Igaüks meist on kokku puutunud kõige lihtsamate soojusvahetitega. Selle ilmekaks näiteks on kujundus "toru torus" või midagi sellist. Meie elu oleks raske ette kujutada, kui soojusvahetit poleks leiutatud. Tänapäeval on tohutul hulgal soojusvahetiid. Need erinevad üksteisest mitte ainult tehniliste omaduste, vaid ka ulatuse, disaini jms poolest. Räägime sellel teemal üksikasjalikum alt ja käsitleme huvitavaid punkte.
Üldine teave
Soojusvaheti on seade, mida kasutatakse soojuse ülekandmiseks ühest keskkonnast teise. Samal ajal peate mõistma, et soojusvaheti ise, ilma kütteseadmeteta, on täiesti kasutu, kuid kompleksis saate suurepäraseid tulemusi ja eduk alt kütta ka väga suuri ja külmi ruume. Lisaks on teadlased pidev alt püüdnud minimeerida soojuskadu selle ülekandmisel teise keskkonda. Tänapäeval pole see võimalikkiidelda 100% efektiivsusega, kuid võime julgelt rääkida 90-95% efektiivsusest. Toote töö- ja tehnilisi omadusi suurendatakse spetsiaalselt ettevalmistatud materjalide ja jahutusvedeliku kasutamisega. Loomulikult tõstab see kõik mõnevõrra seadmete hinda, kuid see on seda väärt.
Projekteerimisel seisavad insenerid pidev alt silmitsi vastuoluliste nõuetega, mis tuleb ühendada üheks pudeliks. Näiteks on vaja vähendada hüdraulilist takistust ja samal ajal suurendada soojusülekandetegurit. Soojusvaheti peab olema korrosioonikindel, kuid mitte liiga raske hooldada. Kõik see tõi kaasa asjaolu, et ilmusid mitut tüüpi soojusvahetid. Kasutatakse seda, mis olukorrale kõige paremini sobib.
Soojusvahetite klassifikatsioon
Nagu eespool märgitud, on praegu tohutul hulgal soojusvahetiid. Esiteks tuleb need eraldada vastav alt keskkonnale soojusülekande meetodile. Siin on soojusvahetid jagatud järgmistesse rühmadesse:
- taastuv;
- taastav;
- miksimine;
- elektriküttega.
Vaatleme rekuperatiivseid soojusvahetiid lähem alt. Toote disain eeldab ühekihilise või mitmekihilise seina olemasolu, mille kaudu soojust edastatakse. Tavaliselt juhtub see juba ühtlase liikumise korral. Huvitav on see, et sellistes seadmetes toimub soojusülekanne sunnitud liikumisega ilma faasi muutmataosariigid. Kuid see kehtib ainult püsiv alt töötavate soojusvahetite kohta. Kui räägime perioodilise töörežiimiga seadmetest, siis teatud aja jooksul toimub kuumutamine, aurustamine ja jahutamine ning see kõik toimub järjestikuses režiimis. Sellised seadmed kuuluvad ebastabiilse soojusliikumisega soojusvahetite hulka. See on tingitud asjaolust, et jahutusvedeliku temperatuur sisselaske- ja väljalaskeava juures on oluliselt erinev. Sageli leidub selliseid agregaate mähiste kujul ja need on lamell-, ribi- ja muud vormid. Veidi hiljem vaatleme mitut tüüpi. Kuid soojusvahetite klassifikatsioon ei lõpe sellega.
Regenereerimisseadmed ja elektriküte
Sel juhul, nagu ka eelmisel, kasutatakse soojusenergia ülekandmiseks soojusvahetuspinda. See pind on aga omamoodi otsik. See mängib vahepealse akumuleeriva vahendi rolli, mis kogub soojust. Üldiselt võib kogu protsessi jagada mitmeks etapiks. Esimesel etapil tajub otsik teatud kuumust. Seejärel toimub üleminek teisele etapile ja jahutusvedelik kantakse üle düüsi pinna. See juhtub jahutusvedelike voolu muutmisel. Selles etapis düüs jahtub järk-järgult ja kogunenud soojus suunatakse kuumutatud keskkonda, mis võib olla teie tuba.
Regeneraatorid on mittestatsionaarsed seadmed. Düüs on sageli liikumatu ja termilised protsessid korduvad sünkroonselt. Seda tüüpi seadmeid nimetatakse sageli puhastiteks võijahutustornid.
Elektriküttega soojusvahetite olemus seisneb selles, et peamise soojusallikana kasutatakse elektrit. Elektrikaareseadmeid kasutatakse elektrienergia muundamiseks soojusenergiaks. Need võivad olla nii otsese kui ka kaudse kütmisega. Tööstuses levinumad soojusvahetid on induktsioon- ja takistussoojendid. Nagu näete, võivad soojusvahetusseadmed olla erinevad, nüüd vaatleme lähem alt iga tüüpi, selle ulatust ja disainifunktsioone.
Spiraalsoojusvahetid
Seade on spiraalkanalite paar. Tavaliselt keerlevad need ümber keskse vaheseina. Selleks on need valmistatud rullmaterjalist. Väärib märkimist, et spiraalsoojusvahetid sobivad hästi kõrge viskoossusega vedelike soojendamiseks ja jahutamiseks.
Üldiselt moodustavad küttepinna kaks metallilehte, mis kinnitatakse südamiku külge keevisõmbluse abil. Seade ise koosneb ainult 2 kanalist, tavaliselt ristkülikukujulised, mis on valmistatud spiraali kujul. Spiraali ots (sisemine) on vaheseinaga ja kinnitatud tihvtidega. Soojusvahetid saab valmistada nii vertikaalselt kui ka horisontaalselt. Kui ühte tüüpi ei ole võimalik paigaldada ebapiisava ruumi või ruumi keeruka konfiguratsiooni tõttu, kasutatakse teist, eelistatavamat. Huvitav on ka see, et tarbija saab valida spiraalierineva spiraalilaiusega soojusvahetid, 20-150 sentimeetrit. Samal ajal võib küttepind varieeruda vahemikus 3,2 kuni 100 ruutmeetrit maksimaalse süsteemirõhuga 1 MPa.
Tuleb märkida, et sellel soojusvahetusseadmel on mitmeid olulisi eeliseid. Esiteks on see vähendatud hüdrauliline takistus. Teiseks kompaktsus ja kõrge efektiivsus ning soojusülekande intensiivsus. Kuid kõik see aitas kaasa asjaolule, et keerulise disaini ja remondi näol oli puudusi.
Plaatsoojusvahetite kohta
Praegu toodetakse kokkupandavaid ja mitteeraldatavaid plaatsoojusvahetiid. Loomulikult on esimene tüüp paljudel põhjustel eelistatavam. Esiteks on see hoolduse lihtsus. Sellised seadmed on väga kiiresti lahti võetud ja kokku pandud, nii et kõik rikked kõrvaldatakse lühikese aja jooksul. Mittelahutatavaid mudeleid tavaliselt ei parandata ja kui on, siis palju kauem.
Tegelikult viitab nimi sellele, et see seade koosneb kokkupandavate plaatide paketist. Neid saab valmistada erinevatest materjalidest, nagu vask, titaan, grafiit jne. Peaaegu alati tehakse tööomaduste parandamiseks plaadid gofreeritud. Plaatsoojusvahetites kulgevad külma ja kuuma jahutusvedeliku voolud kihtidena.
Varustus ise on hea, kuna sellel on pädev paigutus. See võimaldas suurendada soojusvahetuspinna pindala ja mahutada see kõik suhteliselt väikestesse mõõtmetesse. Igal juhul tehakse enne ostmist soojusvahetite arvutus, mis võimaldab teil saada andmeid selle kohta, kui palju võimsust seade konkreetsel juhul vajab. Tuleb mõista, et kõik pakendis kokku tõmmatud plaadid moodustavad sama kuju tõttu omavahel kanalid. Nende kaudu voolab vedelik. Vaatleme nüüd veel mõnda selle seadmega seotud huvitavat detaili.
Tihendite kasutamine
Nagu eespool märgitud, on soojusülekande põhielemendiks plaadid. Need on külmtembeldatud. Selleks kasutatakse korrosioonikindlaid sulameid, mis võivad oluliselt suurendada seadme vastupidavust ja efektiivsust. Plaatide paksus võib olenev alt mudelist varieeruda 0,4-1,0 mm. Tööasendis surutakse plaadid tihed alt üksteise vastu. Sel juhul moodustuvad väikesed piludega kanalid. Esiküljel on spetsiaalne soon, sinna on paigaldatud kummist tihend (tihend). Lisaks on tihenditel augud, mis on vajalikud vedeliku etteandmiseks ja eemaldamiseks. Kui üks aukudest läbi murdub, on külma ja kuuma aine segunemise vältimiseks ette nähtud äravoolusoonte süsteem.
Kahe kandja vahelise vastuvoolu loomise tõttu oli võimalik saavutada mitte ainult seatud temperatuuri paranemine, vaid ka suhteliselt väikeste hüdrauliliste takistustega kiirem soojusülekanne. Ei oleks üleliigne öelda, et tööpõhimõte põhineb vastuvoolul, st kütte- jaküttevedelikku erinevates suundades. Segamise vältimiseks paigaldatakse topelt kummitihend või metallplaat. Plaatide ja kanalite arv võib varieeruda sõltuv alt seadmete töönõuetest. Enne loomist tehakse soojusvahetite soojusarvutus, mis võimaldab määrata optimaalse töörežiimi. Mõnikord kasutatakse kalleid sulameid, mis ei karda pikaajalist töötamist agressiivses keskkonnas.
Plaadisoojusvahetid
PRT kasutatakse soojuse ülekandmiseks mitteagressiivses ja gaasilises keskkonnas laias temperatuurivahemikus -270 kuni +200 kraadi Celsiuse järgi. Sel juhul võib rõhk süsteemis ulatuda 100 atmosfääri ja alata vaakumist. Disain põhineb ideel kanda plaatide mõlemale küljele ribiline pind. Toode ise koosneb mitmest ribist, tänu millele toimub soojusülekanne kandjate vahel. Väärib märkimist, et just rib-plaatsoojusvahetil on lai valik uimede kuju. See võimaldab teil töö- ja tehnilisi omadusi veidi muuta. Kõige sagedamini näete pidevaid ja lainelisi ribisid. Kuid lisaks nendele leidub ka eksootilisemaid, näiteks augulisi ja ketendavaid. Materjalina kasutatakse tavaliselt lehtmetalli. Nende paksus on reguleeritav olenev alt rõhust süsteemis ja kasutatavast vedelikust.
Sageli on seda tüüpi soojusvahetid valmistatud erinevat tüüpi vooluga. Kõige sagedamini kasutatakse vastuvoolu, kuid on kaotse- ja ristahelad. Kui rääkida lühid alt selliste seadmete tugevustest, siis on neid palju. Esiteks on need tööomadused, näiteks kiire ja intensiivne soojusülekanne. Teiseks on see väikese suurusega. Tänapäeval räägivad paljud, et just ribidega soojusvahetid on kõige arenenumad. Kõige sagedamini kasutatakse PRT-d sellistes tööstusharudes nagu energeetika, nafta rafineerimine, keemiatööstus ja lennundus. Kõik see on tingitud suurest hulgast eelistest, aga ka paljudest süsteemis kasutatavatest vedelikest ja rõhkudest.
Kesta ja toruga soojusvaheti: disain ja omadused
Pindtüüpi soojusvahetusseadmed, mida oleme juba üle vaadanud, ei ole nii populaarsed kui kestad ja torud. Need on lihts alt need seadmed, mida mainiti kohe alguses, kõige lihtsamas versioonis - see on "toru torus" süsteem. Seda tüüpi soojusvaheti on torude süsteem (kimp), mis asetatakse korpusesse. Torud rullitakse ja keevitatakse toote korpuse külge. Mõnel juhul põletatakse need lisaks. Seda tehakse 100% tiheduse tagamiseks. Korpus on varustatud lisadüüsidega. Mõned on vajalikud auru varustamiseks, teised kondensaadi eemaldamiseks. Lisaks on korpuses põikvõred, mida kasutatakse soojusvahetustorude toestamiseks kogu seadme pikkuses. Huvitav on see, et kest- ja torusoojusvahetiid kasutatakse temperatuuril alates 190 kraadi Celsiuse järgi võiküllastunud auru rõhk üle 15 baari.
Iga süsteemi, mis hõlmab vedeliku liikumist, võib veehaamriga lüüa. See nähtus võib seadme osaliselt või täielikult välja lülitada. Selle vältimiseks kasutatakse mitmesuguseid hoiuelemente, nn paisupaake. Kuid meie puhul pole see vajalik, sest kesta ja toruga soojusvahetid on neile väga vastupidavad. Lisaks puuduvad ranged nõuded keskkonna puhtusele. Selliste seadmete oluline puudus on see, et kõik seda tüüpi soojusvahetid on väga metallimahukad, mis mõjutab lõplikku maksumust ja mõõtmeid.
Gaasiseadmete soojusvahetid
Pole saladus, et iga tahkekütuse või gaasikatla konstruktsioonis on soojusvaheti, neid nimetatakse ka küttekehadeks. Peamisi tüüpe oleme juba kaalunud. Nagu ilmselt märkasite, kasutatakse neid või neid tüüpe erinevates tööstusharudes. Mõned seadmed on leidnud laiemat rakendust, teised on kasutusel teatud tööstusharudes ja ei sobi teistele. Meie puhul toimub toru- ja plaatsoojusvahetite kasutamine. Esimesel juhul on meil tegemist torude süsteemiga, teisel - plaatidega. Põhimõtteliselt, olenemata tüübist, peab geiseri soojusvaheti vastama mitmetele nõuetele. Esiteks, et neil oleks kõrge soojusülekandetegur ja teiseks, et see oleks vastupidav ja vastupidav kõrgetele temperatuuridele. Kõige populaarsemad materjalid on vask, alumiinium jaterasest. Viimane variant on vähem eelistatav, kuna selline metall on raske, mis vähendab tõhusust. Geisri soojusvaheti peab igal juhul töötama vähem alt 5 aastat.
Järeldus
Nii vaatasime üle peamised soojusvahetite tüübid. Sellised liigid nagu kest ja plaat jäid tähelepanuta. Põhimõtteliselt erinevad need veidi klassikalisest lamell- või soonikust. Kuid sageli leiate vanni ahjud, millel on korpusega soojusvaheti. Peamine omadus on aga seadmete vastupidavus kõrgetele temperatuuridele ja töörõhule. Korpus võib olla valmistatud materjalidest nagu titaan, roostevaba teras või süsinikteras. Huvitav on see, et kest-plaatsoojusvahetiga vanniahjud on auru või kondensaadi jaoks hästi reguleeritud, mis on kahtlemata märkimisväärne eelis. Põhimõtteliselt võib see lugu lõpule viia, sest nüüd teate soojusvahetite kohta kõike, mida vajate.
