Hver av oss har møtt de enkleste varmevekslerne. Et slående eksempel på dette er utformingen av "pipe in pipe" eller noe sånt. Det ville vært vanskelig å forestille seg livet vårt hvis varmeveksleren ikke hadde blitt oppfunnet. I dag er det et stort antall varmevekslere. De skiller seg ikke bare fra hverandre i tekniske egenskaper, men også i omfang, design osv. La oss snakke mer detaljert om dette emnet og ta for oss interessante punkter.
Noen generell informasjon
En varmeveksler er en enhet som brukes til å overføre varme fra ett medium til et annet. Samtidig må du forstå at selve varmeveksleren, uten varmeutstyr, er helt ubrukelig, men i komplekset kan du få fantastiske resultater og med hell varme selv veldig store og kalde rom. I tillegg har forskere hele tiden forsøkt å minimere tapet av varme når det overføres til et annet miljø. I dag er det ikke muligskryte av 100% effektivitet, men vi kan trygt snakke om effektiviteten på 90-95%. Driftsmessige, så vel som tekniske egenskaper til produktet økes ved bruk av spesi altilberedte materialer, samt kjølevæske. Alt dette øker selvfølgelig prisen på utstyr noe, men det er verdt det.
Når de designer, står ingeniører konstant overfor motstridende krav som må kombineres til én flaske. For eksempel er det nødvendig å redusere den hydrauliske motstanden og samtidig øke varmeoverføringskoeffisienten. Varmeveksleren må være motstandsdyktig mot korrosjon, men ikke for vanskelig å vedlikeholde. Alt dette førte til at mange typer varmevekslere dukket opp. Den som passer best til situasjonen brukes.
Klassifisering av varmevekslere
Som nevnt ovenfor, er det for tiden et stort antall varmevekslere. Først av alt må de skilles i henhold til metoden for varmeoverføring til mediet. Her er varmevekslerne delt inn i følgende grupper:
- recuperative;
- regenerative;
- miksing;
- elektrisk oppvarmet.
La oss se nærmere på recuperative varmevekslere. Utformingen av produktet innebærer tilstedeværelsen av en enkelt- eller flerlags vegg gjennom hvilken varme overføres. Vanligvis skjer dette allerede i jevn bevegelse. Det er interessant at i slike enheter utføres varmeoverføring med tvungen bevegelse uten å endre fasenstater. Men dette gjelder kun permanente varmevekslere. Hvis vi snakker om enheter med en periodisk driftsmodus, utføres oppvarming, fordampning og avkjøling i en viss periode, og alt dette er i sekvensiell modus. Slike enheter tilhører varmevekslere med ustabil termisk bevegelse. Dette skyldes det faktum at temperaturen på kjølevæsken ved innløp og utløp er betydelig forskjellig. Ofte finnes slike aggregater i form av spoler og er lamellære, ribbet og andre former. Litt senere skal vi se på flere typer. Men klassifiseringen av varmevekslere slutter ikke der.
Regenereringsenheter og elektrisk oppvarming
I dette tilfellet, akkurat som i det forrige, brukes varmevekslerflaten til å overføre varmeenergi. Imidlertid er denne overflaten en slags dyse. Det spiller rollen som et mellomliggende akkumulerende middel som akkumulerer varme. I det store og hele kan hele prosessen deles inn i flere stadier. På det første trinnet oppfatter dysen en viss mengde varme. Deretter er det en overgang til det andre trinnet, og kjølevæsken overføres over overflaten av dysen. Dette skjer ved endring av kjølevæskestrømmen. På dette stadiet avkjøles dysen gradvis, og den akkumulerte varmen slippes ut i det oppvarmede miljøet, som kan være rommet ditt.
Regeneratorer er ikke-stasjonære enheter. Dysen er ofte ubevegelig, og termiske prosesser gjentas synkront. Enheter av denne typen kalles ofte scrubbere ellerkjøletårn.
Kjernen med elektrisk oppvarmede varmevekslere er at elektrisitet brukes som hovedkilden til varme. Elektriske lysbueinstallasjoner brukes til å konvertere elektrisk energi til termisk energi. De kan være både direkte og indirekte oppvarming. De vanligste varmevekslerne i industrien er induksjons- og motstandsvarmere. Som du kan se, kan varmevekslingsutstyr være forskjellig, nå skal vi se nærmere på hver type, dens omfang og designfunksjoner.
Spiralvarmevekslere
Enheten er et par spiralkanaler. De slynger seg vanligvis rundt den sentrale skilleveggen. For å gjøre dette er de laget av rullet materiale. Det er verdt å merke seg at spiralvarmevekslere er godt egnet for oppvarming og kjøling av væsker med høy viskositet.
Varmeflaten er stort sett dannet av to metallplater som festes til kjernen ved hjelp av en sveis. Selve enheten består av kun 2 kanaler, vanligvis rektangulære, laget i form av en spiral. Enden av spiralen (intern) har en skillevegg og er festet med stifter. Varmevekslere kan lages både vertik alt og horisont alt. Hvis det ikke er mulig å installere en type på grunn av utilstrekkelig plass eller en kompleks konfigurasjon av rommet, brukes den andre, mer foretrukket. Det er også interessant at forbrukeren kan velge spiralvarmevekslere med forskjellige spiralbredder, fra 20 til 150 centimeter. Samtidig kan varmeflaten variere fra 3,2 til 100 kvadratmeter med et maksim alt systemtrykk på 1 MPa.
Det skal bemerkes at dette varmevekslerutstyret har en rekke betydelige fordeler. For det første er det en redusert hydraulisk motstand. For det andre, kompakthet og høy effektivitet og varmeoverføringsintensitet. Men alt dette bidro til at det var ulemper i form av kompleks design og reparasjon.
Om platevarmevekslere
For tiden produseres sammenleggbare og ikke-separerbare platevarmevekslere. Naturligvis er den første typen mer å foretrekke på grunn av mange årsaker. For det første er det enkelt vedlikehold. Slikt utstyr demonteres og monteres veldig raskt, så ethvert sammenbrudd elimineres på kort tid. Ikke-separerbare modeller blir vanligvis ikke reparert, og hvis de er det, så mye lenger.
Egentlig antyder navnet at dette utstyret består av en pakke med prefabrikkerte plater. De kan lages av forskjellige materialer som kobber, titan, grafitt, etc. Nesten alltid, for å forbedre ytelsesegenskapene, er platene laget bølgete. I platevarmevekslere passerer strømmene av kald og varm kjølevæske i lag.
Utstyret i seg selv er bra fordi det har en kompetent layout. Dette gjorde det mulig å øke arealet av varmevekslingsoverflaten og passe alt dette inn i relativt små dimensjoner. I alle fall, før du kjøper, utføres en beregning av varmevekslere, som lar deg få data om hvor mye strøm enheten trenger i et bestemt tilfelle. Det må forstås at alle platene som trekkes sammen i en pakke danner kanaler mellom seg på grunn av samme form. Væske strømmer gjennom dem. Vel, nå skal vi se på noen flere interessante detaljer som er relatert til dette utstyret.
Bruker pakninger
Som nevnt ovenfor er hovedelementet for varmeoverføring plater. De er kaldstemplet. Til dette brukes korrosjonsbestandige legeringer, noe som kan øke enhetens holdbarhet og effektivitet betydelig. Tykkelsen på platene, avhengig av modell, kan variere fra 0,4 til 1,0 mm. I arbeidsstilling presses platene tett mot hverandre. I dette tilfellet dannes små slissede kanaler. På forsiden er det et spesielt spor, en gummipakning (tetning) er installert der. I tillegg har pakningene hull som er nødvendige for tilførsel og fjerning av væske. I tilfelle et av hullene bryter gjennom, er et system med dreneringsspor utstyrt for å forhindre blanding av kalde og varme medier.
På grunn av dannelsen av en motstrøm mellom de to mediene, var det mulig å oppnå ikke bare en forbedring av temperaturinnstillingen, men også raskere varmeoverføring med relativt små hydrauliske motstander. Det ville ikke være overflødig å si at det grunnleggende prinsippet for drift er basert på motstrøm, det vil si bevegelse av oppvarming ogvarmevæske i forskjellige retninger. For å forhindre blanding er det installert en dobbel gummipakning eller en metallplate. Antall plater og kanaler kan variere avhengig av driftskravene til utstyret. Før etableringen utføres en termisk beregning av varmevekslere, noe som gjør det mulig å bestemme den optimale driftsmodusen. Noen ganger brukes dyre legeringer som ikke er redde for langvarig drift i et aggressivt miljø.
Plate-Fin varmevekslere
PRT brukes til å overføre varme i ikke-aggressive og gassformige medier i et bredt temperaturområde, fra -270 til +200 grader Celsius. I dette tilfellet kan trykket i systemet nå 100 atmosfærer og starte fra et vakuum. Designet er basert på ideen om å påføre en ribbet overflate på begge sider av platene. Selve produktet består av flere ribber, takket være hvilke varmeoverføring mellom media utføres. Det er verdt å merke seg at det er varmeveksleren med ribbeplater som har et bredt utvalg av finneformer. Dette lar deg endre de operasjonelle og tekniske egenskapene litt. Oftest kan man se sammenhengende og bølgete ribber. Men i tillegg til disse finnes det også mer eksotiske, som perforerte og skjellete. Platemetall brukes vanligvis som materiale. Tykkelsen kan justeres avhengig av trykket i systemet og væsken som brukes.
Ofte er denne typen varmevekslere laget med forskjellige typer strømning. Oftest brukes motstrøm, men det finnes ogsårett gjennom og krysskretser. Hvis vi kort snakker om styrkene til slikt utstyr, så er det mange av dem. For det første er dette driftsegenskaper, som rask og intensiv varmeoverføring. For det andre er den liten i størrelsen. I dag sier mange at det er lamellvarmevekslere som er de mest avanserte. Oftest brukes PRT i industrier som energi, oljeraffinering, kjemisk industri og luftfart. Alt dette skyldes et stort antall fordeler, samt et bredt utvalg av væsker og trykk som brukes i systemet.
Shell-og-rør-varmeveksler: design og funksjoner
Overflate-type varmevekslerutstyr, som vi allerede har anmeldt, er ikke så populært som skall- og rørenheter. Dette er bare enhetene som ble nevnt helt i begynnelsen, i den enkleste versjonen - dette er "rør i rør"-systemet. En varmeveksler av denne typen er et system (bunt) av rør som er plassert i et foringsrør. Rørene rulles og sveises til produktets kropp. I noen tilfeller blir de i tillegg skoldet. Dette gjøres for å sikre 100 % tetthet. Kroppen leveres med ekstra dyser. Noen er nødvendig for å tilføre damp, andre for fjerning av kondensat. I tillegg er det tverrgitter i huset, som brukes til å støtte varmevekslerrørene langs hele enhetens lengde. Interessant nok brukes skall- og rørvarmevekslere ved temperaturer fra 190 grader Celsius ellermettet damptrykk over 15 bar.
Ethvert system som involverer væskebevegelse kan utsettes for vannslag. Dette fenomenet er i stand til å deaktivere utstyret helt eller delvis. For å forhindre at dette skjer, brukes ulike typer lagringselementer, såk alte ekspansjonstanker. Men i vårt tilfelle er dette ikke nødvendig, fordi skall-og-rør varmevekslere er veldig motstandsdyktige mot dem. I tillegg er det ingen strenge krav til renheten i miljøet. En betydelig ulempe med slikt utstyr er at alle typer varmevekslere av denne typen er svært metallkrevende, noe som påvirker den endelige kostnaden og dimensjonene.
Varmevekslere for gassutstyr
Det er ingen hemmelighet at enhver fastbrensel- eller gasskjel har en varmeveksler i utformingen, de kalles også varmeovner. Vi har allerede vurdert hovedtypene. Som du sikkert har lagt merke til, brukes disse eller de typene i ulike bransjer. Noen enheter har fått bredere anvendelse, andre brukes i visse bransjer og passer ikke til andre. I vårt tilfelle skjer bruk av rør- og platevarmevekslere. I det første tilfellet har vi å gjøre med et system av rør, i det andre - med plater. I prinsippet, uansett type, må en varmeveksler for en geysir oppfylle en rekke krav. For det første å ha en høy varmeoverføringskoeffisient, og for det andre å være holdbar og motstandsdyktig mot høye temperaturer. De mest populære materialene er kobber, aluminium ogstål. Det siste alternativet er mindre å foretrekke, siden et slikt metall er tungt, noe som reduserer effektiviteten. I alle fall må varmeveksleren til geysiren være i minst 5 år.
Konklusjon
Så vi gjennomgikk hovedtypene varmevekslere. Slike arter som shell-and-plate ble stående uten oppmerksomhet. I prinsippet skiller de seg litt fra de klassiske lamellene eller ribbet. Men du kan ofte finne badeovner med varmeveksler med kappe. Nøkkelfunksjonen er imidlertid at utstyret er motstandsdyktig mot høye temperaturer og driftstrykk. Huset kan være laget av materialer som titan, rustfritt stål eller karbonstål. Det er interessant at badeovner med en skall-og-platevarmeveksler er godt regulert for damp eller kondensat, noe som utvilsomt er en betydelig fordel. I prinsippet kan dette fullføre historien, siden du nå vet alt du trenger om varmevekslere.
