Siltummaiņa definīcija

Candela Rocío Barbisan
Ķīmijas inženieris

Tvertne zem spiediena, kurā notiek enerģijas apmaiņa starp diviem šķidrumiem, tas ir, siltuma pārnešana no augstas temperatūras zonas uz zemas temperatūras zonu. Process var būt tiešs, ja abi mediji saskaras viens ar otru, vai netiešs, ja starp tiem ir cits šķidrums.

Siltuma pārneses pamati

Lai siltuma pārnešana no vienas vides uz otru būtu efektīva, ir jābūt virzošajam spēkam, šajā gadījumā temperatūras starpību starp diviem šķidrumiem mēs saucam par virzošo spēku. Šajā ziņā enerģija tiek pārnesta no karstākas zonas uz aukstāku.

Lai gan sagaidāms, ka viss karstākās fāzes atdotais siltums tiek absorbēts vai iegūts aukstākajā fāzē, līdzsvars nav tiešs, ir siltuma zudumi.

Siltuma pārneses fenomena pamatā ir termodinamikas nulles princips, kas izskaidro veidu, kādā šķidrumi nonāk saskarē. tie sasniedz savu termisko līdzsvaru, izlīdzinot temperatūru, ja laiks un saskares laukums ir pietiekami, lai sasniegtu punktu līdzsvaru.

Tipoloģijas

Kad mēs runājam par tipoloģiju, mēs atsaucamies uz lielāko sadalījumu, kas pastāv, pamatojoties uz saskares veidu starp fāzēm. Kā mēs labi teicām, ja kontakts starp medijiem ir tiešs, tas ir, nav citas plūsmas siltuma pārnesi starp šķidrumiem, ka ir vēlams apmainīties ar enerģiju, tad tas reaģē tādā veidā taisni. Dzesēšanas torņi ir tipisks šāda veida apmaiņas gadījums, jo, piemēram, dzesēšanas ūdens vai torņa ūdens ieplūst caur augšdaļa un apakšējā daļa pret strāvu tiek inducēta gaisa strāva, lai notiek siltuma un masas pārnešana gaidāms.

No otras puses, runājot par netiešajiem apmainītājiem, mēs runājam par aprīkojumu, kam ir starpposma siltuma pārneses virsma, piemēram, cieta vai pat cita tekoši. Šajā gadījumā process notiek ar konvekciju vai vadīšanu. Lielākajā daļā siltummaiņu masas pārneses mehānismi ir: konvekcija, kad karstais šķidrums pārnes savu siltumu uz sienu caurules iekšpusē un pēc tam to pārraida no ārējās sienas uz citu saskarē esošo šķidrumu un, no otras puses, iekšējo vadītspēju caurules sienā.

Tos var klasificēt arī pēc plūsmas veida: paralēla plūsma, ja strāvas virzās vienā virzienā, pretstrāva, ja tie apmainās ar siltumu, pārvietojoties pretējos virzienos, vai šķērsplūsma, kad šķidrumi pārvietojas pa iekārtu perpendikulāri viens otram.

Tāpat ir vienas vai vairāku kārtu siltummaiņi, atkarībā no tā, cik reižu šķidrums pārvietojas siltummaiņa garumā un nonāk saskarē ar otru fāzi.

Visbeidzot, klasifikāciju var sniegt, pamatojoties uz tā ģeometriju: aptuveni mēs atrodam: cauruļu un apvalka siltummaiņus un plākšņu siltummaiņus. Pirmajā no tiem tas sastāv (kā norāda tā nosaukums) no apvalka vai korpusa un galviņām, kas tur iekšā cauruļu saišķi. Caur caurulēm cirkulē noteikts šķidrums, kas apmaina siltumu ar šķidrumu, kas cirkulē caur korpusu, appludinot to. Šķidrums var iziet cauri vienai darbībai vai vairāk nekā vienam. Šajā gadījumā tā būvniecības izmaksas ir augstas; tomēr tie var darboties ar augstu spiedienu un ir izstrādāti, pamatojoties uz nepieciešamo kontakta laukumu siltuma pārnesei, tāpēc tā izmērs var atšķirties atkarībā no vajadzībām process. Apkope ir vienkārša, lai gan caurules var būt nedaudz grūti tīrāmas, to var izdarīt ķīmiski vai mehāniski, un ir iespējams noņemt caurules turētāja plāksni, lai pārbaudītu, vai daži no tiem ir aizsērējuši viņi.

Plākšņu siltummaiņu gadījumā tie ir veidoti no vairākām plāksnēm, kuras, savstarpēji šķērsojot, cirkulē caur katru no tām dažādie apmaiņas šķidrumi. Starp plāksnēm ir gaiss. Kā gaidīts, plākšņu laukums ir daudz lielāks nekā caurules laukums, tāpēc apmaiņas jauda ir ievērojami palielināta. Kamēr cauruļu saišķi strādā pie augsta spiediena, plākšņu siltummaiņi ir ierobežoti ar spiedienu, kas nepārsniedz 25 bārus. Tos parasti izmanto pārtikas rūpniecībā, kur nepieciešama īpaša higiēna, jo to struktūras dēļ tās ir vieglāk tīrāmas un novērš sedimentāciju.