Her birimiz en basit ısı eşanjörleriyle karşılaştık. Bunun çarpıcı bir örneği, "pipe in pipe" veya buna benzer bir tasarımdır. Isı eşanjörü icat edilmemiş olsaydı, hayatımızı hayal etmek zor olurdu. Bugün çok sayıda ısı eşanjörü var. Sadece teknik özelliklerde değil, aynı zamanda kapsam, tasarım vb. olarak da birbirlerinden farklıdırlar. Bu konu hakkında daha ayrıntılı konuşalım ve ilginç noktalarla ilgilenelim.
Bazı genel bilgiler
Isı eşanjörü, ısıyı bir ortamdan diğerine aktarmak için kullanılan bir cihazdır. Aynı zamanda, ısıtma ekipmanı olmadan ısı eşanjörünün kendisinin tamamen işe yaramaz olduğunu anlamalısınız, ancak komplekste harika sonuçlar elde edebilir ve çok büyük ve soğuk odaları bile başarıyla ısıtabilirsiniz. Ayrıca bilim adamları, başka bir ortama aktarıldığında ısı kaybını sürekli olarak en aza indirmeye çalışmışlardır. Bugün mümkün değil%100 verimlilikle övünür, ancak %90-95 verimlilikten güvenle söz edebiliriz. Özel olarak hazırlanmış malzemelerin yanı sıra bir soğutma sıvısı kullanılarak ürünün operasyonel ve teknik özellikleri artırılır. Elbette tüm bunlar ekipmanın fiyatını biraz artırıyor ama buna değer.
Tasarlarken, mühendisler sürekli olarak tek bir şişede birleştirilmesi gereken çelişkili gereksinimlerle karşı karşıya kalırlar. Örneğin, hidrolik direnci az altmak ve aynı zamanda ısı transfer katsayısını artırmak gerekir. Isı eşanjörü korozyona dayanıklı olmalı, ancak bakımı çok zor olmamalıdır. Bütün bunlar, birçok ısı eşanjörünün ortaya çıkmasına neden oldu. Duruma en uygun olanı kullanılır.
Isı eşanjörlerinin sınıflandırılması
Yukarıda belirtildiği gibi, şu anda çok sayıda ısı eşanjörü bulunmaktadır. Öncelikle ortama ısı transferi yöntemine göre ayrılmalıdırlar. Burada ısı eşanjörleri aşağıdaki gruplara ayrılmıştır:
- iyileştirici;
- yenileyici;
- karıştırma;
- elektrikle ısıtılır.
Reküperatif ısı eşanjörlerine daha yakından bakalım. Ürünün tasarımı, içinden ısının aktarıldığı tek katmanlı veya çok katmanlı bir duvarın varlığını ima eder. Genellikle bu zaten sabit hareket halinde olur. Bu tür cihazlarda, faz değiştirilmeden cebri hareketle ısı transferinin gerçekleştirilmesi ilginçtir.devletler. Ancak bu yalnızca sürekli çalışan ısı eşanjörleri için geçerlidir. Periyodik çalışma moduna sahip ünitelerden bahsedersek, belirli bir süre boyunca ısıtma, buharlaştırma ve soğutma gerçekleştirilir ve tüm bunlar sıralı moddadır. Bu tür cihazlar, kararsız termal harekete sahip ısı eşanjörlerine aittir. Bunun nedeni, giriş ve çıkıştaki soğutucunun sıcaklığının önemli ölçüde farklı olmasıdır. Çoğu zaman, bu tür agregalar bobin şeklinde bulunur ve katmanlı, nervürlü ve diğer biçimlerdedir. Biraz sonra birkaç türe bakacağız. Ancak ısı eşanjörlerinin sınıflandırılması burada bitmiyor.
Rejenerasyon üniteleri ve elektrikli ısıtma
Bu durumda, tıpkı öncekinde olduğu gibi, ısı enerjisini aktarmak için ısı değişim yüzeyi kullanılır. Ancak bu yüzey bir nevi memedir. Isı biriktiren bir ara birikim aracının rolünü oynar. Genel olarak, tüm süreç birkaç aşamaya ayrılabilir. İlk aşamada, meme belirli bir miktarda ısı algılar. Daha sonra ikinci aşamaya geçilir ve soğutma sıvısı memenin yüzeyi üzerinden aktarılır. Bu, soğutucuların akışını değiştirirken olur. Bu aşamada nozul yavaş yavaş soğur ve biriken ısı odanız olabilecek ısıtılmış ortama salınır.
Yenileyiciler durağan olmayan birimlerdir. Meme genellikle hareketsizdir ve termal işlemler eşzamanlı olarak tekrarlanır. Bu tür cihazlara genellikle temizleyiciler veyasoğutma kuleleri.
Elektrikle ısıtılan ısı eşanjörlerinin özü, elektriğin ana ısı kaynağı olarak kullanılmasıdır. Elektrik ark tesisatları, elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Hem doğrudan hem de dolaylı ısıtma olabilirler. Endüstrideki en yaygın ısı eşanjörleri endüksiyonlu ve rezistanslı ısıtıcılardır. Gördüğünüz gibi, ısı değişim ekipmanı farklı olabilir, şimdi her bir türe, kapsamına ve tasarım özelliklerine daha yakından bakacağız.
Spiral ısı eşanjörleri
Cihaz bir çift spiral kanaldır. Genellikle merkezi bölmenin etrafına sarılırlar. Bunu yapmak için haddelenmiş malzemeden yapılırlar. Spiral ısı eşanjörlerinin yüksek viskoziteli sıvıları ısıtmak ve soğutmak için çok uygun olduğunu belirtmekte fayda var.
Genel olarak, ısıtma yüzeyi, bir kaynak vasıtasıyla çekirdeğe bağlanan iki metal levhadan oluşur. Ünitenin kendisi, spiral şeklinde yapılmış, genellikle dikdörtgen olan sadece 2 kanaldan oluşur. Spiralin (iç) ucu bir bölme duvarına sahiptir ve pimlerle sabitlenmiştir. Isı eşanjörleri hem dikey hem de yatay olarak yapılabilir. Yetersiz alan veya odanın karmaşık bir konfigürasyonu nedeniyle bir tip kurmak mümkün değilse, ikincisi daha çok tercih edilir. Tüketicinin spirali seçebilmesi de ilginçtir.20 ila 150 santimetre arasında farklı spiral genişliklere sahip ısı eşanjörleri. Aynı zamanda, ısıtma yüzeyi maksimum 1 MPa sistem basıncıyla 3,2 ila 100 metrekare arasında değişebilir.
Bu ısı değişim ekipmanının bir dizi önemli avantajı olduğu unutulmamalıdır. İlk olarak, az altılmış bir hidrolik dirençtir. İkincisi, kompaktlık ve yüksek verimlilik ve ısı transfer yoğunluğu. Ancak tüm bunlar, karmaşık bir tasarım ve onarım şeklinde dezavantajlar olduğu gerçeğine katkıda bulundu.
Plakalı ısı eşanjörleri hakkında
Şu anda katlanabilir ve ayrılmaz plakalı ısı eşanjörleri üretilmektedir. Doğal olarak birinci tip birçok nedenden dolayı daha çok tercih edilmektedir. İlk olarak, bakım kolaylığı. Bu tür ekipmanlar çok hızlı bir şekilde demonte ve monte edilir, bu nedenle herhangi bir arıza kısa sürede ortadan kalkar. Ayrılamayan modeller genellikle tamir edilmez ve tamir edilirse çok daha uzun sürer.
Aslında, isim, bu ekipmanın bir paket prefabrik plakadan oluştuğunu gösteriyor. Bakır, titanyum, grafit vb. gibi çeşitli malzemelerden yapılabilirler. Neredeyse her zaman, performans özelliklerini iyileştirmek için plakalar oluklu yapılır. Plakalı ısı eşanjörlerinde, soğuk ve sıcak soğutucu akışkanın akışları katmanlar halinde geçer.
Ekipmanın kendisi iyi çünkü yetkin bir düzeni var. Bu, ısı değişim yüzeyinin alanını arttırmayı ve tüm bunları nispeten küçük boyutlara sığdırmayı mümkün kıldı. Her durumda, satın almadan önce, belirli bir durumda cihazın ne kadar güce ihtiyacı olduğuna dair veri elde etmenizi sağlayan bir ısı eşanjörü hesaplaması yapılır. Bir pakette birlikte çekilen tüm plakaların, aynı şekilden dolayı kendi aralarında kanal oluşturduğu anlaşılmalıdır. İçlerinden sıvı akar. Şimdi bu ekipmanla ilgili birkaç ilginç ayrıntıya daha bakacağız.
Conta kullanma
Yukarıda belirtildiği gibi, ısı transferinin ana unsuru plakalardır. Soğuk damgalıdırlar. Bunun için, ünitenin dayanıklılığını ve verimliliğini önemli ölçüde artırabilen korozyona dayanıklı alaşımlar kullanılır. Modele bağlı olarak plakaların kalınlığı 0,4 ila 1,0 mm arasında değişebilir. Çalışma konumunda plakalar birbirine sıkıca bastırılır. Bu durumda küçük oluklu kanallar oluşur. Ön tarafta özel bir oluk vardır, oraya bir lastik conta (conta) monte edilmiştir. Ayrıca contalarda sıvı beslemesi ve tahliyesi için gerekli delikler bulunur. Deliklerden birinin kırılması durumunda, soğuk ve sıcak ortamın karışmasını önlemek için bir drenaj oluk sistemi sağlanır.
İki ortam arasında bir karşı akımın yaratılması nedeniyle, yalnızca sıcaklık ayarında bir iyileştirme değil, aynı zamanda nispeten küçük hidrolik dirençlerle daha hızlı ısı transferi elde etmek mümkün oldu. Temel çalışma prensibinin karşı akıma, yani ısıtma ve hareket hareketine dayandığını söylemek gereksiz olmaz.farklı yönlerde ısıtma sıvısı. Karışmayı önlemek için çift lastik conta veya metal bir plaka takılmıştır. Plaka ve kanal sayısı, ekipmanın operasyonel gereksinimlerine bağlı olarak değişebilir. Oluşturmadan önce, optimum çalışma modunu belirlemeyi mümkün kılan ısı eşanjörlerinin termal hesaplaması yapılır. Bazen agresif bir ortamda uzun süreli çalışmadan korkmayan pahalı alaşımlar kullanılır.
Plaka Kanatlı Eşanjörler
PRT, -270 ila +200 santigrat derece gibi geniş bir sıcaklık aralığında agresif olmayan ve gazlı ortamlarda ısıyı aktarmak için kullanılır. Bu durumda sistemdeki basınç 100 atmosfere ulaşabilir ve bir vakumdan başlayabilir. Tasarım, plakaların her iki tarafına nervürlü bir yüzey uygulama fikrine dayanmaktadır. Ürünün kendisi, ortamlar arasında ısı transferi gerçekleştirildiği için birkaç kaburgadan oluşur. Çok çeşitli kanat şekillerine sahip kanatlı plakalı ısı eşanjörü olduğunu belirtmekte fayda var. Bu, operasyonel ve teknik özellikleri biraz değiştirmenize izin verir. Çoğu zaman sürekli ve dalgalı kaburgalar görebilirsiniz. Ancak bunlara ek olarak delikli ve pullu olanlar gibi daha egzotik olanları da vardır. Malzeme olarak genellikle sac kullanılır. Kalınlıkları sistemdeki basınca ve kullanılan akışkana göre ayarlanabilir.
Genellikle bu tip ısı eşanjörleri farklı akış tipleriyle yapılır. Çoğu zaman, karşı akış kullanılır, ancak aynı zamandadüz ve çapraz devreler. Bu tür ekipmanın güçlü yönlerinden kısaca bahsedersek, birçoğu vardır. Birincisi, bunlar hızlı ve yoğun ısı transferi gibi operasyonel özelliklerdir. İkincisi, boyutu küçüktür. Bugün birçok kişi en gelişmiş olanın kanatlı ısı eşanjörleri olduğunu söylüyor. Çoğu zaman, PRT enerji, petrol arıtma, kimya ve havacılık endüstrileri gibi endüstrilerde kullanılır. Bütün bunlar, çok sayıda avantajın yanı sıra sistemde kullanılan çok çeşitli akışkanlar ve basınçlardan kaynaklanmaktadır.
Kabuk-borulu ısı eşanjörü: tasarım ve özellikler
Daha önce incelediğimiz yüzey tipi ısı değişim ekipmanı, kabuk ve boru üniteleri kadar popüler değildir. Bunlar sadece en başta en basit versiyonda bahsedilen cihazlardır - bu "borudaki boru" sistemidir. Bu tip bir ısı eşanjörü, bir mahfaza içine yerleştirilmiş bir boru sistemidir (demet). Tüpler haddelenir ve ürün gövdesine kaynak yapılır. Bazı durumlarda, ayrıca haşlanırlar. Bu, %100 sızdırmazlık sağlamak için yapılır. Gövde ek nozullarla birlikte verilir. Bazıları buhar sağlamak için, bazıları ise kondensin giderilmesi için gereklidir. Ek olarak, mahfazada, ünitenin tüm uzunluğu boyunca ısı değişim borularını desteklemek için kullanılan enine ızgaralar vardır. İlginç bir şekilde, kabuk ve borulu ısı eşanjörleri 190 santigrat derece veya15 bar üzerinde doymuş buhar basınçları.
Akışkan hareketi içeren herhangi bir sistem su darbesine maruz kalabilir. Bu fenomen, ekipmanı kısmen veya tamamen devre dışı bırakabilir. Bunun olmasını önlemek için, genleşme tankları adı verilen çeşitli depolama elemanları kullanılır. Ancak bizim durumumuzda bu gerekli değildir, çünkü borulu ısı eşanjörleri onlara karşı çok dirençlidir. Ayrıca, çevrenin temizliği için katı bir gereklilik yoktur. Bu tür ekipmanın önemli bir dezavantajı, bu tipteki tüm ısı eşanjörlerinin çok metal yoğun olması ve bu da nihai maliyeti ve boyutları etkilemesidir.
Gaz ekipmanı için ısı eşanjörleri
Herhangi bir katı yakıt veya gaz kazanının tasarımında bir ısı eşanjörü olduğu bir sır değil, aynı zamanda ısıtıcılar olarak da adlandırılır. Ana türleri zaten düşündük. Muhtemelen fark ettiğiniz gibi, bunlar veya bu türler çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Bazı cihazlar daha geniş uygulama alanı bulmuş, diğerleri belirli endüstrilerde kullanılmaktadır ve diğerlerine uymamaktadır. Bizim durumumuzda borulu ve plakalı ısı eşanjörlerinin kullanımı yer almaktadır. İlk durumda, ikincisinde - plakalarla bir tüp sistemi ile uğraşıyoruz. Prensip olarak, türünden bağımsız olarak, bir gayzer için bir ısı eşanjörü bir dizi gereksinimi karşılamalıdır. Birincisi ısı transfer katsayısının yüksek olması, ikincisi ise dayanıklı ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı olmasıdır. En popüler malzemeler bakır, alüminyum veçelik. İkinci seçenek daha az tercih edilir, çünkü böyle bir metal ağırdır ve bu da verimliliği az altır. Her durumda, şofben için ısı eşanjörü en az 5 yıl hizmet etmelidir.
Sonuç
Bu yüzden ana ısı eşanjör türlerini inceledik. Kabuk ve levha gibi türler dikkatsiz bırakılmıştır. Prensip olarak, klasik lamellerden veya nervürlerden biraz farklıdırlar. Ancak genellikle kasalı bir ısı eşanjörüne sahip banyo sobaları bulabilirsiniz. Ancak en önemli özelliği, ekipmanın yüksek sıcaklıklara ve çalışma basınçlarına dayanıklı olmasıdır. Muhafaza titanyum, paslanmaz çelik veya karbon çelik gibi malzemelerden yapılabilir. Kabuk ve plakalı ısı eşanjörlü banyo sobalarının buhar veya yoğuşma için iyi düzenlenmiş olması ilginçtir, ki bu şüphesiz önemli bir avantajdır. Prensip olarak, bu hikayeyi tamamlayabilir, çünkü artık ısı eşanjörleri hakkında ihtiyacınız olan her şeyi biliyorsunuz.
