Izmjenjivač topline. Vrste izmjenjivača topline. Razvrstavanje izmjenjivača topline

Svaki od nas susreo se s najjednostavnijim izmjenjivačima topline. Živi primjer toga je izgradnja "cijevi u cijevi" ili nešto slično. Bilo bi teško zamisliti naš život ako izmjenjivač topline nije bio izmišljen. Do danas postoji veliki broj izmjenjivača topline. Između njih razlikuju se ne samo u svojim tehničkim karakteristikama, nego iu sferi primjene, dizajna itd. Razgovarajmo detaljnije o ovoj temi i razumijmo zanimljive trenutke.

Neke opće informacije

Izmjenjivač topline je uređaj koji se koristi za prijenos topline iz jednog okruženja u drugi. Treba shvatiti da je sam izmjenjivač topline bez opreme za grijanje posve neupotrebljiv, no u kompleksu je moguće postići izvanredne rezultate i uspješno zagrijavati čak i velike i hladne prostorije. Osim toga, znanstvenici su stalno pokušavali smanjiti gubitak topline kada se prenese u drugu okolinu. Danas se ne možemo pohvaliti 100% učinkovitosti, ali možemo govoriti o učinkovitosti 90-95% hrabro. Operativna i tehnička svojstva proizvoda povećavaju se uporabom posebno pripremljenih materijala kao i rashladnog sredstva. Naravno, sve to malo povećava cijenu opreme, ali to je vrijedno.

Pri projektiranju inženjera stalno se suočavaju s proturječnim zahtjevima, koji se trebaju kombinirati u jednu bocu. Na primjer, trebate smanjiti hidraulički otpor i istodobno povećati koeficijent prijenosa topline. Izmjenjivač topline mora biti otporan na koroziju, ali nije previše teško održavati. Sve to je dovelo do pojave mnogih vrste izmjenjivača topline. Ovisno o situaciji, koristi se ona koja je najprikladnija.

Razvrstavanje izmjenjivača topline

Kao što je gore navedeno, trenutno postoji veliki broj izmjenjivača topline. Prije svega, trebaju biti podijeljeni prema načinu prijenosa topline u medij. Ovdje su izmjenjivači topline podijeljeni u sljedeće skupine:

• oporavlja;
• regenerativni;
• miješanje;
• s električnim grijanjem.

Uzmimo bliži pogled na rekuperativne izmjenjivače topline. Dizajn proizvoda podrazumijeva postojanje jednoslojnog ili višeslojnog zida kroz koji se prenosi toplina. Obično se to događa već u stalnom pokretu. Zanimljivo je da se u takvim aparatima prijenos topline događa tijekom prisilnog kretanja bez promjene faznog stanja. Ali ovo se odnosi samo na trajne izmjenjivače topline. Ako govorimo o agregatima s periodičnim načinom rada, tada se za određeno vrijeme provode grijanje, isparavanje i hlađenje, sve u sekvencijalnom načinu rada. Takvi uređaji se odnose na izmjenjivače topline s nestabilnim toplinskim pokretima. To je zbog činjenice da je temperatura rashladne tekućine na ulazu i izlazu znatno različita. Često se takvi agregati nalaze u obliku zavojnica i lamelni, rebrasti i drugi oblici. Malo kasnije razmotrit ćemo nekoliko vrsta. Ali na ovoj klasifikaciji izmjenjivača topline ne završava.

Regenerativne jedinice i električno grijanje

U ovom slučaju, kao u prethodnom, površina za prijenos topline koristi se za prijenos toplinske energije. Međutim, ova površina je vrsta mlaznice. Ona služi kao međuproizvodni akumulator koji akumulira toplinu. Uglavnom cijeli proces se može podijeliti u nekoliko faza. U prvoj fazi mlaznica prima određenu količinu topline. Zatim dolazi do prijelaza u drugu fazu, a rashladno sredstvo se prenosi preko površine mlaznice. To se događa kod mijenjanja protoka rashladnog sredstva. U ovoj fazi mlaznica postupno hladi, a pohranjena toplina prenosi se na zagrijani medij koji može biti vaša soba.

Regeneratori se odnose na nestacionarne agregate. Mlaznica je često stacionarna, a toplinski procesi su sinkroni. Uređaji ove vrste često se nazivaju sredstvima za čišćenje ili rashladnim tornjevima.

Suština izmjenjivača topline s električnim grijanjem je da se kao glavni izvor topline koristi električna energija. Električna se energija koristi za pretvaranje električne energije u toplinu. Oni mogu biti izravno ili neizravno grijanje. Najčešći izmjenjivači topline u industriji su indukcijska i otporna grijača. Kao što vidite, oprema za izmjenu topline može biti drugačija, sada ćemo detaljno razmotriti svaku vrstu, opseg primjene i značajke dizajna.

Spiralni izmjenjivači topline

Uređaj je par spiralnih kanala. Obično se okreću oko središnje podloge. Za to su napravljeni od materijala za valjanje. Važno je napomenuti da su spiralni izmjenjivači topline prikladni za tekućine za grijanje i hlađenje koje imaju visoki koeficijent viskoznosti.

Uglavnom, površina za grijanje sastoji se od dvije ploče od metala, koje su povezane s jezgrom pomoću zavarenog šava. Jedinica se sastoji od samo 2 kanala, obično pravokutnog dijela, izrađenog u obliku spirale. Kraj spirale (unutarnje) ima zidnu stijenku i pričvršćen je s iglama. Izmjenjivači topline mogu se proizvesti i vertikalno i vodoravno. Ako ne možete instalirati jedan pogled zbog nedovoljnog prostora ili kompleksne konfiguracije prostorije, tada se koristi drugi, preporučljiviji. Također je zanimljivo da potrošač može odabrati spiralni izmjenjivači topline s različitim spiralnim širinama, od 20 do 150 centimetara. Grijaća površina može varirati od 3,2 do 100 četvornih metara s maksimalnim tlakom sustava od 1 MPa.

Treba napomenuti da ova oprema za izmjenu topline ima niz značajnih prednosti. Prvo, to je smanjena hidraulična otpornost. Drugo, kompaktnost i visoka učinkovitost i intenzitet izmjene topline. Ali sve to pridonijelo je činjenici da postoje nedostaci u obliku složenih konstrukcija i popravaka.

O pločasti izmjenjivači topline

Trenutno se proizvode izmjenjivači topline koji se mogu rastaviti i koji se ne mogu razdvojiti. Naravno, prva vrsta je više preferirana iz raznih razloga. Prije svega, to je jednostavnost usluge. Takva oprema je vrlo brzo rastavljena i sakupljena, stoga se bilo kakva kvar otklanja u kratkom vremenu. Modeli koji nisu povezani obično ne popravljaju, a ako je to učinjeno, onda gdje još dulje.

Zapravo, ime kaže da se ta oprema sastoji od paketa montažnih ploča. Mogu se izrađivati ​​od različitih materijala, kao što su bakar, titan, grafit itd. Gotovo uvijek za poboljšanje performansi, ploče su izrađene od valovitog. U pločastim izmjenjivačima topline, protok hladne i vruće rashladne tekućine prolazi kroz slojeve.

Sama oprema je dobra po tome što ima kompetentan izgled. To je omogućilo povećanje površine izmjenjivača topline i sve to kako bi se smjestilo u relativno maloj veličini. U svakom slučaju, prije kupnje obavlja se izračun izmjenjivača topline koji vam omogućuje dobivanje podataka o tome koliko snage uređaj treba u određenom slučaju. Treba podrazumijevati da sve ploče koje su vezane u vrećicu, zbog istog oblika oblikuju međusobno kanale. Kroz njih tekućina teče. Pa, sad ćemo razmotriti još nekoliko zanimljivih detalja koji se odnose na ovu opremu.

Korištenje brtvila

Kao što je već napomenuto, ploče služe kao glavni element prijenosa topline. Napravljene su hladnim žigom. Za to se koriste legure otporne na koroziju, što značajno povećava izdržljivost i učinkovitost uređaja. Debljina ploča može varirati od 0,4 do 1,0 mm ovisno o modelu. U radnom položaju ploče su čvrsto pritisnute jedna na drugu. U tom slučaju formiraju se mali prorezni kanali. Na prednjoj strani nalazi se poseban žlijeb, postavljen je gumeni brtveni materijal (brtvilo). Osim toga, brtve imaju rupe koje su neophodne za napajanje i ispuštanje tekućine. U slučaju kršenja jedne od rupa, osiguran je sustav drenažnih žljebova koji eliminira miješanje hladnih i vrućih medija.

Stvaranjem protustrujnog protoka između dva medija moguće je postići ne samo poboljšanje u postavljenoj temperaturi već i brži prijenos topline s relativno malim hidrauličkim otporima. Nije neophodno reći da se osnovno načelo djelovanja temelji na protustrujivanju, tj. Kretanju tekućine za grijanje i grijanje u različitim smjerovima. Kako bi se izbjeglo miješanje, postavljena je dvostruka gumena brtva ili metalna ploča. Broj ploča i kanala može varirati ovisno o operativnim zahtjevima za opremu. Prije stvaranja toplinske izračun izmjenjivača topline, koji vam omogućuje određivanje optimalnog načina rada. Ponekad se koriste skupe legure koje se ne boje produžene uporabe u agresivnom okruženju.

Izmjenjivači topline pločastih lopatica

PRT se koristi za prijenos topline u neagresivnom i plinskom okruženju u širokom rasponu temperatura, od -270 do +200 stupnjeva Celzijusa. Istodobno, tlak u sustavu može doseći 100 atmosfere i početi s vakuumom. U dizajnu je ideja primjene rebraste površine na obje strane ploča. Sam proizvod se sastoji od nekoliko rebara, zbog čega se ostvaruje prijenos topline između medija. Važno je napomenuti da je to izmjenjivač topline s rebrastom pločom koja ima širok raspon rebra. To omogućuje nekoliko da mijenja operativna i tehnička svojstva. Najčešće možete vidjeti kontinuirane i valovite rebra. No, pored ovih, tu su i egzotičniji, kao što su perforirani i oštri. Kao materijal, obično se rabe tanke ploče. Njihova se debljina može podesiti ovisno o tlaku u sustavu i korištenoj tekućini.

Često se takvi tipovi izmjenjivača topline izrađuju različitim vrste prometa potoka. Najčešće se koristi protustrujna, ali se odvijaju i križne i križne sheme. Ako ukratko govorimo o snazi ​​takve opreme, postoji mnogo njih. Prvo, to su operativna svojstva, kao što je brza i intenzivna izmjena topline. Drugo, ovo je mala veličina. Danas mnogi kažu da su to rešetkasti izmjenjivači topline koji su najsavršeniji. Najčešće se PRT koriste u takvim industrijama kao što su energija, rafiniranje nafte, kemijska i zrakoplovna industrija. Sve je to zbog velikog broja prednosti, kao i širokog raspona korištenih tekućina i pritisaka u sustavu.

Izmjenjivač topline ljuske i cijevi: dizajn i značajke

Oprema za izmjenu topline površinskog tipa, koju smo već razmotrili, nije tako popularna kao jedinice s ljuskom i cijevi. To je upravo aparat, koji je rekao na samom početku, u najjednostavnijoj verziji - to je sustav "cijevi u cijevi". Izmjenjivač topline ovog tipa je sustav (snop) cijevi koji su smješteni u kućište. Cijevi su valjane i zavarene na tijelo proizvoda. U nekim slučajevima, oni su dodatno opaljen. To je učinjeno kako bi se osiguralo 100% nepropusnost. Tijelo se isporučuje s dodatnim mlaznicama. Neki su potrebni za opskrbu vodom, a drugi za odvod kondenzata. Osim toga, tijelo ima poprečne rešetke, koje se koriste za podupiranje cijevi za izmjenu topline duž cijele duljine jedinice. Zanimljivo je da se izmjenjivači topline ljuske i cijevi koriste pri temperaturama od 190 stupnjeva Celzijusa ili zasićeni tlak pare više od 15 bara.

Svaki sustav koji podrazumijeva kretanje tekućine može biti podvrgnut udaranju vode. Taj fenomen može djelomično ili potpuno ukloniti opremu iz radne države. Da se to ne dogodi, koriste se različite vrste elemenata za pohranu, tzv. Ekspanzijske spremnike. No, u našem slučaju to nije potrebno jer su izmjenjivači topline ljuska i cijevi vrlo stabilni za njih. Osim toga, ne postoje strogi zahtjevi za čistoću okoliša. Značajan nedostatak takve opreme jest da su sve vrste izmjenjivača topline ove vrste vrlo konzumirane metalima, što utječe na konačne troškove i dimenzije.

Izmjenjivači topline za plinsku opremu

Nije tajna da bilo koji kruta goriva ili plinski kotao ima izmjenjivač topline u svom dizajnu, oni se nazivaju i grijalice za zrak. Glavna vrsta koju smo već razmotrili. Kao što ste vjerojatno primijetili, ove ili druge vrste se koriste u raznim industrije. Neki su uređaji pronašli širu primjenu, drugi se koriste u određenim industrijama i ne uklapaju se u druge. U našem slučaju koriste se cijevni i pločasti izmjenjivači topline. U prvom slučaju, imamo sustav cijevi, na drugoj ploči. U načelu, bez obzira na vrstu, izmjenjivač topline za plin stupac mora zadovoljiti niz zahtjeva. Prvo, da ima visok koeficijent prijenosa topline, i drugo, biti izdržljiv i otporan na visoke temperature. Najpopularniji materijali su bakar, aluminij i čelik. Potonja je mogućnost manje poželjna, jer takav metal ima veliku težinu, što smanjuje učinkovitost. U svakom slučaju, izmjenjivač topline za kolonu plina trebao bi služiti najmanje 5 godina.

zaključak

Zato smo s vama razmotrili glavne vrste izmjenjivača topline. Bez pažnje, bile su takve vrste kao školjke. U načelu, oni se malo razlikuju od klasičnih lamelarnih ili rebara. No, često je moguće pronaći pećnice za kadu s izmjenjivačem topline s kućištem. Međutim, ključna je značajka da je oprema otporna na visoke temperature i radne tlakove. Tijelo može biti izrađeno od materijala kao što su titan, nehrđajući čelik ili ugljični čelik. Zanimljivo je to Peći za kupanje s izmjenjivačem topline ljuska ploča dobro regulirana parom ili kondenzatom, koji je nesumnjivo težak prednost. U principu, ovo može završiti priču, jer sada znate o izmjenjivačima topline sve što vam treba.