Výměník tepla. Typy výměníků tepla. Klasifikace tepelných výměníků

Každý z nás se setkal s nejjednoduššími výměníky tepla. Živým příkladem je konstrukce "potrubí v potrubí" nebo něco podobného. Bylo by těžké si představit náš život, kdyby nebyl vyměněn tepelný výměník. Dosud existuje obrovský počet výměníků tepla. Mezi nimi se liší nejen jejich technickými vlastnostmi, ale také ve sféře aplikace, designu atd. Pojďme se bavit podrobněji o tomto tématu a porozumět zajímavým momentům.

Některé obecné informace

Výměník tepla je zařízení, které slouží k přenosu tepla z jednoho prostředí do druhého. Mělo by být zřejmé, že samotný výměník tepla bez topného zařízení je zcela zbytečný, ale v komplexu je možné získat pozoruhodné výsledky a úspěšně zahřát i velké a chladné místnosti. Navíc se vědci neustále snaží minimalizovat ztrátu tepla, když jsou přeneseny do jiného prostředí. Dnes se nemůžeme pochlubit 100% efektivitou, ale můžeme mluvit o efektivitě 90-95% směle. Provozní i technické vlastnosti výrobku se zvyšují použitím speciálně připravených materiálů a chladicí kapaliny. Samozřejmě to všechno zvyšuje cenu zařízení, ale stojí za to.

Při navrhování inženýrů se stále potýká s konfliktními požadavky, které je třeba kombinovat do jedné lahve. Musíte například snížit hydraulický odpor a zároveň zvýšit koeficient přenosu tepla. Výměník tepla musí být odolný proti korozi, ale není příliš obtížné jej udržovat. To všechno vedlo k vzniku mnoha typy výměníků tepla. V závislosti na situaci se používá ten, který je nejvhodnější.

Klasifikace tepelných výměníků

Jak bylo uvedeno výše, v současné době existuje obrovský počet výměníků tepla. Nejprve je třeba je rozdělit podle způsobu přenosu tepla na médium. Zde jsou výměníky tepla rozděleny do následujících skupin:

• recuperativní;
• regenerační;
• míchání;
• s elektrickým topením.

Podívejme se blíže na rekuperační výměníky tepla. Návrh výrobku předpokládá existenci jednovrstvé nebo vícevrstvé stěny, přes níž se přenáší teplo. Obvykle se to stává již v rovnoměrném pohybu. Je zajímavé, že v takových zařízeních dochází k přenosu tepla během nuceného pohybu bez změny fázového stavu. To se však týká pouze permanentních výměníků tepla. Pokud hovoříme o agregátech s periodickým provozním režimem, pak se po určitou dobu provádí ohřev, odpařování a chlazení, vše v sekvenčním režimu. Taková zařízení se týkají výměníků tepla s nestálým tepelným pohybem. To je způsobeno skutečností, že teplota chladicí kapaliny na vstupu a výstupu je výrazně odlišná. Často se takové agregáty nacházejí ve formě cívek a jsou lamelární, žebrované a jiné formy. O trochu později budeme zvažovat několik typů. Ale na této klasifikaci tepelných výměníků nekončí.

Regenerační jednotky a elektrické vytápění

V tomto případě, stejně jako v předchozím případě, se teplo přenáší na přenos tepelné energie. Avšak tento povrch je druh trysky. Slouží jako mezilehlé akumulační činidlo, které hromadí teplo. Celkově lze celý proces rozdělit do několika etap. V první fázi získá tryska jisté množství tepla. Poté přechází do druhého stupně a chladicí kapalina se přenáší přes povrch trysky. K tomu dochází při změně průtoku chladicí kapaliny. V této fázi se tryska postupně ochlazuje a uložené teplo se přenese do vytápěného média, které může být vaše pokoj.

Regenerátory se vztahují na nestacionární agregáty. Tryska je často stacionární a tepelné procesy jsou synchronní. Přístroje tohoto typu se často nazývají pračky nebo chladicí věže.

Podstatou výměníků tepla s elektrickým ohřevem je, že elektrická energie se používá jako hlavní zdroj tepla. Elektrická energie se používá k přeměně elektrické energie na teplo. Mohou být buď přímé nebo nepřímé. Nejběžnější výměníky tepla v průmyslu jsou indukční a odporové ohřívače. Jak můžete vidět, zařízení pro výměnu tepla se může lišit, nyní budeme podrobně zvážit každý druh, rozsah jeho použití a konstrukční prvky.

Spirálové výměníky tepla

Zařízení je dvojice spirálních kanálů. Obvykle vítr kolem centrální přepážky. K tomu jsou vyrobeny z rolovacího materiálu. Je třeba poznamenat, že spirálové výměníky tepla jsou vhodné pro ohřívání a chlazení kapalin s vysokým koeficientem viskozity.

Celkově je ohřívací plocha tvořena dvěma vrstvami kovu, které jsou spojeny s jádrem pomocí svařovaného švu. Samotná jednotka se skládá pouze ze 2 kanálů, obvykle z pravoúhlého průřezu, vytvořeného ve formě spirály. Konec spirály (vnitřní) má dělicí stěnu a je upevněn kolíky. Výměníky tepla mohou být vyráběny jak vertikálně, tak horizontálně. Pokud nemůžete nainstalovat jeden pohled kvůli nedostatečnému prostoru nebo složité konfiguraci místnosti, použije se druhá, výhodnější. Je také zajímavé, že spotřebitel si může zvolit spirálové výměníky tepla s různou šířkou spirály od 20 do 150 centimetrů. Topná plocha se může pohybovat od 3,2 do 100 metrů čtverečních s maximálním systémovým tlakem 1 MPa.

Je třeba poznamenat, že toto zařízení pro výměnu tepla má řadu významných výhod. Za prvé se jedná o snížený hydraulický odpor. Za druhé, kompaktnost a vysoká účinnost a intenzita výměny tepla. Ale to všechno přispělo k tomu, že existovaly nedostatky ve formě komplexní výstavby a opravy.

O deskových výměníků tepla

V současné době se vyrábějí demontovatelné a neoddělitelné deskové výměníky tepla. Přirozeně je první druh výhodnější z různých důvodů. Především je to jednoduchost služby. Takové zařízení je velmi rychle demontováno a shromažďováno, a proto je jakékoli porušení eliminováno v krátkém čase. Nepřipojené modely se obvykle neopravují, a pokud je to hotové, pak kde je mnohem déle.

Vlastně název říká, že toto zařízení se skládá z balíčku prefabrikovaných desek. Mohou být vyrobeny z různých materiálů, jako je například měď, titan, grafit atd. Téměř vždy zlepšovat výkon, desky jsou vyrobeny z vlnitých materiálů. V deskových výměníků tepla proudí studená a horká chladicí média vrstvami.

Samotné zařízení je dobré v tom, že má kompetentní uspořádání. To umožnilo zvětšit plochu teplosměnné plochy a to vše v relativně malém rozměru. V každém případě se před nákupem provádí výpočet výměníků tepla, což vám umožňuje získat údaje o tom, kolik energie potřebuje přístroj v konkrétním případě. Mělo by být zřejmé, že všechny desky, které jsou vázány do sáčku, jsou v důsledku stejné tvarové formy navzájem propojeny. Prostřednictvím nich proudí tekutina. No, teď se zamyslíme nad několika zajímavými detaily, které se týkají tohoto zařízení.

Použití těsnění

Jak již bylo uvedeno výše, desky slouží jako hlavní prvek přenosu tepla. Jsou vyráběny lisováním za studena. Pro tento účel se používají slitiny odolné proti korozi, což výrazně zvyšuje trvanlivost a účinnost jednotky. Tloušťka desek se může v závislosti na modelu lišit od 0,4 do 1,0 mm. V pracovní poloze jsou desky pevně přitlačovány proti sobě. V tomto případě jsou vytvořeny malé štěrbinové kanály. Na přední straně je speciální drážka, je nainstalováno gumové těsnění (těsnění). Těsnění navíc mají otvory, které jsou nezbytné pro napájení a vypouštění kapaliny. V případě porušení jednoho z otvorů je zajištěn systém drenážních drážk, který eliminuje míšení studeného a horkého média.

Vytvořením protiproudu mezi oběma médii bylo možné dosáhnout nejen zlepšení teploty, ale také rychlejšího přenosu tepla s relativně malými hydraulickými odpory. Není nadbytečné říkat, že základní princip činnosti je založen na protiproudu, tj. Pohybu topné a topné kapaliny v různých směrech. Aby se zabránilo míchání, je nainstalováno dvojité gumové těsnění nebo kovová deska. Počet desek a kanálů se může lišit v závislosti na provozních požadavcích na zařízení. Před vytvořením tepelné výpočet výměníků tepla, což vám umožňuje určit optimální režim provozu. Někdy se používají drahé slitiny, které se nebojí dlouhodobého používání v agresivním prostředí.

Ploché výměníky tepla

PRT se používají k přenosu tepla v neagresivním a plynárenském prostředí v širokém rozmezí teplot od -270 do +200 stupňů Celsia. Současně tlak v systému může dosáhnout 100 atmosfér a začít s vakuem. V návrhu je myšlenka nanesení žebrovaného povrchu na obě strany desek. Samotný výrobek se skládá z několika žeber, díky nimž dochází k přenosu tepla mezi médiem. Stojí za zmínku, že je to rebrovaný deskový výměník tepla, který má širokou škálu tvarů žeber. To umožňuje několik změn provozních a technických charakteristik. Nejčastěji vidíte kontinuální a zvlněné žebro. Kromě toho existují i ​​exotické, jako jsou perforované a šupinaté. Jako materiál se obvykle používají tenké plechy. Jejich tloušťka je nastavitelná v závislosti na tlaku v systému a použité kapalině.

Často jsou tyto typy výměníků tepla vyrobeny z různých materiálů typy provozu toků. Naproti tomu se nejčastěji používá protiproud, ale probíhají jak schémata toku průřezu, tak i průtok. Pokud budeme krátce mluvit o silných pozicích těchto zařízení, je spousta z nich. Za prvé, jde o provozní vlastnosti, jako je rychlá a intenzivní výměna tepla. Za druhé, je to malá velikost. Dnes mnozí lidé říkají, že to jsou ten nejkrásnější výměníky tepla. Nejčastěji se PRT používají v průmyslových odvětvích jako je energetika, rafinace ropy, chemický a letecký průmysl. To vše je způsobeno velkým množstvím výhod, stejně jako širokou škálou použitých kapalin a tlaků v systému.

Tepelný výměník: design a vlastnosti

Zařízení pro výměnu tepla typu povrchu, které jsme již uvažovali, nejsou tak populární jako jednotky skořepiny. Jedná se o zařízení, které jsou uvedeny na začátku, v nejjednodušším provedení - systém „trubka v trubce“. Výměník tepla tohoto typu je systém (svazek) trubek, které jsou umístěny v pouzdře. Trubky jsou válcovány a přivařeny k tělu výrobku. V některých případech jsou dodatečně opařené. To zajišťuje 100% těsnost. Tělo je dodáváno s dalšími tryskami. Některé jsou potřebné pro dodávku páry, jiné pro odvod kondenzátu. Kromě toho má tělo příčné mříže, které slouží k podepření výměníků tepla po celé délce jednotky. Je zajímavé, že výměníky tepla se používají při teplotách 190 stupňů Celsia nebo tlak nasycených par více než 15 barů.

Jakýkoli systém, který předpokládá pohyb tekutiny, může být vystaven vodnímu rázu. Tento jev může částečně nebo úplně odstranit zařízení z pracovního stavu. Aby se tomu zabránilo, používají se různé typy skladovacích prvků, tzv. Expanzní nádoby. Ale v našem případě to není nutné, protože výměníky tepla s pláštěm a trubkami jsou pro ně velmi stabilní. Kromě toho neexistují přísné požadavky na čistotu prostředí. Významnou nevýhodou takového zařízení je, že všechny typy výměníků tepla tohoto typu jsou velmi kovově náročné, což ovlivňuje konečné náklady a rozměry.

Výměníky tepla pro plynové zařízení

Není žádným tajemstvím, že každý kotel na pevná paliva nebo plyn je výměník tepla v jeho designu, které jsou také nazývány ohřívače. Hlavní druhy, které jsme již uvažovali. Jak jste si asi všimli, tyto nebo jiné typy jsou používány v různých průmyslu. Některá zařízení naleznou širší aplikaci, jiné se používají v určitých průmyslových odvětvích a nezapadají do jiných. V našem případě se používají trubkové a deskové výměníky tepla. V prvním případě se jedná o systém trubek, na druhém talíři. V zásadě, bez ohledu na typ, musí výměník tepla pro plynový sloupec splňovat řadu požadavků. Za prvé, mít vysoký koeficient přenosu tepla, a za druhé, být odolný a odolný vysokým teplotám. Nejoblíbenější materiály jsou měď, hliník a ocel. Druhá možnost je méně výhodná, protože takový kov má velkou hmotnost, což snižuje účinnost. V každém případě by měl výměník tepla pro plynový sloupec sloužit alespoň 5 let.

Závěr

Proto jsme s vámi přezkoumali hlavní typy výměníků tepla. Bez pozornosti existovaly takové druhy, jako je skořápka. V zásadě se mírně liší od klasických lamel a žeber. Je však často možné najít kachle pro koupel s výměníkem tepla, který má plášť. Klíčovým rysem však je, že zařízení je odolné vůči vysokým teplotám a provozním tlakům. Tělo může být vyrobeno z materiálů jako titan, nerez nebo uhlíková ocel. Je zajímavé, že Pece pro koupelnu s výměníkem tepla plášťové desky dobře regulované parou nebo kondenzátem, což je nepochybně těžká výhoda. V zásadě to může ukončit příběh, protože už víte o výměnách tepla vše, co potřebujete.