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 e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *