Како ради измењивач топлоте?

Користе се за пренос топлоте између једног флуида (било течног или као гас) и другог флуида (друге течности или гаса) без допуштања да два флуида дођу у директан контакт један са другим, измењивачи топлоте се користе и у процесима грејања и хлађења.

Измењивачи топлотесе користе у низу примена укључујући климатизацију, хемијска постројења, петрохемијска постројења, рафинерије нафте, електране, прераду природног гаса, хлађење, третман отпадних вода и грејање простора. Такође се могу наћи у моторима са унутрашњим сагоревањем, где омогућавају расхладну течност мотора да тече кроз завојнице радијатора док ваздух струји поред њих, хладећи расхладну течност док загрева ваздух.

Измењивач топлоте функционише тако што дозвољава топлоти из једног флуида да прође други, хладнији, флуид без њиховог мешања или директног контакта.

На пример, замислите цев са другом цеви око ње. Унутрашња цев може дозволити да врућа течност прође кроз њу, док хладнија течност пролази истовремено кроз спољну цев. Ово би омогућило хладнијем флуиду да смањи температуру топлијег, пошто је топлији флуид истовремено повећао топлоту хладнијег. Наравно, ово је веома основни пример размене топлоте, а постоји и низ других фактора које треба узети у обзир приликом истраживања измењивача топлоте:

1. Пролази

Савијањем цеви, на пример у 'С' облик, можете дозволити да течности направе више од једног 'проласка' пре него што напусте измењивач топлоте. Један пролаз је равна цев, где течност улази на једном крају и излази на другом крају измењивача топлоте прилично брзо. Двоструки пролаз користи У-облик, тако да течност улази и излази из измењивача топлоте на истом крају, продужавајући време проласка течности-у измењивачу топлоте. Троструки пролаз користи формацију у облику слова „С“ која омогућава да течност путује дуж измењивача топлоте три пута пре него што изађе. Што је већи број пролаза, то је већа количина преноса топлоте доступна – једноставно зато што су течности дуже заједно у систему – иако то такође може довести до пада притиска и губитка брзине.

2. Температура прешла-преко

Укрштање{0}} температуре се дешава када топлота расхладног флуида почне да прелази са температуром топлог флуида у измењивачу топлоте. На пример, уље које улази у измењивач топлоте на 80⁰Ц заједно са водом на температури од 30⁰Ц, могло би да види да се њихове температуре пређу-уколико се уље смањи на 50⁰Ц док вода достигне 51⁰Ц. У овом тренутку хладнија течност (вода) је постала топлија од уља. Укрштање температуре-може значајно да смањи ефикасност измењивача топлоте, посебно при хлађењу. Ово се може избећи повећањем протока расхладне течности (погледајте 'Брзина протока' испод), тако да у систему има више расхладне течности. Тамо где је прелазак{12}}температуре неизбежан, коришћење плочастог измењивача топлоте (погледајте „Типови измењивача топлоте, доле) је најбоље решење.

3. Температурна разлика

Ово се односи на разлику у температури између расхладне течности и топлог флуида, што је важно у измењивачу топлоте, као што је приказано 'прелазом температуре-преко' (горе). Расхладну течност треба држати на нижој температури од вруће течности, и, што је расхладна течност хладнија, то ће бити ефикасније у одузимању топлоте из вруће течности.

4. Брзина протока

Ово је количина течности која пролази кроз попречни{0}} пресек цеви у одређеном временском периоду. Израчунава се као запремина течности за време када флуид тече - са већом брзином протока која потенцијално повећава способност измењивача топлоте да преноси топлоту. Међутим, више течности значи и већу масу за транспорт, као и повећање губитка притиска и брзине.

Измењивачи топлоте се могу класификовати према распореду протока или према дизајну самог измењивача топлоте.

Три главне класификације распореда протока које се налазе у измењивачима топлоте су паралелни-ток, противток и попречни-ток:

• Паралелни ток:Два флуида улазе на исти крај измењивача топлоте и путују паралелно пре него што изађу заједно
• Противток:Течности улазе на супротне стране измењивача топлоте и путују кроз систем у супротним смеровима. Ово је најефикаснији распоред протока, пошто просечна температурна разлика између флуида остаје већа у целом систему
• Попречни{0}}ток:У овом облику измењивача топлоте, течности путују окомито (под правим углом) једна према другој

Као и распоред протока, измењивачи топлоте се могу категорисати по типу, према физичком дизајну измењивача топлоте:

• Двострука цев:Ово је најједноставнији тип измењивача топлоте који се користи у индустрији. Као што име каже, они се састоје од две цеви кроз које течности могу да протичу. Конфигурација тока може бити паралелна или противточна, при чему је противток ефикаснији, док је паралелни ток бољи ако два флуида треба да буду на истој температури. Ови измењивачи топлоте су лаки и јефтини за пројектовање и одржавање, али имају релативно низак ниво ефикасности у поређењу са другим дизајном
• Схелл анд Тубе:Оклопни и цевни размењивачи топлоте користе сет металних цеви кроз које тече једна течност, окружених запечаћеном шкољком кроз коју тече друга течност. Овај тип измењивача топлоте ради са свим врстама протока – паралелним, контра и попречним протоком- и може се наћи у парним локомотивама. Преграде се користе за усмеравање протока течности, изазивање вибрација у течности и подржавање цеви, док се ребра могу користити и са ваздушним{3}}технологијама (као што су међухладњаци мотора са унутрашњим сагоревањем) да би се повећала област преноса топлоте
• Плоча/пераја:Овај тип измењивача топлоте користи гомиле танких металних плоча које се раздвајају перајима да би формирали нивое, слично као подови зграде. Међутим, сваки од ових „подова“ је самосталан-и одвојен од оног изнад или испод, стварајући затворен низ цеви кроз које течности могу да протичу. Ово ствара велику површину која је у стању да брзо размењује топлоту, а истовремено гарантује проток флуида преко целе површине за пренос топлоте, спречавајући стагнацију и акумулацију течности. Плоче се могу креирати у различитим величинама, дубинама и облицима, укључујући валовите плоче, плочу и оквир, плочу и шкољку или спиралне плоче. Висока турбуленција протока између плоча ствара већи пренос топлоте и смањење притиска. Овај тип измењивача топлоте се користи у апликацијама као што су гасне пећи и котлови.
• Ваздушно хлађење:Овај тип измењивача топлоте се обично налази у возилима и другим покретним апликацијама где хладна вода није доступна. Уместо две течности, системи са ваздушним хлађењем користе хладан ваздух из вентилатора или проток ваздуха изазван кретањем самог возила.
• Кондензатори, бојлери и испаривачи:Ова врста размене топлоте заслужује посебну пажњу јер ради на нешто другачији начин од оних које су већ описане. Уместо да убацују два флуида (топли и хладни), они користе хлађење и кондензацију врућег гаса у течни облик (и обрнуто) да би створили циклус преноса топлоте. Ово је процес који користе парне турбине и генератори паре, који користе циклус испаравања воде у пару и њено накнадно хлађење назад у течност.
• Рекуператори:Рекуператор је измењивач топлоте дизајниран да ухвати топлоту која би иначе била изгубљена, као што је топлота која се одводи из зграде. Топли ваздух се усмерава напоље кроз канал поред одвојеног, улазног канала хладне течности како би се створио противток. Овако функционише систем-вентилације са повратом топлоте, омогућавајући да се зграда вентилише свежим ваздухом без губитка све топлоте из излазног топлијег ваздуха
• Регенератори:Овај тип измењивача топлоте омогућава да се и долазни и одлазни флуиди крећу кроз исти канал у супротним смеровима у различито време. Како топла течност излази, она одустаје од своје топлоте, а затим док хладна течност улази, она преузима део преостале топлоте која је тамо остала. Ова врста размене топлоте се користи у Стирлинговом мотору, који користи клип за гурање заробљеног гаса напред-назад између извора топлоте (попут ватре) и хладније области, или 'сопера', где се топлота губи. Овај тип измењивача топлоте смањује губитак топлоте у систему тако што „регенерише“ топлоту.

Измењивачи топлоте се користе за широк спектар примена како у индустријској тако иу свакодневној употреби.

Док измењивачи топлоте долазе у низу различитих дизајна и система протока, сви они раде на сличан начин; омогућавајући термички контакт између топлијег и хладнијег флуида (без стварног мешања), тако да се два флуида загревају или хладе један-у складу са тим.

Ово побољшава ефикасност возила и других јединица, као и уштеду трошкова и смањење потрошње енергије (и било каквог повезаног утицаја на животну средину).

Посегните за ХКС плановима

Ваши сценарији примене измењивача топлоте (као што су прерада хране, петрохемијска индустрија, хлађење) и карактеристике средњег слоја (корозивност/вискозитет/температура) варирају, тако да ће план спецификације такође бити искључиво прилагођен-молимо вас да нам кажете своје потребе, а ми ћемо вам дати циљане параметре и понуде.

Емаил:global@gneesteels.com