Výmenník tepla je zariadenie na úsporu energie, ktoré prenáša teplo medzi dvoma alebo viacerými tekutinami pri rôznych teplotách. Pre veľkoplošné vykurovanie je existencia výmenníka tepla nevyhnutná.
Podľa spôsobu prenosu tepla výmenníka tepla možno výmenník tepla rozdeliť do troch kategórií:
Priamy kontaktný výmenník tepla, nazývaný aj hybridný výmenník tepla, je zariadenie, v ktorom sú horúce a studené tekutiny v priamom kontakte a vymieňajú si teplo. Zvyčajne sú tieto dve tekutiny v priamom kontakte plyn a kvapalina s nižším tlakom odparovania;
Princíp činnosti akumulačného výmenníka tepla spočíva vo využití tepelnej vodivosti pevných látok. Konkrétne tepelné médium najskôr ohreje pevnú látku na určitú teplotu a studené médium potom získava teplo z pevnej látky. Prostredníctvom tohto procesu je možné realizovať prenos tepla. ;
Medzistenový výmenník tepla využíva aj vedenie tepla medzičlánku a studené a horúce médium sú oddelené pevnou deliacou stenou a vymieňajú si teplo cez deliacu stenu. Pre vykurovacie podniky sú najpoužívanejšie výmenníky tepla s deliacimi stenami. Podľa rôznych štruktúr sa dá rozdeliť aj na rúrkové výmenníky tepla, doskové výmenníky tepla a výmenníky tepla s tepelnými rúrkami.
1
Plášťový a rúrkový výmenník tepla
Plášťové a rúrkové výmenníky tepla sa tiež nazývajú plášťové a rúrkové výmenníky tepla. Ide o výmenník tepla s delenými stenami, ktorý využíva stenu zväzku rúrok uzavretého v plášti ako teplovýmennú plochu. Tento typ výmenníka tepla má relatívne jednoduchú konštrukciu a spoľahlivú prevádzku. Môže byť vyrobený z rôznych konštrukčných materiálov (hlavne kovových materiálov) a môže byť použitý pri vysokej teplote a vysokom tlaku. V súčasnosti je to najpoužívanejší typ.
Plášťový a rúrkový výmenník tepla
Podľa prijatých kompenzačných opatrení možno rúrkové výmenníky tepla rozdeliť do štyroch typov: pevné rúrkové výmenníky tepla, výmenníky tepla s plávajúcou hlavou, výmenníky tepla v tvare U a výmenníky tepla s upchávkou.
2
Pevný rúrkový výmenník tepla
Pevný rúrkový výmenník tepla je typ rúrkového výmenníka tepla. Rúrkovnice na oboch koncoch pevného rúrkového výmenníka tepla sú spojené s plášťom zváraním a pozostávajú hlavne z plášťa, rúrkovnice, zväzku rúrok, vrchného krytu (hlavy) a ďalších komponentov.
Pevný rúrkový výmenník tepla
Výhody pevných rúrkových výmenníkov tepla sú:
◆ Jednoduchá štruktúra;
◆V rovnakom priemere plášťa je počet rúrok najväčší a obtok najmenší;
◆Každá trubica výmenníka tepla sa dá vymeniť a vnútro trubice sa ľahko čistí.
Nevýhody pevných rúrkových výmenníkov tepla sú:
◆ Boku plášťa nie je možné mechanicky čistiť;
◆ Keď je teplotný rozdiel medzi teplovýmennou rúrkou a plášťom veľký (väčší ako 50 stupňov), vytvorí sa napätie rozdielu teplôt. Riešením je inštalácia dilatačnej škáry na plášť, takže tlak na strane plášťa nemôže byť príliš vysoký z dôvodu obmedzenia pevnosti dilatácie;
◆Je vhodný len pre pracovné príležitosti, kde je kvapalina čistá a nie je ľahké ju meriť a teplotný rozdiel medzi týmito dvoma kvapalinami je malý alebo teplotný rozdiel je veľký, ale tlak na strane plášťa nie je vysoký.
3
výmenník tepla s plávajúcou hlavou
Výmenník tepla s plávajúcou hlavou je druh rúrkového výmenníka tepla. Má jeden koniec rúrkovej dosky, ktorý nie je spojený s plášťom a môže voľne plávať v axiálnom smere. Nazýva sa aj plávajúca hlava. Plávajúca hlava sa skladá z plávajúcej rúrkovej dosky, hákového krúžku a krytu konca plávajúcej hlavy, čo je odnímateľné spojenie a zväzok rúrok je možné vytiahnuť z plášťa.
výmenník tepla s plávajúcou hlavou
Výhody výmenníkov tepla s plávajúcou hlavou sú:
◆Ak existuje teplotný rozdiel medzi teplovýmennou rúrkou a plášťom, to znamená, keď sa plášť alebo teplovýmenná rúra rozťahuje, nedôjde k žiadnemu teplotnému rozdielu;
◆Zväzok rúrok je možné vytiahnuť z puzdra, čo je vhodné na čistenie vnútri rúrok a medzi nimi.
Nevýhody výmenníkov tepla s plávajúcou hlavou sú:
◆ Komplikovaná štruktúra, veľké množstvo materiálov a vysoké náklady;
◆Ak tesnenie medzi krytom plávajúcej hlavy a plávajúcou trubicou nie je tesné, dôjde k vnútornému presakovaniu, čo vedie k zmiešaniu dvoch médií.
4
U-rúrkový výmenník tepla
Rúrkový výmenník tepla v tvare U je druh rúrkového výmenníka tepla, ktorý sa skladá z rúrok, plášťov, zväzkov rúrok a ďalších komponentov. Každá rúrka U-rúrkového výmenníka tepla je ohnutá do tvaru U a vstup a výstup sú inštalované na oboch stranách tej istej rúrkovnice. Hlava je rozdelená na dve komory prepážkou, takže každá trubica sa dá voľne rozťahovať a sťahovať. , bez ohľadu na ostatné rúrky a kryty.
U-rúrkový výmenník tepla
Výhody U-rúrkových výmenníkov tepla sú:
◆Zväzok rúrok sa môže voľne vznášať bez zohľadnenia napätia spôsobeného teplotným rozdielom a môže byť použitý v prípadoch s veľkým teplotným rozdielom;
◆Má len jednu rúrkovnicu, menej prírub, menej miest úniku a jednoduchú konštrukciu;
◆ Rúrkový výmenník tepla v tvare U je spoľahlivý v prevádzke a má nízke náklady.
Nevýhody U-rúrkových výmenníkov tepla sú:
◆ Vnútri trubice sa ťažko čistí. Pretože rúrka musí mať určitý polomer ohybu, miera využitia rúrkovnice je nízka;
◆Vzdialenosť medzi rúrkami v najvnútornejšej vrstve zväzku rúrok je veľká a strana plášťa sa dá ľahko skratovať. Keď je rýchlosť prúdenia v potrubí príliš vysoká, spôsobí vážnu eróziu časti ohybu v tvare U a ovplyvní jej životnosť;
◆Ak je vnútorná trubica poškodená, nie je možné ju vymeniť, takže množstvo odpadu je vysoké.
5
Striekací výmenník tepla
Rozprašovací výmenník tepla je druh rúrkového výmenníka tepla, ktorý upevňuje teplovýmenné rúrky na oceľovom ráme v radoch, horúca kvapalina prúdi v rúrkach a chladiaca voda je rovnomerne odlievaná z horného rozprašovacieho zariadenia, takže je tiež nazývaný sprejový chladič. Vonkajšia strana rúrky rozprašovacieho výmenníka tepla je vrstva tekutého filmu s vysokým stupňom turbulencie a koeficient prestupu tepla mimo rúrky je oveľa väčší ako u ponoreného výmenníka tepla. Okrem toho je rozprašovací výmenník tepla väčšinou umiestnený v mieste, kde cirkuluje vzduch a odparovanie chladiacej vody tiež odoberá časť tepla, čo môže znížiť teplotu chladiacej vody a zvýšiť hnaciu silu prenosu tepla. . V porovnaní s ponorným výmenníkom tepla je efekt prenosu tepla sprejového výmenníka tepla výrazne zlepšený.
Striekací výmenník tepla
Výhody sprejových výmenníkov tepla sú:
◆ Jednoduchá štruktúra a nízke náklady;
◆ Môže znížiť teplotu chladiacej vody a zvýšiť hnaciu silu prenosu tepla;
◆Vydrží vysoký tlak;
◆ Jednoduchá údržba a čistenie, nízke požiadavky na kvalitu vody.
Nevýhody sprejových výmenníkov tepla sú:
◆Nerovnomerné rozstrekovanie chladiacej vody ovplyvní efekt prenosu tepla;
◆Môže byť inštalovaný iba vonku.
6
Rúrkový výmenník tepla
Plášťový výmenník tepla je druh rúrkového výmenníka tepla, čo je sústredné kruhové puzdro spojené dvoma štandardnými rúrkami rôznych veľkostí. Vonkajšia sa nazýva strana plášťa a vnútorná strana rúrky. Dve rôzne médiá môžu prúdiť opačne (alebo v rovnakom smere) na strane plášťa a na strane rúrky, aby sa dosiahol efekt výmeny tepla. Rúrkové výmenníky tepla sa zvyčajne skladajú z plášťa (vrátane vnútorného plášťa a vonkajšieho plášťa), kolena v tvare U, upchávky a podobne.
Rúrkový výmenník tepla
Výhody plášťových výmenníkov tepla sú:
◆Jednoduchá štruktúra, schopná odolať vysokému tlaku;
◆ Plochu prenosu tepla je možné zväčšiť alebo zmenšiť podľa potreby, čo je vhodné pre aplikáciu.
Nevýhody plášťových výmenníkov tepla sú:
◆Medzi rúrkami je veľa spojov, ktoré ľahko unikajú;
◆Veľká podlahová plocha a veľká spotreba kovu na jednotku teplovýmennej plochy.
7
Plášťový výmenník tepla
Plášťový výmenník tepla je druh doskového výmenníka tepla, ktorý je vyrobený inštaláciou plášťa na vonkajšiu stenu nádoby a má jednoduchú konštrukciu; ale jeho výhrevná plocha je obmedzená stenou nádoby a koeficient prestupu tepla nie je vysoký. Na zlepšenie súčiniteľa prestupu tepla a rovnomerného ohrevu kvapaliny v kanvici je možné do kanvice nainštalovať miešadlo. Keď sa do plášťa dostane chladiaca voda alebo vykurovacie činidlo bez zmeny fázy, môžu sa v plášti nastaviť aj špirálové usmerňovače alebo iné opatrenia na zvýšenie turbulencie, aby sa zvýšil koeficient prestupu tepla na jednej strane plášťa. Aby sa vykompenzoval nedostatok teplovýmennej plochy, do kanvice možno nainštalovať aj špirály. Plášťové výmenníky tepla sa široko používajú na ohrev a chladenie reakčných procesov.
Plášťový výmenník tepla
Výhody plášťových výmenníkov tepla sú:
◆ Jednoduchá štruktúra;
◆ Jednoduché spracovanie.
Nevýhody plášťových výmenníkov tepla sú:
◆Malá plocha prenosu tepla a nízka účinnosť prenosu tepla.
8
Špirálový doskový výmenník tepla
Špirálový doskový výmenník tepla je druh doskového výmenníka tepla, ktorý je vyrobený z dvoch rovnobežných kovových dosiek, ktoré vo vnútri tvoria dva sústredné špirálové kanály. V strede výmenníka tepla je umiestnená prepážka na oddelenie špirálových kanálov a medzi dve dosky je privarený dištančný stĺpik, aby sa zachoval rozstup kanálov.
Špirálový doskový výmenník tepla
Výhody špirálových doskových výmenníkov tepla sú:
◆ Vysoký koeficient prestupu tepla;
◆Nie je ľahké škálovať a blokovať;
◆Schopnosť využívať zdroj tepla s nižšou teplotou;
◆ Kompaktná konštrukcia.
Nevýhody špirálových doskových výmenníkov tepla sú:
◆Prevádzkový tlak a teplota by nemali byť príliš vysoké;
◆ Nie je ľahké ho opraviť.
9
tepelný výmenník tepla
Tepelná trubica je vytvorená naplnením určitého množstva určitej pracovnej kvapaliny v uzavretej kovovej trubici, ktorá odstraňuje nekondenzovateľný plyn. Pracovná kvapalina absorbuje teplo na horúcom konci a vrie a vyparuje sa. Vytvorená para prúdi do studeného konca, kde kondenzuje a uvoľňuje latentné teplo. Kondenzát sa vracia do horúceho konca a opäť vrie a vyparuje sa. Tento cyklus sa opakuje a teplo sa nepretržite prenáša z horúceho konca na studený.
tepelný výmenník tepla
Výhody tepelných výmenníkov tepla sú:
◆ Jednoduchá štruktúra, dlhá životnosť a spoľahlivá prevádzka;
◆Extrémne vysoká tepelná vodivosť a dobré izotermické vlastnosti;
◆ Oblasť prenosu tepla na oboch stranách studenej a horúcej strany sa môže ľubovoľne meniť, môže prenášať teplo na veľkú vzdialenosť a môže ovládať teplotu.
Jeho nevýhody sú:
◆Nízka odolnosť proti oxidácii a odolnosť voči vysokým teplotám.
Bezpečnostné opatrenia pri používaní výmenníka tepla:
◆ Udržujte potrubnú sieť čistú. Či už je to pred prácou alebo po dokončení práce, potrubnú sieť je potrebné vyčistiť, aby sa zabránilo zablokovaniu výmenníka tepla. Okrem toho je potrebné venovať pozornosť vyčisteniu dekontaminačného zariadenia a filtra, aby bolo možné plynule dokončiť všetky práce na výmene tepla.
◆Prísne kontrolujte zmäkčenú vodu. Pred spracovaním vykurovacieho média skontrolujte kvalitu vody v systéme a v zmäkčovacej nádrži a po potvrdení, že kvalita vody je kvalifikovaná, ju vstreknite.
◆ Otestujte nový systém. Pre nový systém ho nemožno okamžite použiť striedavo s výmenníkom tepla, ale nový systém musí byť sprevádzkovaný v stanovenom čase a výmenník tepla môže byť začlenený do systému až po ukončení prevádzkovej skúšky. Účelom toho je zabrániť nečistotám v potrubnej sieti, aby poškodili vnútorné vybavenie výmenníka tepla
