Kaip veikia šilumokaitis?

Šilumokaičiai, naudojami šilumai perduoti tarp vieno skysčio (skysčio arba dujų pavidalo) ir kito skysčio (kito skysčio ar dujų), neleidžiant dviem skysčiams tiesiogiai liestis vienas su kitu, šilumokaičiai naudojami tiek šildymo, tiek vėsinimo procesuose.

Šilumokaičiaiyra naudojami įvairiose srityse, įskaitant oro kondicionavimą, chemijos gamyklas, naftos chemijos gamyklas, naftos perdirbimo gamyklas, elektrines, gamtinių dujų apdorojimą, šaldymą, nuotekų valymą ir patalpų šildymą. Jų taip pat galima rasti vidaus degimo varikliuose, kur jie leidžia variklio aušinimo skysčiui tekėti per radiatoriaus gyvatukus, kai oras teka pro juos, vėsindamas aušinimo skystį ir šildydamas orą.

Šilumokaitis veikia leisdamas šilumą iš vieno skysčio pereiti per kitą, aušintuvą, skystį, jiems nesimaišant ar tiesiogiai nesusiliečiant.

Pavyzdžiui, įsivaizduokite vamzdį su kitu vamzdžiu aplink jį. Vidinis vamzdis gali leisti karštam skysčiui prasiskverbti per jį, o vėsesnis skystis tuo pačiu metu praleidžiamas per išorinį vamzdį. Tai leistų vėsesniam skysčiui sumažinti šiltesnio temperatūrą, nes šiltesnis skystis tuo pačiu padidino vėsesnio šilumą. Žinoma, tai yra labai paprastas šilumos mainų pavyzdys, ir yra keletas kitų veiksnių, į kuriuos reikia atsižvelgti tiriant šilumokaičius:

1. Perdavimai

Išlenkdami vamzdžius, pavyzdžiui, į „S“ formą, galite leisti skysčiams daugiau nei vieną „praeiti“ prieš išeinant iš šilumokaičio. Vienas praėjimas yra tiesus vamzdis, kai skystis gana greitai patenka į vieną šilumokaičio galą ir išeina iš kito galo. Dvigubas praėjimas naudoja U-formą, todėl skystis patenka į šilumokaitį ir iš jo išeina tame pačiame gale, todėl pailgėja laikas, per kurį skysčiai praeina vienas-kitu šilumokaityje. Triguboje pralaidoje naudojama „S“ formos forma, leidžianti skysčiui judėti šilumokaičio ilgiu tris kartus prieš išeinant. Kuo didesnis praėjimų skaičius, tuo didesnis šilumos perdavimo kiekis – vien dėl to, kad skysčiai sistemoje būna kartu ilgiau – nors dėl to taip pat gali sumažėti slėgis ir sumažėti greitis.

2. Temperatūros skersinis-virš

Temperatūros kryžminimas-įvyksta, kai aušintuvo skysčio šiluma pradeda kirstis su karšto skysčio temperatūra šilumokaityje. Pavyzdžiui, alyvos, patenkančios į šilumokaitį esant 80 ⁰C temperatūrai, kartu su vandeniu, kurio temperatūra 30 °C, temperatūra gali pasikeisti, jei alyvos temperatūra sumažėtų iki 50 °C, kai vanduo pasieks 51 °C. Šiuo metu aušintuvas (vanduo) tapo karštesnis už alyvą. Temperatūros perėjimas-gali žymiai sumažinti šilumokaičio efektyvumą, ypač aušinant. To galima išvengti padidinus aušinimo skysčio srautą (žr. toliau „Srauto greitis“), todėl sistemoje yra daugiau aušinimo skysčio. Ten, kur temperatūrų perėjimas{12}}neišvengiamas, geriausias sprendimas yra naudoti plokštelinį šilumokaitį (žr. toliau pateiktą skyrių „Šilumokaitis“).

3. Temperatūros skirtumas

Tai reiškia aušinimo skysčio ir karšto skysčio temperatūrų skirtumą, kuris yra svarbus šilumokaityje, kaip parodyta „temperatūros kryžme{0}}“ (aukščiau). Aušinimo skysčio temperatūra turi būti žemesnė nei karšto skysčio, ir kuo šaltesnis aušinimo skystis, tuo efektyviau jis pašalins šilumą iš karšto skysčio.

4. Srauto greitis

Tai yra skysčio kiekis, praeinantis vamzdžio skerspjūviu per tam tikrą laikotarpį. Jis apskaičiuojamas kaip skysčio tūris per skysčio tekėjimo laiką - esant didesniam srautui, galinčiam padidinti šilumokaičio gebėjimą perduoti šilumą. Tačiau daugiau skysčių taip pat reiškia didesnę transportuojamą masę, taip pat didėjantį slėgio praradimą ir greitį.

Šilumokaičiai gali būti klasifikuojami pagal srauto išdėstymą arba paties šilumokaičio konstrukciją.

Trys pagrindinės srauto išdėstymo šilumokaičiuose klasifikacijos yra lygiagretusis{0}}srautas, priešinis srautas ir kryžminis{1}}srautas:

• Lygiagretus srautas:Du skysčiai patenka į tą patį šilumokaičio galą ir eina lygiagrečiai prieš išeidami kartu
• Priešinis srautas:Skysčiai patenka į priešingas šilumokaičio puses ir keliauja per sistemą priešingomis kryptimis. Tai yra efektyviausias srauto išdėstymas, nes vidutinis skysčių temperatūrų skirtumas visoje sistemoje išlieka didesnis
• Kryžminis- srautas:Šioje šilumokaičio formoje skysčiai keliauja vienas kitam statmenai (stačiu kampu).

Be srauto išdėstymo, šilumokaičiai gali būti skirstomi pagal tipą, atsižvelgiant į fizinę šilumokaičio konstrukciją:

• Dvigubas vamzdis:Tai paprasčiausias pramonėje naudojamas šilumokaičio tipas. Kaip rodo pavadinimas, juos sudaro du vamzdeliai, kuriais gali tekėti skysčiai. Srauto konfigūracija gali būti lygiagretus arba priešinis srautas, o priešinis srautas yra efektyvesnis, o lygiagretus srautas yra geresnis, jei du skysčiai turi būti pašildyti iki vienodos temperatūros. Šiuos šilumokaičius lengva ir pigu suprojektuoti ir prižiūrėti, tačiau jų efektyvumas yra palyginti žemas, palyginti su kitų konstrukcijų modeliais
• Korpusas ir vamzdis:Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiuose naudojamas metalinių vamzdžių rinkinys, kuriuo teka vienas skystis, apsuptas sandariu apvalkalu, per kurį teka antrasis skystis. Šio tipo šilumokaičiai veikia su visų tipų srautais – lygiagrečiuoju, priešpriešiniu ir kryžminiu srautu-, jį galima rasti garvežiuose. Reflektoriai naudojami skysčio srautui nukreipti, skysčio vibracijai sukelti ir vamzdeliams palaikyti, o pelekai taip pat gali būti naudojami naudojant oru-aušinamas technologijas (pvz., vidaus degimo variklių aušintuvus), siekiant padidinti šilumos perdavimo plotą.
• Plokštelė / pelekas:Šio tipo šilumokaičiuose naudojamos plonų metalinių plokščių krūvos, kurias laiko pelekai, kad susidarytų lygiai, panašiai kaip pastato grindys. Tačiau kiekviena iš šių „grindų“ yra savarankiška-ir atskirta nuo aukščiau ar žemiau esančios, todėl susidaro sandari vamzdžių, kuriais gali tekėti skysčiai, serija. Taip sukuriamas didelis paviršiaus plotas, galintis greitai keistis šiluma, kartu užtikrinant skysčio tekėjimą per visą šilumos perdavimo paviršių, užkertant kelią skysčių stagnacijai ir kaupimuisi. Plokštes galima sukurti įvairių dydžių, gylių ir formų, įskaitant gofruotas plokštes, plokštę ir rėmą, plokštę ir apvalkalą arba spiralines plokštes. Didelė srauto turbulencija tarp plokščių sukuria didesnį šilumos perdavimą ir sumažina slėgį. Šio tipo šilumokaičiai naudojami tokiose srityse kaip dujinės krosnys ir katilai.
• Oru aušinamas:Šio tipo šilumokaičiai dažniausiai naudojami transporto priemonėse ir kitose judančiose srityse, kur nėra šalto vandens. Vietoj dviejų skysčių oru aušinamose sistemose naudojamas vėsus oras iš ventiliatoriaus arba oro srautas, kurį sukelia pačios transporto priemonės judėjimas.
• Kondensatoriai, katilai ir garintuvai:Šis šilumos mainų tipas nusipelno ypatingo paminėjimo, nes veikia šiek tiek kitaip nei jau aprašyti. Užuot įdėję du skysčius (karštą ir šaltą), jie naudoja karštų dujų aušinimą ir kondensaciją į skystą formą (ir atvirkščiai), kad sukurtų šilumos perdavimo ciklą. Tai procesas, naudojamas garo turbinose ir garo generatoriuose, kurie naudoja vandens išgarinimo į garus ciklą ir vėlesnį jo aušinimą atgal į skystį.
• Rekuperatoriai:Rekuperatorius – tai šilumokaitis, skirtas sugauti šilumą, kuri kitu atveju būtų prarasta, pavyzdžiui, šiluma išleidžiama iš pastato. Šiltas oras nukreipiamas per kanalą kartu su atskiru įeinančiu vėsaus skysčio kanalu, kad būtų sukurtas priešinis srautas. Taip veikia rekuperacinė vėdinimo sistema-, leidžianti pastatą vėdinti grynu oru neprarandant visos šilumos iš išeinančio šiltesnio oro
• Regeneratoriai:Šio tipo šilumokaičiai leidžia tiek įeinantiems, tiek išeinantiems skysčiams skirtingu metu judėti tuo pačiu kanalu priešingomis kryptimis. Kai šiltas skystis išteka, jis atiduoda dalį savo šilumos, tada, kai šaltas skystis patenka į vidų, jis pasiima dalį likusios šilumos. Šio tipo šilumos mainai naudojami Stirlingo variklyje, kuris naudoja stūmoklį, kad įstrigusias dujas stumtų pirmyn ir atgal tarp šilumos šaltinio (pvz., gaisro) ir vėsesnės vietos arba „kriauklės“, kurioje prarandama šiluma. Šio tipo šilumokaitis sumažina šilumos nuostolius sistemoje „regeneruodamas“ šilumą.

Šilumokaičiai naudojami įvairiems tikslams tiek pramonėje, tiek kasdieniame gyvenime.

Nors šilumokaičiai yra įvairių konstrukcijų ir skirtingų srautų sistemų, jie visi veikia panašiai; leidžiant karštesnio ir vėsesnio skysčio terminį kontaktą (iš tikrųjų nesimaišant), kad abu skysčiai atitinkamai šildytų arba vėsintų vienas{0}}kitą.

Tai pagerina transporto priemonių ir kitų agregatų efektyvumą, taip pat taupo išlaidas ir sumažina energijos suvartojimą (ir bet kokį susijusį poveikį aplinkai).

Pasiekite HX planus

Jūsų šilumokaičio taikymo scenarijai (pvz., maisto perdirbimas, naftos chemijos pramonė, elektros aušinimas) ir vidutinės charakteristikos (koroziškumas / klampumas / temperatūra) skiriasi, todėl specifikacijų planas taip pat bus išskirtinai pritaikytas-praneškite mums apie savo poreikius ir mes pateiksime jums tikslinius parametrus ir kainas.

El. paštas:global@gneesteels.com