Ruch ciepła wymiennikach
Ruch ciepła wymiennikach
Istnieją trzy mechanizmy przenoszenia ciepła:
przewodzenie - ruch ciepła bez ruchu masy (np. przez ściankę wymiennika)
konwekcja - ruch ciepła z jednoczesnym ruchem masy (np. z płynu do ścianki wymiennika)
promieniowanie - ruch ciepła poprzez fale elektromagnetyczne. Ten mechanizm ma znaczenie jedynie w wysokich temperaturach8.
Przewodzenie
Osobny artykuł: Przewodzenie ciepła.
Ruch ciepła przez przewodzenie opisuje prawo Fouriera, które stwierdza, że ilość przepływającego ciepła jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur oraz współczynnika przewodzenia ciepła ? (charakterystycznego dla każdej substancji). Ruch ciepła przez przewodzenie wyraża równanie:
Q ˙ = ? ? d ? ? T \displaystyle \dot Q=\lambda \cdot d\cdot \Delta T \displaystyle \dot Q=\lambda \cdot d\cdot \Delta T
gdzie:
? ? współczynnik przewodzenia ciepła (kW/mK)
d ? odległość przenikania ciepła (m)
?T ? różnica temperatur (K).
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
Wymiennik spiralny
Wymiennik spiralny
Wymienniki tego typu skonstruowane są z płyt owiniętych spiralnie tworzących przestrzenie dla przepływających płynów. Płyty stanowią powierzchnię wymiany ciepła. Ze względu na konieczność rolowania płyt liczba materiałów konstrukcyjnych jest ograniczona. Wymienniki te są zwykle krótkie i mają dużą średnicę. Maksymalna temperatura pracy wynosi ok. 500°C1, a maksymalne ciśnienie ok. 25 barów1. Ich zaletą jest:
możliwość pracy z problematycznymi płynami ? wytrącającymi osady, o dużej lepkości lub zawierającymi zanieczyszczenia
samoczyszczenie wynikające z dużych prędkości przepływu płynów
łatwość czyszczenia wynikająca z małej liczby kanałów
małe straty cieplne wynikające z małej powierzchni płaszcza w stosunku do powierzchni wymiany ciepła oraz faktu, że płyn w najbardziej zewnętrznych kanałach ma najniższą temperaturę (tj. najbardziej zbliżoną do temperatury zewnętrznej)
w przypadku przecieku istnieje małe prawdopodobieństwo przedostania się płynu do atmosfery.
Ten typ wymienników wykorzystuje się w przemyśle celulozowym i alkoholowym5.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
Zaletą takiego rozwiązania
Wymiennik płytowy
Ogólny schemat budowy tego typu wymiennika jest zawsze podobny ? składa się on z rzędu płyt, pomiędzy którymi przepływają płyny wymieniając ciepło pomiędzy sobą. Nie jest on tak uniwersalny, jak wymiennik płaszczowo-rurowy. Wynika to m.in. z:
złożonej budowy utrudniającej obliczenia i konstrukcję
stosunkowo dużego spadku ciśnienia
możliwości zastosowania w ograniczonym zakresie ciśnień
możliwość wystąpienia nieszczelności, skutkiem której jest emisja płynów do atmosfery
ograniczona liczba materiałów (wynikająca z konieczności formowania płyt).
Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość łatwego czyszczenia oraz możliwości zmiany rozmiarów wymiennika poprzez dodawanie lub usuwanie płyt. Wymienniki takie znajdują zastosowanie w systemach, które wymagają regularnego czyszczenia, np. w systemach chłodniczych (gdzie woda chłodząca wytrąca kamień), przemyśle mleczarskim (gdzie w wymienniku odkładają się zanieczyszczenia biologiczne) oraz przemyśle farmaceutycznym1.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a