Дефиниција измењивача топлоте

Цандела Роцио Барбисан
Хемијски инжењер

Посуда под притиском у којој се дешава размена енергије између два флуида, односно пренос топлоте из зоне високе температуре у зону ниске температуре. Процес може бити директан, ако су два медија у контакту један са другим, или индиректан ако постоји још једна течност која стоји између њих.

Основи преноса топлоте

Да би пренос топлоте из једног медијума у ​​други био ефикасан, мора постојати покретачка сила, у овом случају, температурну разлику између два флуида називамо покретачком силом. У том смислу, енергија се преноси из топлијег подручја у хладније подручје.

Иако се очекује да сва топлота коју је предала најтоплија фаза буде топлота апсорбована или добијена најхладнијом фазом, биланс није директан, постоје топлотни губици.

Феномен преноса топлоте заснива се на нултом принципу термодинамике, који објашњава начин на који течности долазе у контакт достижу своју топлотну равнотежу, изједначујући своје температуре ако су време и површина контакта довољни да достигну тачку баланс.

Типологије

Када говоримо о типологији, мислимо на највећу поделу која постоји на основу врсте контакта између фаза. Као што смо добро рекли, ако је контакт медија директан, односно нема другог тока пренос топлоте између флуида за коју се жели размењивати енергију, онда он реагује на такав начин равно. Расхладни торњеви су типичан случај ове врсте размене, јер, на пример, расхладна вода или вода из торња улази кроз горњи део, а доњи део против струје индукује се ваздушна струја тако да долази до преноса топлоте и масе очекиван.

С друге стране, када говоримо о индиректним измењивачима, говоримо о опреми која има средњу површину за пренос топлоте, као што је чврста или чак друга течно. У овом случају, процес се јавља са конвекцијом или проводношћу. У већини измењивача, механизми преноса масе су: конвекцијом, када врући флуид преноси своју топлоту на зид унутрашњег дела цеви, а затим га преноси са спољашњег зида на другу течност у контакту и, с друге стране, унутрашњу проводљивост у зиду цеви.

Такође се могу класификовати на основу типа тока: паралелни ток, ако струје путују у истом смеру, противструјни, ако размењују топлоту када путују у супротним смеровима или попречни ток када течности путују кроз опрему управно једна на другу.

Исто тако, постоје измењивачи са једним или више пролаза, у зависности од тога колико пута флуид пређе дужину измењивача и дође у контакт са другом фазом.

Коначно, класификација се може дати на основу њене геометрије: отприлике налазимо: цевне и љуске измењиваче топлоте и плочасте измењиваче топлоте. У првом од њих, састоји се (као што му име каже) од кућишта или кућишта и глава које држе сноп цеви унутра. Кроз цеви циркулише одређени флуид који размењује топлоту са флуидом који циркулише кроз кућиште, преплављујући га. Течност може проћи кроз један корак или може проћи кроз више од једног. У овом случају, његова цена изградње је висока; међутим, они могу да раде на високим притисцима и пројектовани су на основу неопходног контактног подручја за пренос топлоте, тако да његова величина може варирати у складу са потребама процес. Одржавање је једноставно, иако ће цеви бити помало тешке за чишћење, то се може урадити хемијски или механички и могуће је уклонити плочу држача цеви ради прегледа зачепљења неких од они.

У случају плочастих измењивача топлоте, они се састоје од неколико плоча које, испреплетене, циркулишу кроз сваку од њих различите измењивачке течности. Између плоча је ваздух. Као што се и очекивало, површина плоча је много већа од површине цеви, тако да је капацитет размене знатно повећан. Док снопови цеви раде на високим притисцима, плочасти размењивачи топлоте су ограничени на притиске не веће од 25 бара. Углавном се користе у прехрамбеној индустрији, где је потребна изузетна хигијенска брига, јер се због своје структуре лакше чисте и спречавају таложење.