Read Comments

Wymiennik ciepła – jaki wybrać?

Dobór wymiennika ciepła uzależniony jest od wielu czynników, m.in. od żądanej mocy wyjściowej, temperatur obiegowych i dopuszczalnych strat ciśnienia. I choć urządzenie to nie jest aż tak nadzwyczajne, a służyć ma do wymiany ciepła pomiędzy dwoma lub więcej płynami, dokonanie wyboru może okazać się bardzo trudnym zadaniem. Jak sobie z tym poradzić?

Rodzaje wymienników ciepła

Najlepiej jest zacząć od tego, jakie wymienniki ciepła istnieją oraz w jakich segmentach są najczęściej wykorzystywane. Pierwszy podział, o którym warto wspomnieć to podział ze względu na sposób przepływu ciepła. I tak, możemy spotkać się z dwoma głównymi grupami: wymienniki kontaktowe i wymienniki bezkontaktowe. Wymienniki kontaktowe charakteryzują się tym, że dochodzi w nich do bezpośredniego kontaktu między płynami, i pomimo wielu ograniczeń, posiadają kilka zalet – pozwalają uzyskać bardzo dużo współczynników przewodzenia ciepła, są tanie i nie wytrąca się w nich osad na powierzchni wymiany ciepła. Wymienniki kontaktowe można podzielić na: układ cieczy niemieszających się, typu gaz-ciecz oraz typu ciecz-para.

W wymiennikach bezkontaktowych do kontaktu między płynami z kolei nie dochodzi. Można je podzielić na rekuperatory (proste i z wytwarzaniem ciepła), które są wymiennikami przeponowymi z bezpośrednią wymianą ciepła, regeneratory z pośrednią wymianą ciepła oraz złoża fluidyzacyjne, w których zachodzą procesy będące kombinacją procesów zachodzących w regeneratorach i rekuperatorach.

Drugi podział odbywa się ze względu na układ strumieni. Tutaj możemy spotkać się z wymiennikami współprądowymi, krzyżowymi, przeciwprądowymi oraz złożonymi. W wymiennikach ciepła współprądowych wymiana ciepła zachodzi pomiędzy dwoma strumieniami biegnącymi w tym samym kierunku (jest to najmniej wydajny układ z punktu widzenia wymiany ciepła). Układ przeciwprądowy jest bardziej efektywny i charakteryzuje się możliwością podgrzania lub ochłodzenia strumienia do temperatury zbliżonej tej, która wlotowej drugiego strumienia. W układzie krzyżowym oba strumienie przepływają względem siebie pod kątem prostym, układ złożony natomiast jest kombinacją układu współprądowego, krzyżowego i przeciwprądowego.

Przykłady rekuperatorów

Możemy spotkać się z: wymiennikiem płaszczowo-rurowym, płytowym, spiralnym, ze zbiornikami z wężownicą lub płaszczem oraz kanałem odzysku ciepła. Rekuperatory z wytwarzaniem ciepła natomiast to: kocioł płomienicowy i płomieniówkowo-płomienicowy i reformer. Czym się one różnią? Tym, że w wymiennikach z wytwarzaniem ciepła energia wytwarzana jest zwykle w procesie spalania lub reakcji jądrowej. Takie wymienniki z całą pewnością muszę częściej przechodzić inspekcję.

Zalety i wady regeneratorów

W porównaniu do rekuperatorów, regeneratory będące aparatami pracującymi w cyklach, charakteryzują się niską ceną, możliwością stosowania tańszych materiałów, stosunkowo niewielkim rozmiarem, niskim spadkiem ciśnienia, samooczyszczaniem i zapakowaną powierzchnią wymiany ciepła. Jednak to wiedzie nas do tego, że mogą one być nieszczelne, dodatkowo stosowanie ich konieczne jest jedynie w układach gaz-gaz.

Jak dobrać konstrukcję i materiały wymienników?

Aby wybrać odpowiedni wymiennik ciepła, powinno spojrzeć się na wiele czynników. Przede wszystkim na to, jaką mają właściwość chemiczne płyny, ponieważ to właśnie to decyduje o rodzaju materiału. Następnie na parametry fizyczne płynów, np. gęstość, ciśnienie robocze, temperatura. Właściwości materiałów – to kolejny czynnik wyboru. Ich parametry takie, jak wytrzymałość, spawalność, form owalność, rozszerzalność cieplna i współczynnik przewodzenia ciepła powinny być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji, na który wymiennik się zdecydować. Ponadto, jeśli w planach jest zainstalowanie wymiennika ciepła na zewnątrz, wówczas oznacza to, że będzie on narażony na niekorzystny wpływ czynników środowiskowych, a to z kolei wymaga zastosowania bardziej wytrzymałych materiałów. Zwrócić uwagę także trzeba na częstotliwość czyszczenia. Wymienniki płytowe czyści się najłatwiej, stąd są częstym rozwiązaniem w miejscach, gdzie konieczne jest częste czyszczenie. Warto zajrzeć również do regulacji prawnych – w tym sprawdzić przepisy bezpieczeństwa, oraz dokonać analizy ekonomicznej. Na koniec – logistyka. Jeśli jeden wymiennik jest za duży, aby go przetransportować, może warto zastanowić się nad kilkoma mniejszymi.

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *