Vi har hver især stødt på de enkleste varmevekslere. Et slående eksempel på dette er designet af "rør i rør" eller sådan noget. Det ville være svært at forestille sig vores liv, hvis varmeveksleren ikke var blevet opfundet. I dag er der et stort antal varmevekslere. De adskiller sig ikke kun fra hinanden i tekniske egenskaber, men også i omfang, design osv. Lad os tale mere detaljeret om dette emne og behandle interessante punkter.
Nogle generelle oplysninger
En varmeveksler er en enhed, der bruges til at overføre varme fra et medium til et andet. Samtidig skal du forstå, at selve varmeveksleren uden varmeudstyr er fuldstændig ubrugelig, men i komplekset kan du få vidunderlige resultater og med succes opvarme selv meget store og kolde rum. Derudover har forskere konstant forsøgt at minimere tabet af varme, når det overføres til et andet miljø. I dag er det ikke muligtprale af 100% effektivitet, men vi kan roligt tale om effektiviteten på 90-95%. Produktets driftsmæssige såvel som tekniske egenskaber øges ved brug af specielt forberedte materialer samt kølevæske. Alt dette øger selvfølgelig prisen på udstyr noget, men det er det værd.
Når de designer, bliver ingeniører konstant konfronteret med modstridende krav, som skal kombineres til én flaske. For eksempel er det nødvendigt at reducere den hydrauliske modstand og samtidig øge varmeoverførselskoefficienten. Varmeveksleren skal være modstandsdygtig over for korrosion, men ikke for svær at vedligeholde. Alt dette førte til, at mange typer varmevekslere dukkede op. Den, der passer bedst til situationen, bruges.
Klassificering af varmevekslere
Som nævnt ovenfor er der i øjeblikket et stort antal varmevekslere. Først og fremmest skal de adskilles i henhold til metoden til varmeoverførsel til mediet. Her er varmevekslerne opdelt i følgende grupper:
- recuperative;
- regenerativ;
- mixing;
- elektrisk opvarmet.
Lad os se nærmere på rekuperative varmevekslere. Produktets design indebærer tilstedeværelsen af en enkeltlags- eller flerlagsvæg, gennem hvilken varme overføres. Norm alt sker dette allerede i konstant bevægelse. Det er interessant, at i sådanne enheder udføres varmeoverførsel med tvungen bevægelse uden at ændre fasenstater. Men dette gælder kun for permanent fungerende varmevekslere. Hvis vi taler om enheder med en periodisk driftstilstand, udføres opvarmning, fordampning og afkøling i en vis periode, og alt dette er i sekventiel tilstand. Sådanne enheder tilhører varmevekslere med ustabil termisk bevægelse. Dette skyldes det faktum, at temperaturen på kølevæsken ved indløb og udløb er væsentligt anderledes. Ofte findes sådanne aggregater i form af spoler og er lamellære, ribbede og andre former. Lidt senere vil vi se på flere typer. Men klassificeringen af varmevekslere slutter ikke der.
Regenereringsenheder og elektrisk opvarmning
I dette tilfælde, ligesom i det foregående, bruges varmeveksleroverfladen til at overføre varmeenergi. Denne overflade er dog en slags dyse. Det spiller rollen som et mellemliggende akkumulerende middel, der akkumulerer varme. I det store og hele kan hele processen opdeles i flere faser. I det første trin opfatter dysen en vis mængde varme. Derefter er der en overgang til anden fase, og kølevæsken overføres over overfladen af dysen. Dette sker ved ændring af kølevæskestrømmen. På dette stadium afkøles dysen gradvist, og den akkumulerede varme frigives til det opvarmede miljø, som kan være dit værelse.
Regeneratorer er ikke-stationære enheder. Dysen er ofte ubevægelig, og termiske processer gentages synkront. Enheder af denne type kaldes ofte scrubbere ellerkøletårne.
Essensen af elektrisk opvarmede varmevekslere er, at elektricitet bruges som hovedkilden til varme. Elektriske lysbueinstallationer bruges til at omdanne elektrisk energi til termisk energi. De kan være både direkte og indirekte opvarmning. De mest almindelige varmevekslere i industrien er induktions- og modstandsvarmere. Som du kan se, kan varmevekslerudstyr være anderledes, nu vil vi se nærmere på hver type, dens omfang og designfunktioner.
Spiralvarmevekslere
Enheden er et par spiralkanaler. De snor sig norm alt omkring den centrale skillevæg. For at gøre dette er de lavet af rullet materiale. Det er værd at bemærke, at spiralvarmevekslere er velegnede til opvarmning og afkøling af væsker med høj viskositet.
Varmefladen er stort set dannet af to metalplader, som er fastgjort til kernen ved hjælp af en svejsning. Selve enheden består af kun 2 kanaler, norm alt rektangulære, lavet i form af en spiral. Enden af spiralen (indvendig) har en skillevæg og er fastgjort med stifter. Varmevekslere kan laves både lodret og vandret. Hvis det ikke er muligt at installere en type på grund af utilstrækkelig plads eller en kompleks konfiguration af rummet, bruges den anden, mere foretrukket. Det er også interessant, at forbrugeren kan vælge spiralvarmevekslere med forskellige spiralbredder, fra 20 til 150 centimeter. Samtidig kan varmefladen variere fra 3,2 til 100 kvadratmeter med et maksim alt systemtryk på 1 MPa.
Det skal bemærkes, at dette varmevekslerudstyr har en række væsentlige fordele. For det første er det en reduceret hydraulisk modstand. For det andet, kompakthed og høj effektivitet og varmeoverførselsintensitet. Men alt dette bidrog til, at der var ulemper i form af et komplekst design og reparation.
Om pladevarmevekslere
I øjeblikket fremstilles sammenklappelige og ikke-adskillelige pladevarmevekslere. Naturligvis er den første type mere at foretrække på grund af mange årsager. For det første er det nem vedligeholdelse. Sådant udstyr skilles meget hurtigt ad og samles, så ethvert nedbrud elimineres på kort tid. Ikke-adskillelige modeller repareres norm alt ikke, og hvis de er, så meget længere.
Faktisk antyder navnet, at dette udstyr består af en pakke præfabrikerede plader. De kan fremstilles af forskellige materialer såsom kobber, titanium, grafit osv. Næsten altid, for at forbedre ydeevneegenskaberne, er pladerne lavet i bølgepap. I pladevarmevekslere passerer strømmene af kold og varm kølevæske i lag.
Udstyret i sig selv er godt, fordi det har et kompetent layout. Dette gjorde det muligt at øge arealet af varmevekslingsoverfladen og passe alt dette ind i relativt små dimensioner. Under alle omstændigheder, før du køber, udføres en beregning af varmevekslere, som giver dig mulighed for at få data om, hvor meget strøm enheden har brug for i et bestemt tilfælde. Det skal forstås, at alle de plader, der trækkes sammen i en pakke, danner kanaler indbyrdes på grund af den samme form. Væske strømmer gennem dem. Nå, nu vil vi se på nogle flere interessante detaljer, der vedrører dette udstyr.
Brug af pakninger
Som nævnt ovenfor er hovedelementet i varmeoverførsel plader. De er koldstemplede. Til dette bruges korrosionsbestandige legeringer, hvilket kan øge enhedens holdbarhed og effektivitet betydeligt. Pladernes tykkelse kan afhængigt af modellen variere fra 0,4 til 1,0 mm. I arbejdsstilling presses pladerne tæt mod hinanden. I dette tilfælde dannes der små slidsede kanaler. På forsiden er der en speciel rille, en gummipakning (tætning) er installeret der. Derudover har pakningerne huller, der er nødvendige for tilførsel og fjernelse af væske. Hvis et af hullerne bryder igennem, er der tilvejebragt et system af drænriller for at forhindre blanding af kolde og varme medier.
På grund af skabelsen af en modstrøm mellem de to medier, var det muligt at opnå ikke kun en forbedring af temperaturindstillingen, men også hurtigere varmeoverførsel med relativt små hydrauliske modstande. Det ville ikke være overflødigt at sige, at det grundlæggende princip for drift er baseret på modstrøm, det vil sige bevægelse af opvarmning ogvarmevæske i forskellige retninger. For at forhindre blanding monteres en dobbelt gummitætning eller en metalplade. Antallet af plader og kanaler kan variere afhængigt af udstyrets driftskrav. Før oprettelsen udføres en termisk beregning af varmevekslere, hvilket gør det muligt at bestemme den optimale driftsform. Nogle gange bruges dyre legeringer, som ikke er bange for langvarig drift i et aggressivt miljø.
Pladefinnevarmevekslere
PRT bruges til at overføre varme i ikke-aggressive og gasformige medier i et bredt temperaturområde fra -270 til +200 grader Celsius. I dette tilfælde kan trykket i systemet nå 100 atmosfærer og starte fra et vakuum. Designet er baseret på ideen om at påføre en ribbet overflade på begge sider af pladerne. Selve produktet består af flere ribber, takket være hvilke varmeoverførsel mellem medier udføres. Det er værd at bemærke, at det er lamelpladevarmeveksleren, der har en bred vifte af finneformer. Dette giver dig mulighed for lidt at ændre de operationelle og tekniske egenskaber. Oftest kan man se sammenhængende og bølgede ribben. Men udover disse er der også mere eksotiske, såsom perforerede og skællende. Plader bruges norm alt som materiale. Deres tykkelse kan justeres afhængigt af trykket i systemet og den anvendte væske.
Disse typer varmevekslere er ofte lavet med forskellige typer flow. Oftest bruges modstrøm, men der er ogsålige igennem og krydskredsløb. Hvis vi kort taler om styrkerne ved sådant udstyr, så er der mange af dem. For det første er der tale om driftsegenskaber, såsom hurtig og intensiv varmeoverførsel. For det andet er den lille i størrelsen. I dag siger mange, at det er lamelvarmevekslere, der er de mest avancerede. Oftest bruges PRT i industrier som energi, olieraffinering, kemiske og luftfartsindustrier. Alt dette skyldes en lang række fordele samt en bred vifte af væsker og tryk, der bruges i systemet.
Shell-og-rør-varmeveksler: design og funktioner
Overflade-type varmevekslerudstyr, som vi allerede har gennemgået, er ikke så populært som skal- og rørenheder. Dette er blot de enheder, der blev nævnt i begyndelsen, i den enkleste version - dette er "rør i rør"-systemet. En varmeveksler af denne type er et system (bundt) af rør, der placeres i et hus. Rørene rulles og svejses til produktets krop. I nogle tilfælde skoldes de yderligere. Dette gøres for at sikre 100% tæthed. Kroppen er forsynet med ekstra dyser. Nogle er nødvendige for at tilføre damp, andre til fjernelse af kondensat. Derudover er der tværriste i huset, som bruges til at understøtte varmevekslerrørene i hele enhedens længde. Interessant nok bruges skal- og rørvarmevekslere ved temperaturer fra 190 grader Celsius ellermættet damptryk over 15 bar.
Ethvert system, der involverer væskebevægelser, kan blive udsat for vandslag. Dette fænomen er i stand til helt eller delvist at deaktivere udstyret. For at forhindre, at dette sker, bruges forskellige slags lagerelementer, de såkaldte ekspansionstanke. Men i vores tilfælde er dette ikke nødvendigt, fordi skal-og-rør varmevekslere er meget modstandsdygtige over for dem. Derudover er der ingen skrappe krav til miljøets renlighed. En væsentlig ulempe ved sådant udstyr er, at alle typer varmevekslere af denne type er meget metalintensive, hvilket påvirker de endelige omkostninger og dimensioner.
Varmevekslere til gasudstyr
Det er ingen hemmelighed, at enhver fastbrændsels- eller gaskedel har en varmeveksler i sit design, de kaldes også varmelegemer. Vi har allerede overvejet hovedtyperne. Som du sikkert har bemærket, bruges disse eller disse typer i forskellige industrier. Nogle enheder har fundet bredere anvendelse, andre bruges i visse industrier og passer ikke til andre. I vores tilfælde finder anvendelsen af rør- og pladevarmevekslere sted. I det første tilfælde har vi at gøre med et system af rør, i det andet - med plader. I princippet skal en varmeveksler til en gejser uanset type opfylde en række krav. For det første at have en høj varmeoverførselskoefficient, og for det andet at være holdbar og modstandsdygtig over for høje temperaturer. De mest populære materialer er kobber, aluminium ogstål. Sidstnævnte mulighed er mindre at foretrække, da et sådant metal er tungt, hvilket reducerer effektiviteten. Under alle omstændigheder skal varmeveksleren til gejseren fungere i mindst 5 år.
Konklusion
Så vi gennemgik hovedtyperne af varmevekslere. Sådanne arter som skal-og-plade blev efterladt uden opmærksomhed. I princippet adskiller de sig lidt fra den klassiske lamelformede eller ribbede. Men du kan ofte finde badeovne med varmeveksler med kabinet. Det vigtigste er dog, at udstyret er modstandsdygtigt over for høje temperaturer og driftstryk. Huset kan være lavet af materialer som titanium, rustfrit stål eller kulstofstål. Det er interessant, at badeovne med en skal-og-pladevarmeveksler er godt reguleret til damp eller kondensat, hvilket uden tvivl er en betydelig fordel. I princippet kan dette fuldende historien, for nu ved du alt, hvad du har brug for om varmevekslere.
