Виды и устройство теплообменника

Теплообменник – это оборудование, предназначенное для эффективной передачи тепла от одной среды к другой. Устройство теплообменника обеспечивает разделение между средами, которое выполнено сплошной стенкой для обеспечения того, чтобы не происходило смешивания или прямого контакта.

Области применения

Теплообменники имеют различные области применения в холодильной технике, отоплении помещений, электростанциях, кондиционировании воздуха, нефтеперерабатывающих заводах, а также очистке сточных вод и др.

Классическим примером устройства теплообменника является двигатель внутреннего сгорания, где циркулирующая жидкость называется охлаждающей жидкостью двигателя.

Принцип работы теплообменника, но только с воздухом используют морозильные камеры, кастрюли с кожухом, воздухонагреватели, духовки, плиты и другие области пищевой промышленности.

В нефтяной промышленности эти устройства используются для пробоя эмульсии между нефтью и водой, охлаждения газов, вытекающих из процесса сжатия, конденсации и нагрева смеси в башню дистилляции.

Все теплообменники выполняют сходную функцию, которая заключается в передаче тепла от одной среды к другой. Однако выполнение этой функции происходит несколькими различными способами.

Типы устройств теплообмена

Обычно используются два типа устройств теплообменников: пластинчатый/ребристый и кожухотрубный.

Пластинчатый теплообменник

Пластинчатый теплообменник

Пластинчатые/ребристые теплообменники состоят из нескольких тонких металлических пластин, имеющих большую площадь поверхности, что связано с возможностью быстрого способа обмена теплом.

Купить пластинчатый теплообменник можно на специализированных сайтах которые занимаются поставкой этой оригинальной продукции, отвечающей всем современным требованиям.

В кожухотрубных теплообменниках поток одной жидкости протекает через группу металлических труб, в то время как поток второй жидкости протекает через оболочку, которая герметизирована и окружает их. Поток жидкостей может протекать под прямым углом, и это называется поперечным потоком.

Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубный теплообменник

Использование отработанного тепла

Во всех теплообменниках как из-за ограничений, связанных с термодинамическими свойствами оборудования и процессов, так и из-за неэффективности оборудования происходят потери отработанного тепла. Тепло, которое идет в отходы, может быть использовано через средство рекуперации тепла. Отработанное тепло, получаемое за счет рекуперации, может быть использовано различными способами. Например, чтобы обеспечить улучшенный климат-контроль и освежить воздух, в то же время экономя энергию за счет снижения требований к охлаждению и нагреву.

Общая концепция рекуперации тепла заключается в механической вентиляции, где вентилятор рекуперации тепла используется вместе с воздушным теплообменом. В этом случае используется принцип противоточного теплообмена между исходящим и входящим потоками воздуха.

При рекуперации отработанное тепло также может использоваться при возврате воздуха в рекуператоры, вращении теплообменников, а также в тепловых насосах.

Параметры обмена тепловой энергией

Основным параметром обмена тепловой энергией является коэффициент теплопередачи теплоносителя.
Это согласуется с данными о том, что чем ниже средняя температура горячей жидкости, тем ниже и коэффициент теплопередачи. Это происходит потому, что если температура горячей жидкости в теплообменнике низкая, то тепло, поглощаемое холодной жидкостью, будет небольшим, так что коэффициент теплопередачи будет низким и наоборот.

Можно утверждать, что чем выше температура поступающей горячей жидкости, тем больше получается тепловой энергии. В соответствии с теорией, величина тепловой нагрузки и устройство теплообменника получается из величины массового расхода и разности температур.

При проектировании теплообменного оборудования для определения количества передаваемой энергии применяются принципы теплопередачи. Это играет важную роль в определении эффективности работы оборудования и условий, необходимых для его регулирования.

Несомненно, выбор жидкости, которая проходит через трубы и корпус должны соответствовать оптимальным условиям процесса, как с точки зрения затрат, простоты конструкции так и обслуживания.

Отложение и накопление продуктов коррозии, микроорганизмов, неорганических частиц и макромолекул на поверхности оборудования передачи тепла, вызывают увеличение сопротивления теплопередачи и снижает с течением времени производительность тепловых и гидравлических свойств этого оборудования.