Definiția Heat Exchanger

Candela Rocío Barbisan
Inginer chimist

Recipient sub presiune în care are loc un schimb de energie între două fluide, adică un transfer de căldură dintr-o zonă de temperatură ridicată într-o zonă de temperatură scăzută. Procesul poate fi direct, dacă cele două medii sunt în contact unul cu celălalt, sau indirect dacă există un alt fluid care stă între ele.

Fundamentele transferului de căldură

Pentru ca transferul de căldură de la un mediu la altul să fie eficient, trebuie să existe o forță motrice, în acest caz, numim diferența de temperatură dintre cele două fluide forță motrice. În acest sens, energia este transferată din zona mai fierbinte în zona mai rece.

Desi se asteapta ca toata caldura cedata de faza cea mai fierbinte sa fie caldura absorbita sau castigata de faza cea mai rece, echilibrul nu este direct, existand pierderi de caldura.

Fenomenul de transfer de căldură se bazează pe principiul zero al termodinamicii, care explică modul în care fluidele intră în contact. își ating echilibrul termic, egalându-și temperaturile dacă timpul și zona de contact sunt suficient de adecvate pentru a ajunge la punctul de echilibru.

Tipologii

Când vorbim de tipologie, ne referim la cea mai mare diviziune care există în funcție de tipul de contact dintre faze. După cum am spus bine, dacă contactul dintre mass-media este direct, adică nu există un alt flux de transfer de căldură între fluide pe care se dorește să facă schimb de energie, apoi răspunde în așa fel Drept. Turnurile de răcire sunt un caz tipic al acestui tip de schimb, deoarece, de exemplu, apa de răcire sau apa din turn intră prin partea superioară și, prin partea inferioară, împotriva curentului, se induce un curent de aer astfel încât să existe transfer de căldură și masă așteptat.

Pe de altă parte, când ne referim la schimbătoare indirecte, vorbim de echipamente care au o suprafață intermediară de transfer de căldură, cum ar fi un solid sau chiar altul fluent. În acest caz, procesul are loc cu convecție sau conducție. În majoritatea schimbătoarelor, mecanismele de transfer de masă sunt prin: convecție, când fluidul fierbinte își transferă căldura pe perete interiorul unui tub și apoi acesta îl transmite de la peretele extern la celălalt fluid în contact și, pe de altă parte, conducerea internă în peretele tubului.

De asemenea, pot fi clasificate în funcție de tipul de curgere: curgere paralelă, dacă curenții se deplasează în aceeași direcție, contracurent, dacă schimbă căldură atunci când se deplasează în direcții opuse sau, flux încrucișat atunci când fluidele se deplasează prin echipament perpendicular unul pe celălalt.

La fel, există schimbătoare cu o singură trecere sau cu mai multe treceri, în funcție de câte ori parcurge fluidul pe lungimea schimbătorului și intră în contact cu cealaltă fază.

În sfârșit, clasificarea poate fi dată pe baza geometriei sale: în general găsim: schimbătoare de căldură cu tuburi și manta și schimbătoare de căldură cu plăci. În primul dintre ele, este alcătuit (după cum indică și numele) dintr-o carcasă sau carcasă și capete care țin mănunchiul de tuburi în interior. Prin tuburi circulă un anumit fluid care face schimb de căldură cu fluidul care circulă prin carcasă, inundându-l. Fluidul poate trece printr-o singură etapă sau poate trece prin mai multe. În acest caz, costul său de construcție este mare; cu toate acestea, ele pot funcționa la presiuni mari și sunt proiectate pe baza zonei de contact necesare pentru transferul de căldură, astfel încât dimensiunea acestuia poate varia în funcție de nevoile proces. Întreținerea este simplă, deși tuburile pot fi oarecum dificil de curățat, acest lucru se poate face chimic sau mecanic și este posibilă îndepărtarea plăcii suport pentru tub pentru verificarea înfundarii unora dintre ei.

În cazul schimbătoarelor de căldură cu plăci, acestea sunt formate din mai multe plăci care, intercalate, circulă prin fiecare dintre ele diferitele fluide de schimb. Între plăci este aer. După cum era de așteptat, aria plăcilor este mult mai mare decât aria unui tub, astfel încât capacitatea de schimb este mult crescută. În timp ce fasciculele de tuburi funcționează la presiuni ridicate, schimbătoarele de căldură cu plăci sunt limitate la presiuni nu mai mari de 25 bar. Sunt utilizate în general în industria alimentară, unde este necesară îngrijire extremă de igienă, deoarece datorită structurii lor sunt mai ușor de curățat și previn sedimentarea.