Izmjenjivač topline je uređaj za uštedu energije koji prenosi toplinu između dvije ili više tekućina na različitim temperaturama. Za grijanje velikih površina neophodno je postojanje izmjenjivača topline.
Prema načinu prijenosa topline izmjenjivača topline, izmjenjivač topline može se podijeliti u tri kategorije:
Izmjenjivač topline s izravnim kontaktom, koji se naziva i hibridni izmjenjivač topline, je uređaj u kojem su topli i hladni fluidi u izravnom kontaktu i izmjenjuju toplinu. Obično su dvije tekućine u izravnom kontaktu plin i tekućina s nižim tlakom isparavanja;
Princip rada izmjenjivača topline za pohranu energije je korištenje toplinske vodljivosti čvrstih tvari. Točnije, toplinski medij prvo zagrijava krutu tvar na određenu temperaturu, a hladni medij zatim dobiva toplinu od krute tvari. Kroz ovaj proces može se ostvariti prijenos topline. ;
Pregradni zidni izmjenjivač topline također koristi toplinsko provođenje posrednika, a hladni i vrući mediji su odvojeni čvrstim pregradnim zidom i izmjenjuju toplinu kroz pregradni zid. U poduzećima za grijanje najčešće se koriste izmjenjivači topline za pregradne zidove. Prema različitim strukturama, također se može podijeliti na cijevne izmjenjivače topline, pločaste izmjenjivače topline i izmjenjivače topline s toplinskim cijevima.
1
Cijevni izmjenjivač topline
Ljuskasti i cijevni izmjenjivači topline nazivaju se i ljuskasti i cijevni izmjenjivači topline. To je izmjenjivač topline s pregradnom stijenkom koji kao površinu za prijenos topline koristi stijenku snopa cijevi zatvorenu u ovojnici. Ovakav izmjenjivač topline ima relativno jednostavnu strukturu i pouzdan rad. Može biti izrađen od različitih strukturnih materijala (uglavnom metalnih materijala), a može se koristiti pod visokom temperaturom i visokim pritiskom. To je trenutno najraširenija vrsta.
Cijevni izmjenjivač topline
Prema usvojenim kompenzacijskim mjerama, cijevni izmjenjivači topline mogu se podijeliti u četiri tipa: fiksni izmjenjivači topline s cijevnim pločama, izmjenjivači topline s pokretnom glavom, izmjenjivači topline s U-cijevom i izmjenjivači topline s kutijom za brtvljenje.
2
Fiksni cijevni izmjenjivač topline
Fiksni cijevni izmjenjivač topline vrsta je ljuskastog izmjenjivača topline. Cijevni listovi na oba kraja fiksnog izmjenjivača topline cijevnih ploča povezani su s omotačem zavarivanjem i uglavnom se sastoje od omotača, cijevnih ploča, snopa cijevi, gornjeg poklopca (glave) i drugih komponenti.
Fiksni cijevni izmjenjivač topline
Prednosti fiksnih cijevnih izmjenjivača topline su:
◆Jednostavna struktura;
◆U istom promjeru ljuske, broj cijevi je najveći, a premosnica je najmanja;
◆Svaka cijev za izmjenu topline može se zamijeniti, a unutrašnjost cijevi se lako čisti.
Nedostaci fiksnih cijevnih izmjenjivača topline su:
◆Strana ljuske ne može se čistiti mehanički;
◆Kada je temperaturna razlika između cijevi za izmjenu topline i ljuske velika (veća od 50 stupnjeva), generirat će se napetost temperaturne razlike. Rješenje je ugradnja kompenzatora na ljusku, tako da pritisak na strani ljuske ne može biti previsok zbog ograničenja čvrstoće dilatacije;
◆Prikladan je samo za radne prilike u kojima je tekućina čista i nije je lako nanijeti kamenac, a temperaturna razlika između dvije tekućine je mala ili je temperaturna razlika velika, ali tlak na strani školjke nije visok.
3
izmjenjivač topline s plivajućom glavom
Izmjenjivač topline s plutajućom glavom je vrsta izmjenjivača topline u obliku školjke i cijevi. Ima jedan kraj cijevne ploče koji nije spojen na školjku i može slobodno plutati u aksijalnom smjeru. Naziva se i plutajuća glava. Plutajuća glava sastoji se od plutajuće cijevne ploče, prstena s kukom i poklopca za kraj plutajuće glave, koji je odvojiva veza, a snop cijevi može se izvući iz ljuske.
izmjenjivač topline s plivajućom glavom
Prednosti izmjenjivača topline s plutajućom glavom su:
◆Ako postoji temperaturna razlika između cijevi za izmjenu topline i ljuske, to jest, kada se ljuska ili cijev za izmjenu topline proširi, neće biti naprezanja temperaturne razlike;
◆Snop cijevi može se izvući iz kućišta, što je zgodno za čišćenje unutar i između cijevi.
Nedostaci izmjenjivača topline s plutajućom glavom su:
◆Komplicirana struktura, velika količina materijala i visoka cijena;
◆Ako brtva između plutajućeg poklopca glave i plutajućeg cijevnog lista nije čvrsta, doći će do unutarnjeg curenja, što će rezultirati miješanjem dvaju medija.
4
U-cijevni izmjenjivač topline
Cijevni izmjenjivač topline u obliku slova U vrsta je školjkastog izmjenjivača topline koji se sastoji od cijevnih ploča, ljuski, snopova cijevi i drugih komponenti. Svaka cijev izmjenjivača topline u obliku slova U savijena je u obliku slova U, a ulaz i izlaz su postavljeni na obje strane iste cijevne ploče. Glava je pregradom podijeljena u dvije komore, tako da se svaka cijev može slobodno širiti i skupljati. , bez obzira na ostale cijevi i kućišta.
U-cijevni izmjenjivač topline
Prednosti U-cijevnih izmjenjivača topline su:
◆Snop cijevi može slobodno plutati bez obzira na temperaturnu razliku i može se koristiti u prilikama s velikom temperaturnom razlikom;
◆Ima samo jednu cijevnu ploču, manje prirubnica, manje mjesta curenja i jednostavnu strukturu;
◆Cijevni izmjenjivač topline u obliku slova U pouzdan je u radu i ima niske cijene.
Nedostaci U-cijevnih izmjenjivača topline su:
◆Teško je očistiti unutrašnjost cijevi. Budući da cijev mora imati određeni radijus savijanja, stopa iskorištenja cijevne ploče je niska;
◆Udaljenost između cijevi u najdubljem sloju snopa cijevi je velika, a na strani ljuske lako je doći do kratkog spoja. Kada je brzina protoka u cijevi prevelika, to će uzrokovati ozbiljnu eroziju savijenog dijela cijevi u obliku slova U i utjecati na njegov radni vijek;
◆Ako je unutarnja guma oštećena, ne može se zamijeniti, pa je stopa otpada velika.
5
Sprej izmjenjivač topline
Izmjenjivač topline u spreju je vrsta cjevastog izmjenjivača topline, koji učvršćuje cijevi za izmjenu topline na čeličnom okviru u redovima, vruća tekućina teče u cijevima, a voda za hlađenje ravnomjerno se slijeva iz gornjeg uređaja za prskanje, tako da je također se naziva Spray cooler. Vanjska strana cijevi izmjenjivača topline raspršivača je sloj tekućeg filma s visokim stupnjem turbulencije, a koeficijent prijenosa topline izvan cijevi mnogo je veći nego kod potopljenog izmjenjivača topline. Osim toga, sprejni izmjenjivač topline većinom se nalazi na mjestu gdje cirkulira zrak, a isparavanje rashladne vode također oduzima dio topline, što može smanjiti temperaturu rashladne vode i povećati pogonsku snagu prijenosa topline . U usporedbi s uronjenim izmjenjivačem topline, učinak prijenosa topline raspršenog izmjenjivača topline znatno je poboljšan.
Sprej izmjenjivač topline
Prednosti raspršenih izmjenjivača topline su:
◆Jednostavna struktura i niska cijena;
◆ Može smanjiti temperaturu rashladne vode i povećati pokretačku snagu prijenosa topline;
◆Može izdržati visoki pritisak;
◆ Jednostavan za održavanje i čišćenje, niski zahtjevi za kvalitetom vode.
Nedostaci raspršenih izmjenjivača topline su:
◆Neravnomjerno raspršivanje rashladne vode utjecat će na učinak prijenosa topline;
◆Može se postaviti samo na otvorenom.
6
Cijevni izmjenjivač topline
Kućišni izmjenjivač topline je vrsta cijevnih izmjenjivača topline, koji je koncentrično kružno kućište povezano s dvije standardne cijevi različitih veličina. Vanjski se zove strana školjke, a unutarnji se zove strana cijevi. Dva različita medija mogu teći obrnuto (ili u istom smjeru) na strani školjke i na strani cijevi kako bi se postigao učinak izmjene topline. Cijevni izmjenjivači topline obično se sastoje od ljuske (uključujući unutarnju ljusku i vanjsku ljusku), koljena u obliku slova U, kutije za brtvljenje i slično.
Cijevni izmjenjivač topline
Prednosti kućišta izmjenjivača topline su:
◆Jednostavna struktura, sposobna izdržati visoki pritisak;
◆Područje prijenosa topline može se povećati ili smanjiti prema potrebama, što je pogodno za primjenu.
Nedostaci kućišta izmjenjivača topline su:
◆Postoji mnogo spojeva između cijevi, koji lako propuštaju;
◆Velika podna površina i velika potrošnja metala po jedinici površine za prijenos topline.
7
Obloženi izmjenjivač topline
Izmjenjivač topline s plaštom je vrsta pločastog izmjenjivača topline, koji se izrađuje ugradnjom plašta na vanjsku stijenku spremnika i ima jednostavnu strukturu; ali je njegova grijaća površina ograničena stijenkom spremnika, a koeficijent prijenosa topline nije visok. Kako bi se poboljšao koeficijent prijenosa topline i ravnomjerno zagrijala tekućina u kuhalu, u kuhalo se može ugraditi mješalica. Kada se voda za hlađenje ili sredstvo za grijanje bez promjene faze upušta u plašt, spiralne pregrade ili druge mjere za povećanje turbulencije također se mogu postaviti u plašt kako bi se povećao koeficijent prijenosa topline na jednoj strani plašta. Kako bi se nadoknadio nedostatak površine za prijenos topline, zavojnice se također mogu ugraditi unutar kuhala za vodu. Obloženi izmjenjivači topline naširoko se koriste za grijanje i hlađenje reakcijskih procesa.
Obloženi izmjenjivač topline
Prednosti izmjenjivača topline s plaštom su:
◆Jednostavna struktura;
◆ Lako se obrađuje.
Nedostaci izmjenjivača topline s plaštom su:
◆Malo područje prijenosa topline i niska učinkovitost prijenosa topline.
8
Spiralni pločasti izmjenjivač topline
Spiralni pločasti izmjenjivač topline je vrsta pločastog izmjenjivača topline, koji se sastoji od dvije paralelne metalne ploče, koje unutar sebe tvore dva koncentrična spiralna kanala. Pregrada je postavljena u središte izmjenjivača topline za odvajanje spiralnih kanala, a distantni stup zavaren je između dvije ploče kako bi se održao razmak između kanala.
Spiralni pločasti izmjenjivač topline
Prednosti spiralnih pločastih izmjenjivača topline su:
◆Visoki koeficijent prijenosa topline;
◆Nije lako skalirati i blokirati;
◆ Sposobnost korištenja izvora topline s nižom temperaturom;
◆ Kompaktna struktura.
Nedostaci spiralnih pločastih izmjenjivača topline su:
◆Radni tlak i temperatura ne smiju biti previsoki;
◆Nije lako remontirati.
9
heat pipe izmjenjivač topline
Toplinska cijev nastaje punjenjem određene količine određene radne tekućine u zatvorenu metalnu cijev koja uklanja nekondenzirajući plin. Radna tekućina apsorbira toplinu na vrućem kraju te vrije i isparava. Stvorena para teče do hladnog kraja kako bi se kondenzirala i oslobodila latentnu toplinu. Kondenzat se vraća na vrući kraj i ponovno vrije i isparava. Ovaj ciklus se ponavlja, a toplina se neprekidno prenosi s vrućeg kraja na hladniji kraj.
heat pipe izmjenjivač topline
Prednosti toplinskih izmjenjivača topline su:
◆Jednostavna struktura, dug radni vijek i pouzdan rad;
◆Iznimno visoka toplinska vodljivost i dobra izotermna svojstva;
◆Područje prijenosa topline s obje strane hladne i vruće strane može se proizvoljno mijenjati, može prenositi toplinu na veliku udaljenost i kontrolirati temperaturu.
Njegovi nedostaci su:
◆Loša otpornost na oksidaciju i otpornost na visoke temperature.
Mjere opreza za korištenje izmjenjivača topline:
◆Održavajte mrežu cijevi čistom. Bilo prije ili nakon završetka rada, cijevna mreža se mora očistiti kako bi se izbjeglo blokiranje izmjenjivača topline. Osim toga, pozornost treba posvetiti čišćenju uređaja za dekontaminaciju i filtra, tako da se cijeli rad na izmjeni topline može neometano obaviti.
◆ Strogo kontrolirajte omekšanu vodu. Prije obrade medija za grijanje provjerite kvalitetu vode u sustavu i spremniku za omekšavanje te je ubrizgajte nakon što potvrdite da je kvaliteta vode kvalificirana.
◆ Testirajte novi sustav. Za novi sustav, ne može se odmah koristiti naizmjenično s izmjenjivačem topline, ali novi sustav mora raditi unutar određenog vremenskog perioda, a izmjenjivač topline može se ugraditi u sustav tek nakon završetka testa rada. Svrha ovoga je spriječiti da nečistoće u mreži cijevi oštete unutarnju opremu izmjenjivača topline
