Definicja wymiennika ciepła

Candela Rocío Barbisan
Inżynier chemiczny

Zbiornik znajdujący się pod ciśnieniem, w którym zachodzi wymiana energii między dwoma płynami, czyli przenoszenie ciepła ze strefy o wysokiej temperaturze do strefy o niskiej temperaturze. Proces może być bezpośredni, jeśli oba media stykają się ze sobą, lub pośredni, jeśli między nimi znajduje się inny płyn.

Podstawy wymiany ciepła

Aby transfer ciepła z jednego ośrodka do drugiego był skuteczny, musi istnieć siła napędowa, w tym przypadku nazywamy różnicę temperatur między dwoma płynami siłą napędową. W tym sensie energia jest przenoszona z cieplejszego obszaru do zimniejszego.

Chociaż oczekuje się, że całe ciepło oddane przez najgorętszą fazę zostanie pochłonięte lub odebrane przez najchłodniejszą fazę, równowaga nie jest bezpośrednia, występują straty ciepła.

Zjawisko wymiany ciepła opiera się na zerowej zasadzie termodynamiki, która wyjaśnia sposób, w jaki płyny stykają się osiągają swoją równowagę termiczną, wyrównując swoje temperatury, jeśli czas i powierzchnia kontaktu są wystarczające do osiągnięcia punktu balansować.

Typologie

Kiedy mówimy o typologii, odnosimy się do największego podziału, jaki istnieje w oparciu o rodzaj kontaktu między fazami. Jak dobrze powiedzieliśmy, jeśli kontakt między mediami jest bezpośredni, to znaczy nie ma innego przepływu wymiany ciepła między płynami, że pożądana jest wymiana energii, wtedy reaguje w taki sposób prosty. Typowym przypadkiem tego typu wymiany są wieże chłodnicze, ponieważ np. część górna, a część dolna pod prąd, indukowany jest prąd powietrza, dzięki czemu następuje przenoszenie ciepła i masy oczekiwany.

Z drugiej strony, kiedy mówimy o wymiennikach pośrednich, mówimy o sprzęcie, który ma pośrednia powierzchnia wymiany ciepła, taka jak ciało stałe lub nawet inna biegły. W tym przypadku proces zachodzi z konwekcją lub przewodzeniem. W większości wymienników mechanizmami przenoszenia masy są: konwekcja, kiedy gorący płyn oddaje swoje ciepło ściance wewnątrz rury, a następnie przenosi je ze ściany zewnętrznej do innego stykającego się płynu, az drugiej strony przewodnictwo wewnętrzne w ściance rury.

Można je również podzielić ze względu na rodzaj przepływu: przepływ równoległy, jeśli prądy płyną w tym samym kierunku, przeciwprąd, jeśli wymieniają ciepło podczas przemieszczania się w przeciwnych kierunkach lub przepływ krzyżowy, gdy płyny przepływają przez sprzęt prostopadle do siebie.

Podobnie istnieją wymienniki jednoprzebiegowe lub wieloprzebiegowe, w zależności od tego, ile razy płyn pokonuje długość wymiennika i styka się z drugą fazą.

Wreszcie, klasyfikację można podać na podstawie jego geometrii: z grubsza znajdujemy: rurowe i płaszczowe wymienniki ciepła oraz płytowe wymienniki ciepła. W pierwszym z nich składa się (jak sama nazwa wskazuje) z osłony lub osłony oraz głowic utrzymujących w środku wiązkę rurek. Przez rurki krąży pewien płyn, który wymienia ciepło z płynem krążącym w obudowie, zalewając ją. Płyn może przejść przez jeden etap lub więcej niż jeden. W tym przypadku koszt jego budowy jest wysoki; mogą jednak pracować pod wysokim ciśnieniem i są zaprojektowane w oparciu o niezbędną powierzchnię styku do wymiany ciepła, więc jego rozmiar może się różnić w zależności od potrzeb proces. Konserwacja jest prosta, chociaż czyszczenie rur może być nieco trudne, ale można to zrobić chemicznie lub mechanicznie i możliwe jest zdjęcie płytki uchwytu rurki w celu sprawdzenia zatkania niektórych z nich Oni.

W przypadku płytowych wymienników ciepła składają się one z kilku płyt, które przeplatają się, przez każdą z nich krążą różne płyny wymienne. Między płytami jest powietrze. Zgodnie z oczekiwaniami powierzchnia płytek jest znacznie większa niż powierzchnia rury, więc zdolność wymiany jest znacznie zwiększona. Podczas gdy wiązki rur pracują przy wysokich ciśnieniach, płytowe wymienniki ciepła są ograniczone do ciśnień nie większych niż 25 barów. Powszechnie stosowane są w przemyśle spożywczym, gdzie wymagana jest najwyższa dbałość o higienę, ponieważ dzięki swojej budowie są łatwiejsze w czyszczeniu i zapobiegają sedymentacji.