Definisjon av varmeveksler

Candela Rocío Barbisan
Kjemisk ingeniør

Beholder under trykk hvor det skjer en utveksling av energi mellom to væsker, det vil si en overføring av varme fra en sone med høy temperatur til en sone med lav temperatur. Prosessen kan være direkte, hvis de to mediene er i kontakt med hverandre, eller indirekte hvis det er en annen væske som står mellom dem.

Grunnleggende om varmeoverføring

For at varmeoverføringen fra et medium til et annet skal være effektiv, må det være en drivkraft, i dette tilfellet kaller vi temperaturforskjellen mellom de to væskene drivkraften. I denne forstand overføres energi fra det varmere området til det kaldere området.

Selv om det forventes at all varmen som gis fra den varmeste fasen er varmeabsorbert eller oppnådd av den kaldeste fasen, er balansen ikke direkte, det er varmetap.

Fenomenet varmeoverføring er basert på nullprinsippet for termodynamikk, som forklarer måten væsker kommer i kontakt på de når sin termiske likevekt, utjevner temperaturen hvis tiden og kontaktområdet er tilstrekkelig nok til å nå punktet balansere.

Typologier

Når vi snakker om typologi, viser vi til den største inndelingen som finnes basert på type kontakt mellom faser. Som vi godt sa, hvis kontakten mellom media er direkte, det vil si at det ikke er noen annen flyt av varmeoverføring mellom væskene at det er ønskelig å utveksle energi, da reagerer den på en slik måte rett. Kjøletårn er et typisk tilfelle av denne typen utveksling, siden for eksempel kjølevann eller tårnvann kommer inn gjennom øvre del og ved nedre del mot strømmen induseres en luftstrøm slik at det skjer overføring av varme og masse forventet.

På den annen side, når vi refererer til indirekte vekslere, snakker vi om utstyr som har en mellomliggende varmeoverføringsoverflate, slik som et fast stoff eller til og med en annen flytende. I dette tilfellet skjer prosessen med konveksjon eller ledning. I de fleste varmevekslere er masseoverføringsmekanismene ved: konveksjon, når den varme væsken overfører varmen til veggen internt i et rør og så overfører dette det fra ytterveggen til det andre fluidet i kontakt og på den annen side intern ledning i rørveggen.

De kan også klassifiseres basert på typen strømning: parallellstrøm, hvis strømmene går i samme retning, motstrøm, hvis de utveksler varme når de reiser i motsatte retninger eller kryssstrøm når væskene beveger seg gjennom utstyret vinkelrett på hverandre.

Likeledes finnes det enkelt-pass eller multi-pass vekslere, avhengig av hvor mange ganger væsken beveger seg langs veksleren og kommer i kontakt med den andre fasen.

Til slutt kan klassifiseringen gis basert på dens geometri: grovt sett finner vi: rør- og skallvarmevekslere og platevarmevekslere. I den første av dem består den (som navnet indikerer) av et hylster eller hylster og hoder som holder bunten med rør inne. Gjennom rørene sirkulerer en viss væske som utveksler varme med væsken som sirkulerer gjennom foringsrøret, og oversvømmer den. Væsken kan gå gjennom et enkelt trinn eller det kan gå gjennom mer enn ett. I dette tilfellet er byggekostnadene høye; de kan imidlertid operere ved høyt trykk og er utformet basert på nødvendig kontaktflate for varmeoverføring, slik at størrelsen kan variere i henhold til behovene til prosess. Vedlikeholdet er enkelt, selv om rørene kan være noe vanskelige å rengjøre, kan dette gjøres kjemisk eller mekanisk og det er mulig å fjerne rørholderplaten for tilstopping av noen av de.

Når det gjelder platevarmevekslere, er de bygd opp av flere plater som, ispedd, sirkulerer gjennom hver av dem de forskjellige vekslingsvæskene. Mellom platene er det luft. Som forventet er arealet av platene mye større enn arealet til et rør, så utvekslingskapasiteten økes kraftig. Mens rørbunter fungerer ved høyt trykk, er platevarmevekslere begrenset til trykk som ikke er større enn 25 bar. De brukes vanligvis i næringsmiddelindustrien, hvor ekstrem hygiene er nødvendig, siden de på grunn av strukturen er lettere å rengjøre og forhindrer sedimentering.