열교환기의 정의

칸델라 로시오 바르비산
화학 공학 기술자

두 유체 사이의 에너지 교환, 즉 고온 영역에서 저온 영역으로 열이 전달되는 압력을 받는 용기. 이 과정은 두 매체가 서로 접촉하는 경우 직접적일 수 있고, 두 매체 사이에 다른 유체가 있는 경우 간접적일 수 있습니다.

열 전달의 기초

한 매체에서 다른 매체로 열이 효율적으로 전달되려면 구동력이 있어야 합니다. 이 경우 두 유체 사이의 온도 차이를 구동력이라고 합니다. 이런 의미에서 에너지는 더 뜨거운 영역에서 더 차가운 영역으로 전달됩니다.

가장 뜨거운 단계에서 방출되는 모든 열은 가장 차가운 단계에서 열을 흡수하거나 얻을 것으로 예상되지만 균형은 직접적이지 않으며 열 손실이 있습니다.

열전달 현상은 유체가 접촉하는 방식을 설명하는 열역학 영의 원리를 기반으로 합니다. 접촉 시간과 면적이 다음 지점에 도달하기에 충분할 경우 열 평형에 도달하여 온도를 균등화합니다. 균형.

유형학

유형학에 대해 이야기할 때 위상 간의 접촉 유형에 따라 존재하는 가장 큰 구분을 말합니다. 우리가 잘 말했듯이 미디어 간의 접촉이 직접적이라면, 즉 다른 흐름은 없습니다. 에너지 교환이 필요한 유체 사이의 열 전달, 그러면 다음과 같은 방식으로 반응합니다. 똑바로. 냉각탑은 이러한 유형의 교환의 전형적인 경우입니다. 예를 들어 냉각수나 탑의 물이 상부와 하부에서 전류에 대해 기류가 유도되어 열과 질량이 전달됩니다. 예상되는.

반면에 간접 교환기를 언급할 때는 다음과 같은 장비에 대해 이야기합니다. 고체 또는 다른 것과 같은 중간 열 전달 표면 유창한. 이 경우 프로세스는 대류 또는 전도로 발생합니다. 대부분의 교환기에서 물질 전달 메커니즘은 다음과 같습니다. 뜨거운 유체가 열을 벽으로 전달할 때 대류 이것은 외부 벽에서 접촉하는 다른 유체로 전달하고 다른 한편으로는 튜브 벽의 내부 전도입니다.

또한 흐름의 유형에 따라 분류할 수 있습니다: 병렬 흐름, 전류가 같은 방향으로 이동하는 경우 역류, 반대 방향으로 이동할 때 열을 교환하거나 유체가 서로 수직으로 장비를 통해 이동할 때 교차 흐름인 경우.

마찬가지로 유체가 교환기의 길이를 이동하고 다른 단계와 접촉하는 횟수에 따라 단일 패스 또는 다중 패스 교환기가 있습니다.

마지막으로 분류는 기하학적 구조에 따라 주어질 수 있습니다. 대략 우리는 튜브 및 쉘 열교환기와 판형 열교환기를 찾습니다. 그 중 첫 번째는 (이름에서 알 수 있듯이) 케이싱 또는 케이싱과 내부에 튜브 묶음을 고정하는 헤드로 구성됩니다. 튜브를 통해 케이싱을 통해 순환하는 유체와 열을 교환하는 특정 유체가 순환하여 범람합니다. 액체는 한 단계를 거칠 수도 있고 한 단계 이상을 거칠 수도 있습니다. 이 경우 건설 비용이 많이 듭니다. 그러나 고압에서 작동할 수 있으며 필요한 접촉 영역을 기반으로 설계되었습니다. 열 전달을 위해 크기가 필요에 따라 달라질 수 있습니다. 프로세스. 튜브를 청소하기가 다소 어려울 수 있지만 유지 관리가 간단합니다. 화학적 또는 기계적으로 일부 막힘 검사를 위해 튜브 홀더 플레이트를 제거할 수 있습니다. 그들.

판형 열교환기의 경우 여러 개의 판으로 구성되어 있으며 서로 다른 교환 유체가 각 판을 통해 순환합니다. 판 사이에는 공기가 있습니다. 예상대로 플레이트의 면적이 튜브의 면적보다 훨씬 크기 때문에 교환 용량이 크게 증가합니다. 튜브 번들은 고압에서 작동하지만 판형 열교환기는 25bar 이하의 압력으로 제한됩니다. 그들은 일반적으로 구조상 청소가 더 쉽고 침전을 방지하기 때문에 극도의 위생 관리가 필요한 식품 산업에서 사용됩니다.