Теплообменник — это оборудование, которое непрерывно передает тепло от одного объекта другому. Теплообменное оборудование классифицируют по двум основным признакам: прямые и косвенные теплообменники.
Естественные законы физики заставляют тепловую энергию в системе течь до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Тепло покидает более теплый корпус или более теплую жидкость при разнице температур и передается в холодную среду. Теплообменник следует этому принципу в своем стремлении достичь выравнивания. Теория передачи тепла от одной среды к другой или от одной жидкости к другой определяется несколькими основными правилами:
- Тепло всегда будет передаваться от горячей среды к холодной.
- Между носителями всегда должна быть разница температур.
- Тепло, теряемое горячей средой, равно количеству тепла, полученному холодной средой, за исключением потерь в окружающую среду.
Типы теплообменного оборудования
Как мы уже говорили, теплообменники классифицируют по двум основным признакам:
- Прямой теплообменник, в котором обе среды находятся в прямом контакте друг с другом. Предполагается, что жидкости не смешиваются друг с другом. Примером такого типа теплообменника является градирня, в которой вода охлаждается за счет прямого контакта с воздухом.
- Косвенный теплообменник, в котором две жидкости разделены стенкой, через которую передается тепло. Косвенные теплообменники доступны в нескольких основных типах (пластинчатые, кожухотрубные, спиральные и т. д.). В большинстве случаев пластинчатый теплообменник является наиболее эффективным. В целом, он предлагает лучшее решение тепловых проблем, обеспечивая самые широкие пределы давления и температуры в пределах ограничений современного оборудования.
В этом контексте будут обсуждаться только косвенные теплообменники, то есть те теплообменники, в которых жидкости не смешиваются, но в которых тепло передается через поверхности теплопередачи. При рассмотрении теплообменников в этом контексте потерями температуры из-за излучения можно пренебречь. Косвенные теплообменники доступны в нескольких основных типах (пластинчатые, многотрубчатые, спиральные и т. Д.).
Принцип работы теплообменного оборудования
Когда жидкости проходят через теплообменник, тепло передается от горячей среды к холодной. Противоток обеспечивает максимальные возможности рекуперации тепла и позволяет достичь очень близкого приближения к температуре. Также возможна перекрестная температура, что означает, что горячий выход может достигать более низкой температуры, чем холодный выход. Этого можно достичь только в ограниченной степени с помощью трубчатых теплообменников, которые делают пластинчатые и рамные теплообменники более термически эффективными.
Жидкости входят через отверстия на теплообменных пластинах. Специально разработанные прокладки, расположенные между пластинами, направляют жидкости так, чтобы горячие и холодные жидкости проходили противотоком в чередующихся каналах. Когда жидкость попадает между пластинами, она проходит через зону распределения
От чего зависит эффективность пластинчатых теплообменников?
Решающим фактором энергоэффективности пластинчатого теплообменника является термический КПД или эффективность процесса. Это показывает взаимосвязь между поглощенной и выделенной тепловой энергией, то есть какой процент тепла был фактически передан между двумя средами. 100 процентов возможно только в теории. Потому что в практических условиях теплообменники всегда производят небольшие потери в окружающую среду. Тепловой КПД теплообменников может приближаться только к 100-процентной отметке.
В большинстве случаев пластинчатые теплообменники являются наиболее эффективными. Обычно они предлагают лучшее решение тепловых проблем, обеспечивая самые широкие пределы давления и температуры в пределах ограничений современного оборудования.