača topline. U prvom slučaju imamo posla sa sustavom cijevi, u drugom - s pločama. U principu, bez obzira na vrstu, izmjenjivač topline za gejzir mora ispunjavati niz zahtjeva. Prvo, imati visok koeficijent prijenosa topline, a drugo, biti izdržljiv i otporan na visoke temperature. Najpopularniji materijali su bakar, aluminij iželjezo. Potonja opcija je manje poželjna, jer je takav metal težak, što smanjuje učinkovitost. U svakom slučaju, izmjenjivač topline za gejzir mora služiti najmanje 5 godina.
Zaključak
Pa smo pregledali glavne vrste izmjenjivača topline. Takve vrste kao što su školjke i ploče ostale su bez pažnje. U principu, malo se razlikuju od klasičnih lamelarnih ili rebrastih. Ali često možete pronaći peći za kupanje s izmjenjivačem topline s kućištem. Međutim, ključna značajka je da je oprema otporna na visoke temperature i radne pritiske. Kućište može biti izrađeno od materijala kao što su titan, nehrđajući čelik ili ugljični čelik. Zanimljivo je da su peći za kupanje s pločastim izmjenjivačem topline dobro regulirane za paru ili kondenzat, što je, nesumnjivo, značajna prednost. U principu, ovo može zaokružiti priču, jer sada znate sve što trebate o izmjenjivačima topline.
