Jak działają wymienniki ciepła? Zasadę działania wymienników ciepła można wyjaśnić wykorzystując zasady termodynamiki. Prawo Zerotha ustanawia temperaturę jako właściwość mierzalną w układach termodynamicznych. Pierwsze prawo wyraża zależność pomiędzy energią wewnętrzną układu a jego otoczeniem, a drugie prawo wyraża tendencję dwóch układów do dążenia do równowagi termicznej. Funkcją wymiennika ciepła jest umożliwienie wzajemnego oddziaływania płynów o różnych temperaturach, co skutkuje obniżeniem temperatury płynu F1 i wzrostem temperatury płynu F2.
Płytowo-ramowe wymienniki ciepła
Płytowo-ramowe wymienniki ciepła są rodzajem urządzenia o orientacji poziomej. Płyty są zbite w ramę i skręcone śrubami. Przekazują one ciepło poprzez naprzemienny przepływ zimnego i gorącego płynu w układzie przeciwprądowym. Aby zapobiec wyciekom i umożliwić łatwą konserwację, jednostki są zaprojektowane z dwoma różnymi rodzajami płyt. Można je również rozbudować poprzez dodanie kolejnych płyt. Oto kilka wspólnych zastosowań płytowych i ramowych wymienników ciepła.
Jedną z najważniejszych cech płytowego i ramowego wymiennika ciepła jest jego zdolność do efektywnego przekazywania ciepła. Urządzenie jest również wysoce modułowe, co oznacza, że można dodać lub usunąć płyty w późniejszym czasie. Ponadto, płytowo-ramowe wymienniki ciepła są łatwe do demontażu i naprawy, w przeciwieństwie do ich większych odpowiedników. Współczynnik przenoszenia ciepła wymiennika płytowo-ramowego jest lepszy niż w przypadku jednostki płaszczowo-rurowej, ponieważ jednostki płytowo-ramowe są mniejsze i łatwiejsze do czyszczenia niż ich większe odpowiedniki.
Płytowe i ramowe wymienniki ciepła są idealne do zastosowań, w których duże powierzchnie są niezbędne do skutecznego transferu. Ich cienkie komory i przeciwstawny wzór jodełki pomagają w efektywnym przekazywaniu ciepła. Ponadto, koryta płyt pomagają stworzyć turbulentny przepływ wewnątrz urządzenia, co zwiększa wymianę ciepła. Im większa turbulencja, tym lepszy współczynnik przenikania ciepła. Możesz skonsultować się z inżynierami termicznymi przy wyborze płytowego i ramowego wymiennika ciepła.
Płytowy i ramowy wymiennik ciepła jest popularnym wyborem ze względu na swoją wszechstronność i wysoki współczynnik przenoszenia. Mogą obsługiwać płyny korozyjne i oferują świetny transfer ciepła. Są to lekkie, modułowe systemy i wymagają mniej miejsca niż inne rodzaje wymienników ciepła. Możesz również użyć płytowego wymiennika ciepła w różnych zastosowaniach, w tym kotłach, agregatach chłodniczych, klimatyzatorach i suszarniach przemysłowych.
Innym rodzajem płytowego i ramowego wymiennika ciepła jest jednostka wieloprzebiegowa. Płyty są ułożone w stos w sposób naprzemienny, co maksymalizuje mieszanie termiczne. Połączenia wlotowe i wylotowe znajdują się na tym samym końcu ramy. Płyty są oddzielone uszczelkami, co pomaga zmniejszyć koszty konserwacji. Ponadto, bezuszczelkowy płytowo-ramowy wymiennik ciepła nie powoduje wycieku płynu. Istnieje duża szansa na ograniczenie mostkowania ciał stałych w obszarze wejścia.
Wymienniki ciepła z wężownicą płytową
Ten typ wymiennika ciepła składa się z płyty o falistych powierzchniach. Ciecz przepływa między płytami, zmuszając je do pokonania krętej drogi. Przestrzenie pomiędzy sąsiednimi płytami są zwykle oddalone od siebie o jeden do pięciu milimetrów. Płyny mogą być pompowane przez płyty w konfiguracji równoległej lub szeregowej. Konfiguracja szeregowa jest ogólnie preferowana, gdy natężenie przepływu jest niskie lub skok temperatury jest wysoki. Jednak konfiguracja równoległa jest bardziej powszechna i jest również stosowana, gdy spadek temperatury jest umiarkowany.
Jedną z kluczowych zalet płytowych wymienników ciepła typu dimple jest ich wysoka wydajność. Podwójnie wytłoczona płyta pilllow jest szczególnie przydatna w przypadku mediów zanieczyszczonych, takich jak powietrze wylotowe i ścieki. Pozwala to na łatwiejsze czyszczenie konstrukcji, co jest korzystne, gdy media są brudne. Ten typ wymiennika ciepła jest również wysoce energooszczędny, ponieważ wymaga mniejszej mocy do działania.
Istnieją dwa rodzaje wgłębionych płyt/wężownic: pierwszy to klasyczna konstrukcja płytowa, zwana T COIL BULGE. Konstrukcja ta jest wstępnie formowana i ciśnieniowa, także jest uniwersalna. Drugi typ to T COIL DIMPLE, który jest produkowany w wersji z pojedynczym wirowaniem. Ten wymiennik ciepła zapewnia najlepsze z obu światów, będąc tanim i wysoce efektywnym.
Płyta płaszczowa dimple jest rodzajem wymiennika ciepła, który jest powszechnie stosowany do ogrzewania i chłodzenia przemysłowego. Mosman jest certyfikowaną firmą spawalniczą z dużym doświadczeniem w inżynierii płyt płaszcza wgłębnego. Płyta płaszcza dimple składa się z dwóch arkuszy, które są spawane razem. Pusta przestrzeń jest następnie wydmuchiwana przez wysokie ciśnienie. Przez wgłębienia przechodzi medium wymiany ciepła, którym może być woda lub gaz.
Warto sprawdzić serwis spawam.pl i dowiedzieć się więcej, o spawaniu Tigiem.
Innym typem jest w pełni spawany płytowy wymiennik ciepła. KoBloc jest w pełni spawanym płytowym wymiennikiem ciepła. Rama składa się z czterech kolumn, głowicy górnej i dolnej oraz czterech paneli bocznych. Panele boczne można odłączyć, aby umożliwić dokładne czyszczenie w pełni spawanego pakietu płytowego. Płytowy wymiennik ciepła KoBloc może być wyposażony w pojedynczą lub podwójną warstwę pofałdowania.
Przeciwprądowe wymienniki ciepła
Zasadą działania wymienników ciepła jest przekazywanie ciepła pomiędzy dwoma płynami poprzez maksymalizację powierzchni ściany, która ma kontakt z płynami. Dodanie żeberek lub falistości może zwiększyć powierzchnię poprzez ukierunkowanie przepływu płynów i wywołanie turbulencji. Ponieważ siła napędowa wymiany ciepła zależy od różnicy temperatur, ważne jest określenie odpowiedniej temperatury średniej. W prostych systemach zimny płyn jest oddzielony od gorącego za pomocą stalowej rury.
Dwa płyny wchodzące do wymienników ciepła podążają ścieżką przeciwprądową. Jeden wchodzi do systemu od góry, podczas gdy drugi płynie od dołu. Szybkość przepływu jest kontrolowana w celu zminimalizowania skutków przepływu turbulentnego. Grubość i rozmiar metalowej płyty określają szybkość wymiany ciepła. W praktyce wymiana ciepła odbywa się z szybkością zależną od szybkości przepływu płynów i różnic temperatur pomiędzy płynami.
Wymienniki jednofazowe nie ulegają przemianie fazowej. Płyny wchodzące do wymiennika ciepła pozostają w tym samym stanie skupienia. Na przykład w zastosowaniach wymiany ciepła typu woda-woda cieplejsza woda traci ciepło na rzecz wody chłodniejszej i przekazuje jej ciepło. Woda nie zmienia się jednak w stan stały lub gazowy. Dzięki temu wymiennik ciepła zachowuje swoją wysoką wydajność. Proces ten można odwrócić, aby zwiększyć jego efektywność.
Różne rodzaje wymienników ciepła są wykorzystywane w wielu procesach przemysłowych. W zależności od rodzaju płynu, wielkości i temperatury, rodzaj zastosowanego wymiennika ciepła określi najlepszy dla danej aplikacji. Ponadto wymienniki ciepła występują w różnych konstrukcjach. Można wybierać pomiędzy wymiennikami ciepła chłodzonymi powietrzem, chłodzonymi wentylatorem lub adiabatycznymi – kołowymi. Wymienniki ciepła różnią się również wielkością.
Jednym z ważnych czynników w projektowaniu wymienników ciepła jest wielkość rur. Małe średnice sprawiają, że są one kompaktowe i ekonomiczne, ale ich mały rozmiar utrudnia czyszczenie mechaniczne. Generalnie, im większa średnica rurki, tym wyższa sprawność. Jednak rozmiar i konstrukcja wymiennika ciepła określają jego ogólne wymiary. Mogą one być duże lub małe. Dzieje się tak dlatego, że ich rozmiar i konstrukcja określi, ile miejsca potrzebują.
Rurowe wymienniki ciepła
Korzyści płynące z zastosowania wymienników ciepła typu Tube-in-tube są liczne. Te typy wymienników ciepła zapewniają wysoką temperaturę i możliwości ciśnieniowe po obu stronach rury, co pozwala na większą elastyczność w zastosowaniu. Dodatkowo, ich pojedyncza ciągła rura wewnętrzna zwiększa czystość i niezawodność. W rezultacie wymienniki ciepła typu „rura w rurze” są łatwe w utrzymaniu i opróżnianiu. Poniżej znajduje się krótki opis tego typu wymienników ciepła.
Jedną z zalet wymienników ciepła typu rura w rurze jest to, że są one wielokrotnego użytku, co czyni je szczególnie elastycznymi. Konstrukcja wymiennika ciepła typu rura w rurze ułatwia utrzymanie stałej temperatury, nawet gdy płyn przekazujący ciepło zmienia kierunek. Wymienniki ciepła typu rura w rurze są doskonałym wyborem, gdy nie można zastosować standardowego kotła. Zaprojektowany do użytku w aplikacjach klasy komercyjnej, system ten zapewni wydajne chłodzenie.
Inną zaletą wymienników ciepła Tube-in-tube jest ich niska temperatura, średnie ciśnienie i niskie wymagania dotyczące przepływu. Wysokowydajna konstrukcja wymiennika ciepła Tube-in-Tube sprawia, że jest to dobry wybór dla wielu różnych zastosowań. Producenci OEM na całym świecie wykorzystują ten typ wymiennika ciepła do produkcji swoich wyrobów, a rynek części zamiennych rośnie.
Jeden typ wymiennika ciepła Tube-in-tube posiada konfigurację pierścieniową z 16 rurami w tablicy. Ten wymiennik ciepła ma dwie pierścieniowe komory przepływowe (tj. pierwsza komora znajduje się w płaszczyźnie poziomej), a drugi arkusz rurowy (tj. rura wewnętrzna) rozciąga się przez otwór w rurze zewnętrznej. Rura wewnętrzna ma średnicę równą średnicy rury zewnętrznej.
Wymiennik ciepła typu „rura w rurze” posiada trzy główne części: sekcję wewnętrzną, sekcję zewnętrzną i parę rur. Każda z tych sekcji wykonana jest z rur o różnych średnicach. Zazwyczaj są one ułożone naprzemiennie. Płyta zewnętrzna, która składa się z regularnych sześciokątów z centralnym otworem, służy do podtrzymywania rur. Ponadto modułowa konstrukcja sprawia, że system jest łatwiejszy do czyszczenia. Jego elastyczność sprawia, że jest bardziej wydajny niż inne wymienniki ciepła.
Inny typ wymiennika ciepła Tube-in-tube zawiera dwie pary rur, które są ze sobą koncentryczne. Rura wewnętrzna jest dłuższa niż zewnętrzna i ma zmodyfikowaną powierzchnię wymiany ciepła. Obie rurki połączone są cylindrycznym pierścieniem, przez który przepływa płyn eksploatacyjny. W obu parach rur znajdują się otwory, a arkusz rury ma taką samą liczbę otworów jak rury wewnętrzne.
Podobne tematy
