Wymiennik ciepła - zasada działania

Każda przemysłowa instalacja chłodząca posiada wymiennik ciepła, który umożliwia jej szybkie i efektywne schładzanie lub zamrażanie produktów. Zasada działania tego urządzenia jest mało skomplikowana i jest ono zazwyczaj konstruowane według indywidualnych potrzeb konkretnej instalacji przemysłowej. Czym zatem jest wymiennik ciepła, jak działa oraz jakie są jego podstawowe rodzaje?

 Projektowane pod indywidualne potrzeby

Wymienniki ciepła to urządzenia umożliwiające wymianę ciepła pomiędzy konkretnymi mediami (ciecze lub gazy) i są to głównie parowniki oraz skraplacze. W nowoczesnych instalacjach przemysłowych stosowane są wymienniki ciepła ze stali ciśnieniowej o zróżnicowanej konstrukcji, o bardzo podobnej zasadzie działania. Ich budowa jest uzależniona przede wszystkim od sposobu przepływu ciepła, który może być kontaktowy lub bezkontaktowy (np. fluidyzacja). Wymienniki projektuje się w zależności od konkretnej instalacji i pracującego w niej medium (czynnik chłodniczy), dlatego też wyróżniamy wymienniki ciepła amoniakalne, wymienniki ciepła freonowe oraz wymienniki pracujące w instalacji CO2.

Wymiennik ciepła – zasada działania

Wymiennik ciepła umożliwia wymianę ciepła pomiędzy płynami o różnej temperaturze. Zasada działania urządzenia opiera się na wymianie ciepła w ramach zjawiska konwekcji i przewodzenia (wymiana ciepła między cieczami i gazami). Ciecz o wysokiej temperaturze oddaje energię cieplną konwekcyjnie do ścianki lub powierzchni rurki. Następnie ciepło jest przewodzone przez ścianę rurki lub płytę, gdzie ostatecznie pobiera je zimny płyn.

Konstruowane na zamówienie wymienniki ciepła pozwalają na ustaloną lub nieustaloną wymianę ciepła. W pierwszym przypadku (ustalonym) wymiana może dojść do skutku wyłącznie w urządzeniach o działaniu ciągłym. Z kolei wymienniki ciepła funkcjonujące w systemie nieciągłym są w stanie prowadzić wymianę ciepła jednorazowo lub pracować w sposób okresowy. W takich przypadkach prowadzona jest nieustalona wymiana ciepła.

Wymiana energii cieplnej może przebiegać w zależności od rodzaju przepływu ciepła w sposób kontaktowy – kiedy dochodzi do bezpośredniego kontaktu czynników, lub bezkontaktowy - kiedy czynniki są od siebie oddzielone. Ponadto wymiennik ciepła schemat jego działania może być odmienny w różnych układach strumieni, a więc w systemach:

• współprądowych
• przeciwprądowych
• krzyżowych
• złożonych

Wymienniki ciepła na zamówienie – zastosowanie i podstawowe rodzaje

Wymienniki ciepła najczęściej znajdują swoje zastosowanie w urządzeniach chłodzących i mrożących, stanowiąc ich podstawowy element odpowiedzialny za prawidłowe funkcjonowanie całego układu. Wykorzystuje się je również w instalacjach klimatyzacji w celu zapewnienia odpowiedniej wartości temperatury, a także w urządzeniach wentylacyjnych, w których niezbędne jest odzyskiwanie ciepła wyprowadzonego na zewnątrz. Wymienniki ciepła to również elementy instalacji centralnego ogrzewania (CO) oraz ciepłej wody użytkowej (CWU), a także systemów ogrzewania słonecznego i geotermicznego.

Pod względem konstrukcji wyróżnia się wymienniki ciepła:

• płaszczowo-rurowe
• płytowe
• spiralne

Ze względu na rodzaj czynnika wyróżnia się wymienniki typu:

• ciecz-ciecz
• ciecz-gaz,
• ciecz-ciało stałe
• gaz-gaz

Pod względem zasady działania na:

• przeponowe wymienniki ciepła (rekuperatory)
• wymienniki ciepła o bezpośrednim działaniu (mieszalniki)
• z wypełnieniem (regeneratory)

Artykuł zewnętrzny