Definition av värmeväxlare

Candela Rocío Barbisan
Kemi ingenjör

Behållare under tryck där ett utbyte av energi mellan två vätskor sker, det vill säga en överföring av värme från en zon med hög temperatur till en zon med låg temperatur. Processen kan vara direkt, om de två medierna är i kontakt med varandra, eller indirekt om det finns en annan vätska som står mellan dem.

Grunderna för värmeöverföring

För att överföringen av värme från ett medium till ett annat ska vara effektiv måste det finnas en drivkraft, i detta fall kallar vi temperaturskillnaden mellan de två vätskorna för drivkraften. I denna mening överförs energi från det varmare området till det kallare området.

Även om det förväntas att all värme som avges av den varmaste fasen är värmeabsorberad eller vunnits av den kallaste fasen, är balansen inte direkt, det finns värmeförluster.

Fenomenet värmeöverföring är baserat på termodynamikens nollprincip, som förklarar hur vätskor kommer i kontakt de når sin termiska jämvikt och utjämnar sina temperaturer om tiden och kontaktytan är tillräcklig för att nå punkten för balans.

Typologier

När vi pratar typologi avser vi den största uppdelningen som finns utifrån typen av kontakt mellan faser. Som vi väl sa, om kontakten mellan media är direkt, det vill säga, det finns inget annat flöde av värmeöverföring mellan vätskorna att man önskar utbyta energi, då reagerar den på ett sådant sätt hetero. Kyltorn är ett typiskt fall av denna typ av utbyte, eftersom till exempel kylvatten eller tornvatten kommer in genom övre delen och i den nedre delen mot strömmen induceras en luftström så att det sker överföring av värme och massa förväntas.

Å andra sidan, när vi hänvisar till indirekta växlare, talar vi om utrustning som har en mellanliggande värmeöverföringsyta, såsom en fast eller till och med en annan flytande. I detta fall sker processen med konvektion eller ledning. I de flesta värmeväxlare är massöverföringsmekanismerna genom: konvektion, när den heta vätskan överför sin värme till väggen internt i ett rör och sedan överför detta det från ytterväggen till den andra vätskan i kontakt och å andra sidan inre ledning i rörväggen.

De kan också klassificeras baserat på typen av flöde: parallellt flöde, om strömmarna går i samma riktning, motström, om de utbyter värme när de färdas i motsatta riktningar eller korsflöde när vätskorna färdas genom utrustningen vinkelrätt mot varandra.

Likaså finns det en-pass eller flerpass växlare, beroende på hur många gånger vätskan färdas längs växlarens längd och kommer i kontakt med den andra fasen.

Slutligen kan klassificeringen ges utifrån dess geometri: grovt sett finner vi: rör- och skalvärmeväxlare och plattvärmeväxlare. I den första av dem består den (som namnet indikerar) av ett hölje eller hölje och huvuden som håller bunten med rör inuti. Genom rören cirkulerar en viss vätska som utbyter värme med vätskan som cirkulerar genom höljet och svämmar över det. Vätskan kan gå igenom ett enda steg eller den kan gå igenom mer än ett. I detta fall är dess byggkostnad hög; de kan dock arbeta vid höga tryck och är utformade utifrån den nödvändiga kontaktytan för värmeöverföring, så dess storlek kan variera beroende på behoven hos bearbeta. Underhållet är enkelt, även om rören kan vara något svåra att rengöra, kan detta göras kemiskt eller mekaniskt och det är möjligt att ta bort rörhållarplattan för igensättningskontroll av några av de.

När det gäller plattvärmeväxlare är de uppbyggda av flera plattor som var och en cirkulerar de olika utbytesvätskorna genom var och en av dem. Mellan plattorna finns det luft. Som förväntat är plattornas yta mycket större än ytan på ett rör, så utbyteskapaciteten ökar kraftigt. Medan rörbuntar arbetar vid höga tryck, är plattvärmeväxlare begränsade till tryck som inte överstiger 25 bar. De används vanligtvis inom livsmedelsindustrin, där extrem hygien krävs, eftersom de på grund av sin struktur är lättare att rengöra och förhindrar sedimentering.