Mindannyian találkoztunk már a legegyszerűbb hőcserélőkkel. Ennek frappáns példája a "cső a csőben" vagy valami hasonló kialakítása. Nehéz lenne elképzelni az életünket, ha nem találták volna fel a hőcserélőt. Ma rengeteg hőcserélő létezik. Nemcsak műszaki jellemzőikben különböznek egymástól, hanem terjedelemben, kialakításban stb. Beszéljünk részletesebben erről a témáról, és foglalkozzunk érdekes pontokkal.
Néhány általános információ
A hőcserélő egy olyan eszköz, amely hőátadásra szolgál egyik közegből a másikba. Ugyanakkor meg kell értenie, hogy maga a hőcserélő, fűtőberendezés nélkül, teljesen haszontalan, de a komplexumban csodálatos eredményeket érhet el, és még nagyon nagy és hideg helyiségeket is sikeresen fűthet. Ezenkívül a tudósok folyamatosan igyekeztek minimalizálni a hőveszteséget, amikor az egy másik környezetbe kerül. Ma ez nem lehetséges100%-os hatásfokkal büszkélkedhet, de nyugodtan beszélhetünk 90-95%-os hatékonyságról. A termék működési és műszaki jellemzőit speciálisan elkészített anyagok, valamint hűtőfolyadék használata javítja. Mindez persze valamelyest megemeli a felszerelés árát, de megéri.
A tervezés során a mérnökök folyamatosan egymásnak ellentmondó követelményekkel szembesülnek, amelyeket egy palackba kell egyesíteni. Például csökkenteni kell a hidraulikus ellenállást, és ezzel egyidejűleg növelni kell a hőátbocsátási tényezőt. A hőcserélőnek ellenállónak kell lennie a korrózióval szemben, de nem túl nehéz karbantartani. Mindez oda vezetett, hogy sokféle hőcserélő jelent meg. A helyzetnek leginkább megfelelőt használjuk.
Hőcserélők osztályozása
Amint fentebb említettük, jelenleg nagyon sok hőcserélő létezik. Mindenekelőtt el kell őket választani a közegbe történő hőátadás módja szerint. Itt a hőcserélők a következő csoportokba vannak osztva:
- regeneratív;
- regeneratív;
- keverés;
- elektromos fűtésű.
Nézzük meg közelebbről a rekuperatív hőcserélőket. A termék kialakítása egyrétegű vagy többrétegű fal jelenlétét jelenti, amelyen keresztül a hő átadódik. Általában ez már egyenletes mozgásnál történik. Érdekes, hogy az ilyen eszközökben a hőátadás kényszermozgással történik a fázis megváltoztatása nélkülÁllamok. De ez csak az állandóan működő hőcserélőkre vonatkozik. Ha periodikus üzemmódú egységekről beszélünk, akkor egy bizonyos ideig fűtés, párologtatás és hűtés történik, és mindez szekvenciális üzemmódban. Az ilyen eszközök a bizonytalan hőmozgású hőcserélőkhöz tartoznak. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a hűtőfolyadék hőmérséklete a bemeneti és kimeneti nyílásnál jelentősen eltér. Az ilyen aggregátumok gyakran tekercsek formájában találhatók meg, és lamellás, bordás és egyéb formájúak. Kicsit később több típust is megvizsgálunk. De a hőcserélők osztályozása ezzel még nem ér véget.
Regeneráló egységek és elektromos fűtés
Ebben az esetben az előzőhöz hasonlóan a hőcserélő felület hőenergia átvitelére szolgál. Ez a felület azonban egyfajta fúvóka. A hőt felhalmozó közbenső felhalmozó eszköz szerepét tölti be. Általánosságban elmondható, hogy az egész folyamat több szakaszra osztható. Az első szakaszban a fúvóka bizonyos mennyiségű hőt érzékel. Ezután át kell lépni a második szakaszba, és a hűtőfolyadék átkerül a fúvóka felületére. Ez a hűtőfolyadék áramlásának megváltoztatásakor történik. Ebben a szakaszban a fúvóka fokozatosan lehűl, és a felhalmozott hő a fűtött környezetbe kerül, amely lehet az Ön szobája.
A regenerátorok nem álló egységek. A fúvóka gyakran mozdulatlan, és a termikus folyamatok szinkronban ismétlődnek. Az ilyen típusú eszközöket gyakran súrolónak, illhűtőtornyok.
Az elektromos fűtésű hőcserélők lényege, hogy a villamos energiát használják fő hőforrásként. Az elektromos ívberendezéseket elektromos energia hőenergiává alakítására használják. Közvetlen és közvetett fűtés is lehet. Az iparban legelterjedtebb hőcserélők az indukciós és ellenállásos fűtőelemek. Amint láthatja, a hőcserélő berendezések különbözőek lehetnek, most részletesebben megvizsgáljuk az egyes típusokat, azok terjedelmét és tervezési jellemzőit.
Spirális hőcserélők
Az eszköz egy spirális csatornapár. Általában a központi válaszfal körül tekernek. Ehhez hengerelt anyagból készülnek. Érdemes megjegyezni, hogy a spirális hőcserélők kiválóan alkalmasak nagy viszkozitású folyadékok fűtésére és hűtésére.
A fűtőfelületet nagyjából két fémlemez alkotja, amelyeket hegesztéssel rögzítenek a maghoz. Maga az egység mindössze 2 csatornából áll, általában téglalap alakúak, spirál formájában. A spirál vége (belső) elválasztó falú és csapokkal van rögzítve. A hőcserélők függőlegesen és vízszintesen is készülhetnek. Ha az egyik típust nem lehet felszerelni a helyhiány vagy a helyiség összetett konfigurációja miatt, akkor a másodikat, előnyösebbet kell használni. Az is érdekes, hogy a fogyasztó választhat spiráltkülönböző spirálszélességű hőcserélők, 20-150 centiméterig. Ugyanakkor a fűtőfelület 3,2 és 100 négyzetméter között változhat 1 MPa maximális rendszernyomás mellett.
Megjegyzendő, hogy ez a hőcserélő berendezés számos jelentős előnnyel rendelkezik. Először is, ez egy csökkentett hidraulikus ellenállás. Másodszor, a tömörség és a nagy hatékonyság és a hőátadás intenzitása. Mindez azonban hozzájárult ahhoz, hogy az összetett tervezés és javítás hátrányai is voltak.
A lemezes hőcserélőkről
Jelenleg összecsukható és nem szétválasztható lemezes hőcserélőket gyártanak. Természetesen az első típus több okból is előnyösebb. Először is, ez a könnyű karbantartás. Az ilyen berendezéseket nagyon gyorsan szétszedik és összeszerelik, így minden meghibásodás rövid időn belül megszűnik. A nem szétválasztható modelleket általában nem javítják, és ha igen, akkor sokkal tovább.
Valójában a név azt sugallja, hogy ez a berendezés egy csomag előregyártott lemezből áll. Különböző anyagokból készülhetnek, például rézből, titánból, grafitból stb. A lemezeket szinte mindig hullámosítják, hogy javítsák a teljesítményt. A lemezes hőcserélőkben a hideg és a meleg hűtőfolyadék áramlása rétegesen halad át.
Maga a berendezés jó, mert hozzáértő elrendezése van. Ez lehetővé tette a hőcserélő felület területének növelését és mindezt viszonylag kis méretekbe illesztését. Mindenesetre a vásárlás előtt elvégzik a hőcserélők számítását, amely lehetővé teszi, hogy adatokat szerezzen arról, hogy egy adott esetben mennyi energiára van szüksége a készüléknek. Meg kell érteni, hogy a csomagban összehúzott összes lemez azonos forma miatt csatornákat képez egymás között. A folyadék átfolyik rajtuk. Nos, most megnézünk néhány további érdekes részletet, amelyek ehhez a berendezéshez kapcsolódnak.
Tömítések használata
Mint fentebb említettük, a hőátadás fő elemei a lemezek. Hidegbélyegzésűek. Ehhez korrózióálló ötvözeteket használnak, amelyek jelentősen növelhetik az egység tartósságát és hatékonyságát. A lemezek vastagsága modelltől függően 0,4-1,0 mm között változhat. Munkahelyzetben a lemezek szorosan egymáshoz vannak nyomva. Ebben az esetben kis hasított csatornák jönnek létre. Az elülső oldalon van egy speciális horony, ahol gumi tömítés (tömítés) van felszerelve. Ezenkívül a tömítéseken lyukak vannak, amelyek szükségesek a folyadék betáplálásához és eltávolításához. Abban az esetben, ha az egyik lyuk áttörik, a vízelvezető hornyok rendszere megakadályozza a hideg és meleg közeg keveredését.
A két közeg közötti ellenáram létrehozásának köszönhetően nem csak a beállított hőmérséklet javulását, hanem viszonylag kis hidraulikus ellenállások mellett gyorsabb hőátadást is lehetett elérni. Nem lenne felesleges azt mondani, hogy a működési elve az ellenáram, vagyis a fűtés mozgása ill.fűtőfolyadék különböző irányokban. A keveredés elkerülése érdekében dupla gumitömítést vagy fémlemezt kell felszerelni. A lemezek és csatornák száma a berendezés működési követelményeitől függően változhat. Létrehozás előtt elvégezzük a hőcserélők termikus számítását, amely lehetővé teszi az optimális működési mód meghatározását. Néha drága ötvözeteket használnak, amelyek nem félnek a hosszú távú működéstől agresszív környezetben.
Lemezbordás hőcserélők
A PRT hőátadásra szolgál nem agresszív és gáznemű közegben széles hőmérsékleti tartományban, -270 és +200 Celsius fok között. Ebben az esetben a rendszerben a nyomás elérheti a 100 atmoszférát, és vákuumból indulhat ki. A tervezés azon az elgondoláson alapul, hogy a lemezek mindkét oldalán bordázott felületet kell alkalmazni. Maga a termék több bordából áll, amelyeknek köszönhetően hőátadás történik a közegek között. Érdemes megjegyezni, hogy a bordás lemezes hőcserélőnek sokféle borda alakja van. Ez lehetővé teszi a működési és műszaki jellemzők kismértékű megváltoztatását. Leggyakrabban folyamatos és hullámos bordák láthatók. De ezeken kívül vannak még egzotikusabbak is, például lyukas és pikkelyes. Anyagként általában fémlemezt használnak. Vastagságuk a rendszer nyomásától és a felhasznált folyadéktól függően állítható.
Az ilyen típusú hőcserélőket gyakran különböző típusú áramlással készítik. Leggyakrabban ellenáramlást használnak, de vannak ilyenek isegyenes és keresztáramkörök. Ha röviden beszélünk az ilyen berendezések erősségeiről, akkor sok van belőlük. Először is ezek olyan működési tulajdonságok, mint például a gyors és intenzív hőátadás. Másodszor, kicsi a mérete. Ma sokan azt mondják, hogy a bordás hőcserélők a legfejlettebbek. A PRT-t leggyakrabban olyan iparágakban használják, mint az energiaipar, az olajfinomítás, a vegyipar és a légi közlekedés. Mindez a nagyszámú előnynek, valamint a rendszerben használt folyadékok és nyomások széles skálájának köszönhető.
Kéj-csöves hőcserélő: kialakítás és jellemzők
A felületi típusú hőcserélő berendezések, amelyeket már áttekintettünk, nem olyan népszerűek, mint a héj- és csőegységek. Ezek csak azok az eszközök, amelyeket a legelején említettek, a legegyszerűbb változatban - ez a "pipe in pipe" rendszer. Az ilyen típusú hőcserélő egy csőrendszer (köteg), amely egy burkolatba van elhelyezve. A csöveket hengereljük és a termék testéhez hegesztjük. Egyes esetekben még leforrázzák őket. Ez a 100%-os tömítettség biztosítása érdekében történik. A testet további fúvókákkal szállítjuk. Egyesek a gőzellátáshoz, mások a kondenzátum eltávolításához szükségesek. Ezenkívül a házban keresztirányú rácsok találhatók, amelyek a hőcserélő csövek megtámasztására szolgálnak az egység teljes hosszában. Érdekes módon a héj- és csöves hőcserélőket 190 Celsius-foktól, ill.telített gőznyomás 15 bar felett.
Minden rendszer, amely folyadékmozgással jár, vízkalapácsnak lehet kitéve. Ez a jelenség képes a berendezés részleges vagy teljes deaktiválására. Ennek megakadályozására különféle tárolóelemeket, úgynevezett tágulási tartályokat alkalmaznak. De esetünkben erre nincs szükség, mert a héjas-csöves hőcserélők nagyon ellenállnak nekik. Ráadásul a környezet tisztaságára sincsenek szigorú követelmények. Az ilyen berendezések jelentős hátránya, hogy minden ilyen típusú hőcserélő nagyon fémigényes, ami befolyásolja a végső költséget és a méreteket.
Hőcserélők gázberendezésekhez
Nem titok, hogy minden szilárd tüzelésű vagy gázkazánban van hőcserélő, ezeket melegítőknek is nevezik. A fő típusokat már megvizsgáltuk. Amint valószínűleg észrevette, ezeket vagy ezeket a típusokat különféle iparágakban használják. Egyes eszközök szélesebb körű alkalmazást találtak, mások bizonyos iparágakban használatosak, és nem illeszkednek másokhoz. Esetünkben cső- és lemezes hőcserélők alkalmazása történik. Az első esetben csőrendszerrel van dolgunk, a másodikban - lemezekkel. Elvileg, a típustól függetlenül, a gejzír hőcserélőjének számos követelménynek meg kell felelnie. Először is, hogy magas hőátbocsátási tényezővel rendelkezzen, másodszor pedig, hogy tartós legyen és ellenálljon a magas hőmérsékletnek. A legnépszerűbb anyagok a réz, alumínium illacél. Az utóbbi lehetőség kevésbé előnyös, mivel az ilyen fém nehéz, ami csökkenti a hatékonyságot. Mindenesetre a gejzír hőcserélőjének legalább 5 évig ki kell szolgálnia.
Következtetés
Tehát áttekintettük a hőcserélők fő típusait. Az olyan fajok, mint a kagyló és a lemez, figyelmen kívül maradtak. Elvileg kissé eltérnek a klasszikus lamellától vagy bordástól. De gyakran találhat házas hőcserélővel ellátott fürdőkályhákat. A legfontosabb jellemző azonban, hogy a berendezés ellenáll a magas hőmérsékletnek és üzemi nyomásnak. A ház készülhet olyan anyagokból, mint titán, rozsdamentes acél vagy szénacél. Érdekesség, hogy a héjas-lemezes hőcserélős fürdőkályhák gőz- vagy kondenzvíz-szabályozása jól bevált, ami kétségtelenül jelentős előny. Elvileg ezzel teljes lehet a történet, hiszen most már mindent tudsz a hőcserélőkről.
