Proces przekazywania ciepła nazywany jest wymianą ciepła. Aparatami, w których zachodzi ten proces są wymienniki ciepła. Jeżeli w procesie biorą udział dwa czynniki oddzielone od siebie przegrodą – są to rekuperatory powierzchniowe. Proces mieszania ciepłego i zimnego strumienia poprzez kontakt – wymiennik ciepła jest mieszającym wymiennikiem.
Do czego potrzebny jest wymiennik ciepła?
Przykładem urządzenia mieszającego jest wieża chłodnicza. Gazy spalinowe oddają ciepło wodzie rozpylanej z dysz. W aparatach, w których dwa czynniki płyną w oddzielnych obiegach, ciepło przekazywane jest przez ściankę, powierzchnię.
Oznaką wymiennika ciepła jest rozwinięta powierzchnia i zasilanie obu systemów. Może to być para-woda, woda przeciw zamarzaniu lub woda-woda. Zamiast wody w procesie stosuje się roztwór chemiczny, zamiast pary wodnej – podgrzane gazy.
Zastosowanie wymienników ciepła pozwala na:
- Wykorzystanie ciepła odpadowego przy wytwarzaniu energii elektrycznej.
- Do przeprowadzania procesów chemicznych w sposób precyzyjny, utrzymując temperaturę za pomocą wymienników ciepła.
- Wykorzystanie ciepła wtórnego z nośnika energii do użytku domowego.
- Utrzymywać temperaturę czynnika grzewczego dla domowych instalacji grzewczych w granicach parametrów normatywnych.
Zasada działania wymiennika ciepła
Zasada działania powierzchniowych wymienników ciepła jest bardzo prosta. Odizolowane od siebie nośnik ciepła i odbiornik ciepła przekazują sobie wzajemnie ciepło poprzez znajdujący się między nimi materiał. W zależności od konstrukcji może to być rura lub płyta. Do tego celu stosowane są materiały przewodzące ciepło, takie jak stal nierdzewna, stopy i inne materiały. Dzięki temu czynnik przepływający przez wymiennik ciepła oddaje ciepło czynnikowi chłodniczemu, nie mając z nim kontaktu. Podstawową zasadą działania wymienników powierzchniowych jest to, że media nie stykają się, czyli nie mieszają.
Rodzaje powierzchniowych wymienników ciepła
Najprostszy wymiennik ciepła typu rura w rurze. Zimny przewód z wodą przechodzi przez rurę o większym przekroju, która jest wypełniona gorącym medium. W ten sposób powierzchnia dętki nagrzewa się i przekazuje ciepło do wody. Tak właśnie działają kotły grzewcze. Jeśli jest wiele rur i są one połączone w wiązkę, otrzymujemy wymiennik płaszczowo-rurowy. Aparaty z wiązką rur zabezpieczoną na końcach kratami są powszechne w przemyśle i są stosowane do uzdatniania wody w gospodarstwach domowych.
Sprawdź też: Jak uszczelnić rury, aby nie ciekła woda.
Skręcane wymienniki ciepła są wężownicami zwiniętymi w obudowie. Przestrzeń międzyrurowa jest wypełniona innym przepływem. Aparat jest używany przy wysokim ciśnieniu jednego z czynników. Dwu Rurowe wymienniki ciepła są stosowane do wymiany ciepła w fazach gaz-ciecz. Aparaty mogą pracować pod ciśnieniem z wysoką wymianą ciepła.