Příklady 9+ výměníků tepla: Podrobná fakta

Tento článek pojednává o příkladech výměníků tepla. Tento název nám usnadňuje pochopení významu tepelného výměníku.

Výměník tepla není nic jiného než zařízení, které vyměňuje teplo mezi dvěma látkami za účelem snížení nebo zvýšení teploty na požadovanou úroveň. V tomto článku se podíváme na to, co je výměník tepla, jaké jsou jeho různé typy a různé příklady použití výměníků tepla.

Co je výměník tepla?

Výměník tepla je zařízení sloužící k přenosu tepla mezi pracovní kapalinou a kapalinou, jejíž teplota se má snížit nebo zvýšit.

Výměníky tepla využívají duté trubky, kterými prochází tekutiny. Kapaliny mají mezi sebou teplotní rozdíl, díky kterému dochází k přenosu tepla. Nejdůležitější pro přenos tepla je teplotní rozdíl mezi dvěma předměty/tekutinami. V tomto článku budeme diskutovat o různých typy výměníků tepla a jejich příklady.

příklady výměníků tepla
Obrázek: Trubkový výměník tepla

Obrázek kreditů: Wikipedia

Typy výměníků tepla podle směru proudění kapalin

Podle směru proudění tekutin vůči sobě můžeme tepelné výměníky rozdělit do tří typů. Tyto typy jsou uvedeny v seznamu níže -

  1. Paralelní výměník tepla - Když tekutiny proudí ve stejném směru vůči sobě navzájem, bude výměník tepla označován jako výměník tepla s paralelním prouděním. Teplota horké tekutiny klesá, zatímco teplota chladné tekutiny roste.
  2. Protiproudý výměník tepla - Když tekutiny proudí v opačném směru vůči sobě navzájem, pak bude výměník tepla označován jako protiproudý výměník tepla. Můžeme zjistit účinnost výměník tepla pomocí vzorce diskutováno v dalších částech tohoto článku.
  3. Křížový výměník tepla - Jak název napovídá, výměníky tepla s křížovým tokem jsou takové výměníky tepla, ve kterých tekutiny proudí navzájem kolmo. Trubky vůči sobě tvoří devadesát stupňů.

Typy výměníků tepla podle procesu přenosu

Klasifikace výměníků tepla na základě procesů přenosu je uvedena v seznamu níže-

  1. Typ nepřímého kontaktu - V tomto typu uspořádání se proudy tekutiny oddělují a přenos tepla probíhá kontinuálně přes dělicí stěnu dovnitř a ven ze stěny přechodným způsobem. Různé typy výměníků tepla typu s nepřímým kontaktem zahrnují výměník tepla akumulačního typu, vodní postel výměník tepla atd.
  2. Typ přímého kontaktu– Ve výměníku tepla typu s přímým kontaktem si dvě tekutiny vyměňují teplo tím, že se dostanou do přímého vzájemného kontaktu. Vyměňují si teplo a pak se od sebe oddělují.

Účinnost výměníku tepla

Účinnost tepelného výměníku je poměr mezi skutečným přenosem tepla probíhajícím k maximálnímu přenosu tepla, který může proběhnout ve výměníku tepla.

Význam účinnosti spočívá v tom, že umožňuje konstruktérům předvídat, jak bude daný výměník tepla plnit novou úlohu. Postup pokus-omyl odpadá, známe-li účinnost výměníku tepla.

Příklady výměníků tepla

Místa, kde se tepelné výměníky používají, jsou uvedeny v seznamu níže -

Předehřívače vzduchu

Název napovídá, že vzduch se před odesláním k provedení jakéhokoli jiného procesu zahřívá. Lze je například použít v kotlích pro zvýšení tepelné účinnosti elektrárny. Předehřátý vzduch zlepší kvalitu vstupu paliva do elektrárny.

Ekonomizéry

Je to alternativa ke klimatizačnímu systému. Ekonomizéry využívají k chlazení budovy venkovní vzduch místo kompresorů používaných v klimatizačních systémech. To také ušetří obrovské množství peněz, protože šetří energii.

Odpařovače

Výparníky se používají k přeměně jakékoli kapaliny na její plynnou formu. Teplota kapaliny zůstává stejná. Proces změny fáze je izotermický proces. Výparníky se používají v kotlích k přeměně kapalné vody na plynnou páru. Ve výparnících je teplota paliva stejná, jakou prochází fázovou transformací. Na druhé straně se zvyšuje teplota chladnější kapaliny, která se používá jako pracovní kapalina uvnitř výměníku tepla.

Přehříváky

Uvnitř kotlů se používají přehříváky, které přeměňují mokrou páru na suchou. Suchá pára je taková pára, ve které není žádný kapalný obsah vody. Podíl sušiny suché páry je 1 nebo 100 %. Přehříváky slouží k přehřívání páry. Kvalita a entalpie přehřáté páry je vyšší než u běžně používané mokré páry nebo syté páry.

Kondenzátory

Kondenzátory jsou opakem výparníků. Kondenzátory přivádějí zpět kapalinu z jejího plynného stavu, aniž by měnily její teplotu. Kondenzátory jsou jednoduché výměníky tepla, které absorbují teplo z páry a přeměňují je zpět na kapalnou vodu. Množství absorbovaného tepla se rovná latentnímu teplu vypařování vody. Podobně jako u výparníků zůstává teplota paliva stejná a teplota horké kapaliny, která se používá jako pracovní kapalina uvnitř výměníku tepla, klesá.

Chladicí věže

Chladicí věž je věž používaná k odvádění tepla ze systému do okolí. Teplo odváděné ze systému je odpadní teplo, které nemá využití v dalším procesu. Tyto věže se jeví jako komíny, kterými je vytlačován oblak plynu. Tento oblak plynu není nic jiného než plyn pracovní tekutiny. Teplo se odvádí ve formě páry.

Bazénový výměník tepla

Bazénový výměník tepla přenáší teplo z proudu horké vody do proudu chladnější bazénové vody, aniž by došlo k jejich přímému vzájemnému kontaktu.

Chladič hydraulického oleje

Chladič hydraulického oleje ochlazuje hydraulický olej. Ty lze použít v agregátech, mycích strojích a motorech téměř všude, kde se používá hydraulický olej. Hydraulický olej je třeba chladit, protože bez chlazení se může olej vznítit v důsledku vyšších teplot a může být smrtelný pro obsluhu i strojní zařízení.

bojlery

Nejběžnější použití výměníků je v kotlích. Kotle používají tepelné výměníky k ohřevu kapalné vody tak, že se přemění na páru. V celém procesu změny fáze zůstává teplota kapaliny/plynu stejná, což znamená, že se jedná o izotermický proces. Již jsme diskutovali ve výše uvedených částech, jak výměníky tepla práce uvnitř kotle.

Vodní bundy

Ve vodních pláštích se voda používá k chlazení nebo ohřívání výfukových plynů procházejících motorem. U raketových motorů můžeme vidět opláštění, horké výfukové plyny zahřejí palivo a poté se palivo posílá zpět ke spalování. To zvyšuje účinnost spalování raketového motoru. V automobilech se vodní plášť používá k chlazení motoru a zabránění nadměrným tepelným ztrátám. Vodní plášť snižuje teplotu motoru.

Jiné typy výměníků tepla

V širším měřítku existuje mnohem více typů výměníků tepla. Jsou uvedeny v seznamu níže -

  • Plášťové a trubkové výměníky tepla
  • Deska výměník tepla
  • Deskový a skořepinový výměník tepla
  • Adiabatický kolový výměník tepla
  • Trubkový výměník tepla
  • Polštářový talíř výměník tepla