Soojusvaheti määratlus

Candela Rocío Barbisan
Keemiainsener

Rõhu all olev mahuti, milles toimub energiavahetus kahe vedeliku vahel, st soojuse ülekandmine kõrge temperatuuriga tsoonist madala temperatuuriga tsooni. Protsess võib olla otsene, kui kaks meediumit on üksteisega kontaktis, või kaudne, kui nende vahel on mõni muu vedelik.

Soojusülekande põhialused

Selleks, et soojuse ülekandmine ühest keskkonnast teise oleks efektiivne, peab olema liikumapanev jõud, antud juhul nimetame liikumapanevaks jõuks kahe vedeliku temperatuuride erinevust. Selles mõttes kantakse energia kuumemast alast külmemasse piirkonda.

Kuigi eeldatakse, et kogu kuumimast faasist loobutud soojus neeldub või saab kõige külmema faasi poolt kätte, ei ole tasakaal otsene, esineb soojuskaod.

Soojusülekande nähtus põhineb termodünaamika nullprintsiibil, mis selgitab vedelike kokkupuuteviisi nad saavutavad oma termilise tasakaalu, võrdsustades nende temperatuuri, kui kokkupuuteaeg ja -ala on piisavad, et jõuda punktini. tasakaalu.

Tüpoloogiad

Kui me räägime tüpoloogiast, siis viitame suurimale jaotusele, mis faasidevahelise kontakti tüübi alusel eksisteerib. Nagu me hästi ütlesime, kui meedia kontakt on otsene, siis pole muud voolu soojusülekanne vedelike vahel, et soovitakse energiat vahetada, siis see reageerib nii sirge. Jahutustornid on seda tüüpi vahetuse tüüpilised juhtumid, kuna näiteks jahutusvesi või torni vesi siseneb läbi ülemine osa ja alumine osa voolu vastu indutseeritakse õhuvool, nii et toimub soojuse ja massi ülekanne oodatud.

Teisest küljest, kui viitame kaudsetele soojusvahetitele, räägime seadmetest, millel on vahepealne soojusülekande pind, näiteks tahke või isegi mõni muu ladus. Sel juhul toimub protsess konvektsiooni või juhtivusega. Enamikus soojusvahetites toimivad massiülekande mehhanismid konvektsiooni teel, kui kuum vedelik kannab oma soojust seinale toru sisemine ja seejärel edastab see selle välisseinast teisele kokkupuutel olevale vedelikule ja teisest küljest sisemise juhtivuse toru seinas.

Neid saab liigitada ka voolu tüübi järgi: paralleelvool, kui voolud liiguvad samas suunas, vastuvool, kui need vahetavad soojust vastassuundades sõites või ristvoolu, kui vedelikud liiguvad läbi seadme üksteisega risti.

Samuti on olemas ühe- või mitmekäigulised soojusvahetid, olenevalt sellest, mitu korda vedelik läbib soojusvaheti pikkust ja puutub kokku teise faasiga.

Lõpuks võib klassifikatsiooni anda selle geomeetria alusel: ligikaudu leiame: toru- ja kestasoojusvahetid ning plaatsoojusvahetid. Neist esimeses koosneb see (nagu nimigi ütleb) korpusest või korpusest ja peadest, mis hoiavad torukimpu sees. Torude kaudu ringleb teatud vedelik, mis vahetab soojust vedelikuga, mis ringleb läbi korpuse, ujutades selle üle. Vedelik võib läbida ühe etapi või läbida rohkem kui ühe etapi. Sel juhul on selle ehitusmaksumus kõrge; kuid need võivad töötada kõrgel rõhul ja on kavandatud vajaliku kontaktpinna alusel soojusülekande jaoks, nii et selle suurus võib varieeruda vastavalt vajadustele protsessi. Hooldus on lihtne, kuigi torusid võib olla mõnevõrra raske puhastada, saab seda teha keemiliselt või mehaaniliselt ning mõne ummistuse kontrollimiseks on võimalik eemaldada toruhoidikplaat nad.

Plaatsoojusvahetite puhul koosnevad need mitmest plaadist, mille vahel tsirkuleerivad erinevad vahetusvedelikud nende vahel. Plaatide vahel on õhk. Ootuspäraselt on plaatide pindala palju suurem kui toru pindala, seega suureneb vahetusvõime oluliselt. Kui torukimbud töötavad kõrgel rõhul, on plaatsoojusvahetite rõhk piiratud 25 baariga. Tavaliselt kasutatakse neid toiduainetööstuses, kus on vaja äärmist hügieenilist hoolt, kuna tänu oma struktuurile on neid kergem puhastada ja vältida settimist.