9+ Przykłady wymienników ciepła: szczegółowe fakty

by

W tym artykule omówiono przykłady wymienników ciepła. Nazwa ułatwia nam zrozumienie znaczenia wymiennika ciepła.

Wymiennik ciepła to nic innego jak urządzenie, które wymienia ciepło między dwiema substancjami w celu obniżenia lub podniesienia temperatury do pożądanego poziomu. W tym artykule dowiemy się, czym jest wymiennik ciepła, jakie są jego rodzaje i różne przykłady zastosowania wymienników ciepła.

Co to jest wymiennik ciepła?

Wymiennik ciepła to urządzenie służące do przenoszenia ciepła pomiędzy płynem roboczym a płynem, którego temperatura ma zostać obniżona lub podwyższona.

Wymienniki ciepła wykorzystują puste rurki, przez które przepuszczane są płyny. Płyny mają między sobą różnicę temperatur, dzięki czemu następuje wymiana ciepła. Najważniejszą rzeczą dla wymiany ciepła jest różnica temperatur między dwoma obiektami/płynami. W tym artykule omówimy różne rodzaje wymienników ciepła i ich przykłady.

przykłady wymienników ciepła
Obraz: Rurowy wymiennik ciepła

Kredytów obrazka: Wikipedia

Rodzaje wymienników ciepła w zależności od kierunku przepływu płynów

Ze względu na kierunek przepływu płynów względem siebie możemy podzielić wymienniki ciepła na trzy typy. Te typy są podane na poniższej liście:

  1. Wymiennik ciepła o przepływie równoległym- Gdy płyny płyną w tym samym kierunku względem siebie, wymiennik ciepła będzie określany jako wymiennik ciepła z przepływem równoległym. Temperatura płynów gorących spada, natomiast płynów zimnych wzrasta.
  2. Przeciwprądowy wymiennik ciepła- Gdy płyny płyną w przeciwnych kierunkach względem siebie, wówczas wymiennik ciepła będzie nazywany wymiennikiem przeciwprądowym. Możemy znaleźć skuteczność wymiennik ciepła według wzoru omówione w dalszej części tego artykułu.
  3. Krzyżowy wymiennik ciepła- Jak sama nazwa wskazuje, wymienniki ciepła z przepływem krzyżowym to takie wymienniki ciepła, w których płyny przepływają prostopadle do siebie. Rurki mają do siebie dziewięćdziesiąt stopni.

Rodzaje wymienników ciepła w zależności od procesu transferu

Klasyfikację wymienników ciepła na podstawie procesów przesyłowych podano w poniższej liście:

  1. Typ kontaktu pośredniego- W tego typu układzie strumienie płynu rozdzielają się, a przenoszenie ciepła odbywa się w sposób ciągły przez przegrodę do i ze ściany w sposób przejściowy. Różne typy pośrednich wymienników ciepła typu kontaktowego obejmują wymiennik ciepła typu magazynowego, łóżko wodne wymiennik ciepła itp.
  2. Typ kontaktu bezpośredniego– W wymienniku ciepła typu bezpośredniego kontaktu dwa płyny wymieniają ciepło ze sobą poprzez bezpośredni kontakt ze sobą. Wymieniają ciepło, a następnie oddzielają się od siebie.

Skuteczność wymiennika ciepła

Efektywność wymiennika ciepła to stosunek rzeczywistej wymiany ciepła zachodzącej do maksymalnej wymiany ciepła, jaka może mieć miejsce w wymienniku ciepła.

Znaczenie efektywności polega na tym, że pozwala ona projektantom przewidzieć, jak dany wymiennik ciepła wykona nową pracę. Procedura prób i błędów zostaje wyeliminowana, jeśli znamy skuteczność wymiennika ciepła.

Przykłady wymienników ciepła

Miejsca, w których stosowane są wymienniki ciepła, podano w poniższej liście:

Podgrzewacze powietrza

Nazwa sugeruje, że powietrze jest podgrzewane przed wysłaniem go do wykonania jakiegokolwiek innego procesu. Na przykład mogą być stosowane w kotłach w celu zwiększenia sprawności cieplnej elektrowni. Wstępnie podgrzane powietrze poprawi jakość wsadu paliwa do elektrowni.

Ekonomizery

Stanowi alternatywę dla systemu klimatyzacji. Ekonomizery wykorzystują powietrze z zewnątrz do chłodzenia budynku zamiast uruchamiać sprężarki, takie jak stosowane w systemie klimatyzacji. Oszczędza to również ogromną sumę pieniędzy, ponieważ oszczędza energię.

Parowniki

Parowniki służą do przekształcania dowolnej cieczy w jej postać gazową. Temperatura cieczy pozostaje taka sama. Proces zmiany fazy jest procesem izotermicznym. Parowniki stosowane są w kotłach do zamiany wody ciekłej na parę gazową. W parownikach temperatura paliwa jest taka sama w trakcie jego przemiany fazowej. Z drugiej strony wzrasta temperatura zimniejszego płynu, który jest wykorzystywany jako płyn roboczy wewnątrz wymiennika ciepła.

Przegrzewacze

W kotłach stosuje się przegrzewacze, które przekształcają parę mokrą w parę suchą. Para sucha to para, w której nie ma ciekłej wody. Frakcja suchości pary suchej wynosi 1 lub 100%. Przegrzewacze służą do przegrzewania pary. Jakość i entalpia pary przegrzanej jest wyższa niż normalnie stosowanej pary mokrej lub pary nasyconej.

Kondensatory

Kondensatory są przeciwieństwem parowników. Kondensatory przywracają ciecz ze stanu gazowego bez zmiany jej temperatury. Skraplacze to proste wymienniki ciepła, które pochłaniają ciepło z pary i zamieniają je z powrotem w ciekłą wodę. Ilość pochłoniętego ciepła jest równa utajonemu ciepłu parowania wody. Podobnie jak w parownikach, temperatura paliwa pozostaje taka sama, a temperatura gorącego płynu wykorzystywanego jako płyn roboczy wewnątrz wymiennika ciepła spada.

Wieże chłodnicze

Wieża chłodnicza to wieża wykorzystywana do odprowadzania ciepła z systemu do otoczenia. Ciepło wydalane z systemu jest ciepłem odpadowym, które nie ma zastosowania w dalszym procesie. Te wieże wyglądają jak kominy, przez które wyrzucana jest chmura gazu. Ta chmura gazu to nic innego jak gaz płynu roboczego. Ciepło jest rozpraszane w postaci pary.

Basenowy wymiennik ciepła

Basenowy wymiennik ciepła przenosi ciepło ze strumienia gorącej wody do strumienia chłodniejszej wody basenowej bez ich bezpośredniego kontaktu.

Chłodnica oleju hydraulicznego

Chłodnica oleju hydraulicznego chłodzi olej hydrauliczny. Mogą być stosowane w agregatach, myjkach mechanicznych i silnikach, prawie wszędzie, gdzie używany jest olej hydrauliczny. Olej hydrauliczny wymaga chłodzenia, ponieważ bez chłodzenia olej może się zapalić z powodu wyższych temperatur i może być śmiertelny dla operatora i maszyn.

kotły

Najczęstszym zastosowaniem wymienników ciepła są kotły. Kotły wykorzystują wymienniki ciepła do podgrzewania ciekłej wody w taki sposób, że przekształca się ona w parę. W całym procesie przemiany fazowej temperatura cieczy/gazu pozostaje taka sama, co oznacza, że ​​jest to proces izotermiczny. Omówiliśmy już w powyższych sekcjach, jak wymienniki ciepła pracować w kotle.

Kurtki wodne

W płaszczach wodnych woda służy do chłodzenia lub podgrzewania spalin przepływających przez silnik. Widzimy płaszcze w silnikach rakietowych, gorące spaliny podgrzewają paliwo, a następnie paliwo jest wysyłane z powrotem do spalania. Zwiększa to wydajność spalania silnika rakietowego. W samochodach płaszcze wodne służą do chłodzenia silnika i zapobiegania nadmiernej utracie ciepła. Płaszcz wodny obniża temperaturę silnika.

Inne rodzaje wymienników ciepła

W szerszym ujęciu, typów wymienników ciepła jest znacznie więcej. Są one podane na poniższej liście-

  • Wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe
  • Płyta wymiennik ciepła
  • Płytowy i płaszczowy wymiennik ciepła
  • Adiabatyczny wymiennik ciepła z kołem
  • Żebrowany wymiennik ciepła
  • Talerz na poduszkę wymiennik ciepła