Определение за топлообменник

Кандела Росио Барбисан
Инженер-химик

Контейнер под налягане, в който се извършва обмен на енергия между две течности, т.е. пренос на топлина от зона с висока температура към зона с ниска температура. Процесът може да бъде директен, ако двете среди са в контакт една с друга, или индиректен, ако има друга течност, която стои между тях.

Основи на топлообмена

За да бъде ефективно предаването на топлина от една среда към друга, трябва да има движеща сила, в този случай ние наричаме температурната разлика между двата флуида движеща сила. В този смисъл енергията се пренася от по-горещата зона към по-студената област.

Въпреки че се очаква, че цялата топлина, отдадена от най-горещата фаза, е топлина, абсорбирана или получена от най-студената фаза, балансът не е пряк, има топлинни загуби.

Феноменът на пренос на топлина се основава на нулевия принцип на термодинамиката, който обяснява начина, по който течностите влизат в контакт те достигат термичното си равновесие, изравнявайки температурите си, ако времето и площта на контакт са достатъчно подходящи, за да достигнат точката на баланс.

Типологии

Когато говорим за типология, имаме предвид най-голямото разделение, което съществува въз основа на типа контакт между фазите. Както добре казахме, ако контактът между медиите е директен, т.е. няма друг поток пренос на топлина между флуидите, които се желаят да обменят енергия, тогава той реагира по такъв начин прав. Охладителните кули са типичен случай на този тип обмен, тъй като например охлаждащата вода или водата от кулата влиза през горната част и долната част, срещу течението, се индуцира въздушен поток, така че има пренос на топлина и маса очакван.

От друга страна, когато говорим за индиректни топлообменници, говорим за оборудване, което има междинна топлопреносна повърхност, като твърдо тяло или дори друго свободно. В този случай процесът протича с конвекция или проводимост. В повечето топлообменници механизмите за пренос на маса са чрез: конвекция, когато горещият флуид пренася топлината си към стената вътрешно на тръба и след това това го предава от външната стена към другата течност в контакт и, от друга страна, вътрешна проводимост в стената на тръбата.

Те могат също да бъдат класифицирани въз основа на вида на потока: паралелен поток, ако токовете се движат в една и съща посока, противоток, ако те обменят топлина, когато се движат в противоположни посоки или напречен поток, когато флуидите преминават през оборудването перпендикулярно един на друг.

По същия начин има еднопроходни или многопроходни топлообменници, в зависимост от това колко пъти течността изминава дължината на топлообменника и влиза в контакт с другата фаза.

И накрая, класификацията може да бъде дадена въз основа на неговата геометрия: грубо намираме: тръбни и кожухови топлообменници и пластинчати топлообменници. В първия от тях той се състои (както показва името му) от корпус или корпус и глави, които държат снопа от тръби вътре. През тръбите циркулира определена течност, която обменя топлина с течността, която циркулира през корпуса, наводнявайки го. Течността може да премине през една стъпка или може да премине през повече от една. В този случай неговата строителна цена е висока; въпреки това те могат да работят при високи налягания и са проектирани въз основа на необходимата контактна площ за пренос на топлина, така че размерът му може да варира според нуждите на процес. Поддръжката е проста, въпреки че тръбите може да са малко трудни за почистване, това може да се направи химически или механично и е възможно да се премахне плочата на държача на тръбата за проверка на запушването на някои от те.

В случая на пластинчатите топлообменници, те се състоят от няколко пластини, които, разпръснати, циркулират през всяка от тях различните обменни течности. Между плочите има въздух. Както се очаква, площта на плочите е много по-голяма от площта на тръбата, така че обменният капацитет е значително увеличен. Докато тръбните снопове работят при високо налягане, пластинчатите топлообменници са ограничени до налягане не по-високо от 25 бара. Обикновено се използват в хранително-вкусовата промишленост, където се изискват изключителни грижи за хигиената, тъй като поради структурата си се почистват по-лесно и предотвратяват утаяването.