Zobrazení:0 Autor:Editor webu Čas publikování: 2024-08-23 Původ:Stránky
V mnoha průmyslových odvětvích, zejména v oblasti HVAC, je udržování přesné regulace teploty zásadní pro hladký provoz. Zde nastupují výměníky tepla. Jsou to neopěvovaní hrdinové, kteří usnadňují nastavení různých kapalin na požadované teplotní úrovně.
Výměníky tepla přenášejí tepelnou energii mezi různými tekutinami a zajišťují, že jsou během procesu odděleny. Oddělení je důležité, aby se tekutiny nemíchaly nebo nekontaminovaly. To pomáhá zachovat jejich vlastnosti a vlastnosti.
Představte si průmyslový provoz, kde horká voda musí ohřívat jinou tekutinu, aniž by se navzájem dotýkala. Výměník tepla se používá k efektivnímu přenosu tepla z horké vody do druhé tekutiny.
V tomto článku dále probereme pojmy jako: co je výměník tepla , různé typy výměníků tepla, jaké typy výměníků tepla jsou vhodné pro systémy HVAC a jak vybrat ten správný.
Tepelný výměník je mechanická součást používaná k přenosu tepla z tekutiny (kapaliny, plynu nebo páry) do jiné tekutiny bez přímého vzájemného kontaktu. Jeho hlavní funkcí je zvýšení nebo snížení teploty tekutin.
Základní konstrukce tepelného výměníku se skládá ze dvou kanálů oddělených bariérou (kterou může být plná stěna, trubka nebo deska). Když horká tekutina prochází kanálem, mění teplotu chladnější tekutiny, čímž se dosáhne požadované teploty. To je velmi důležité u vícezónových tepelných čerpadel , kde různé části budovy vyžadují různé úrovně teploty.
I když existují různé typy výměníků tepla, plní stejnou funkci. Mají však jedinečné vlastnosti, výhody a aplikace. Podívejme se na ně níže:
Deskový a trubkový výměník tepla je nejběžnějším typem výměníku tepla kvůli jeho všestrannosti v mnoha průmyslových odvětvích. Skládá se z řady trubek umístěných uvnitř válcového pláště. Jedna z tekutin je přenášena uvnitř trubek, zatímco druhá tekutina proudí uvnitř pláště. Tento výměník tepla je nejběžnější v systémech HVAC, ropném, plynárenském, elektrárnách, potravinářském a nápojovém průmyslu a chemickém průmyslu.
Některé plášťové a trubkové výměníky tepla jsou vyrobeny z vysoce účinných žebrovaných trubek a plocha výměny tepla je 3,7krát větší než u normální trubky. Kompaktní spirálová struktura spirály zajišťuje, že chladivo může přesně vyměňovat teplo a že průtok vody je rovnoměrný. Tento typ výměníku tepla je známý pro vysokou účinnost výměny tepla, přenosnost, odolnost proti ucpání, silnou nemrznoucí schopnost a vhodnost pro většinu jednotlivých tepelných jednotek.
Existují 2 hlavní výměníky tepla s pláštěm a trubkami:
• Jednotrubkový výměník tepla: Skládá se z jedné trubky procházející uvnitř pláště. Jedna tekutina je přenášena trubicí, druhá tekutina je přenášena ve volné části pláště.
• Dvoutrubkový výměník tepla: Skládá se ze dvou trubek procházejících uvnitř pláště. Jedna trubice nese určitou tekutinu, zatímco druhá nese jinou tekutinu.
Tento typ výměníku tepla zahrnuje průchod tekutiny do řady trubek a čerpání plynu nebo vzduchu kolem trubek, aby se tekutina ochladila. Někdy jsou výměníky tepla s žebrovanými trubkami uzavřeny v potrubí. Jindy jsou plně vystaveny vzduchu, který přes ně prochází.
Účinnost tohoto výměníku tepla pochází z přidaných žeber (prodloužený povrch), které vyčnívají do proudu plynu nebo vzduchu, což umožňuje větší výměnu tepla.
Trubkové výměníky tepla se běžně používají k rekuperaci tepla v aplikacích, které odvádějí horké plyny. Teplo v plynu se převádí do kapaliny a ohřátá kapalina se pak využívá v provozech, které často spotřebují více energie na ohřev. Některé z běžných aplikací jsou systémy HVAC, radiátory a letecký průmysl.
Tento výměník tepla se také nazývá výměník tepla 'trubka v trubce'. Skládá se ze dvou trubek – jedné větší trubky a jedné menší, kde jedna je zabudována do druhé. Zatímco jedna tekutina je přenášena přes větší potrubí, druhá tekutina je přenášena v menším potrubí.
Má kompaktní design, díky kterému je ideální pro aplikace s omezeným instalačním prostorem. Tyto dvě kapaliny jsou vloženy do sebe, což usnadňuje čištění a údržbu.
Dvoutrubkové výměníky tepla jsou vysoce ceněny pro svou schopnost zpracovávat kapaliny o vysokém tlaku a teplotě. Proto se často používají v aplikacích, kde jsou vyžadovány extrémní podmínky, jako jsou chemické zpracovatelské závody, laboratorní zařízení a malé průmyslové provozy.
Tento výměník tepla zahrnuje průchod tekutin přes řadu desek, které jsou vzájemně stlačeny vedle sebe. Skládá se z několika tenkých desek se střídajícími se kanály, které poskytují velký prostor pro výměnu tepla. Vlnité vzory zlepšují přenos tepla mezi tekutinami na obou stranách desek.
V SPRSUN je náš deskový výměník tepla vyroben z 316 desek z ultra nízkouhlíkové nerezové oceli, které jsou vakuově svařeny. Voda a chladivo proudí v tenkých plátech s dostatečným kontaktem a vysokou účinností výměny tepla.
Tento typ výměníku tepla je velmi ctěný pro svou kompaktní konstrukci, malý objem chladicí vody, vysokou účinnost výměny tepla a silnou odolnost proti korozi, takže je ideální pro jednotky, které vyžadují vyšší topný a chladicí výkon, jako jsou systémy HVAC, chlazení, chemické zpracování, potravinářské a nápojové elektrárny a elektrárny.
Kondenzátor je zařízení pro výměnu tepla, které odebírá horký plyn nebo páru a ochlazuje je, dokud nedosáhne bodu kondenzace. Využívá dvoufázový mechanismus přenosu tepla, který zahrnuje změnu jedné tekutiny během procesu přenosu. To má za následek změnu plynu nebo páry na kapalinu.
V SPRSUN se naše výměna tepla kondenzátoru skládá z nádrže na vodu a měděné trubky. Měděná trubka je navinutá do tvaru cívky. Cívky jsou nahrazeny cívkami z nerezové oceli 316L, které mají vysokou tepelnou výměnu a je obtížné je usazovat nebo korodovat.
Tento typ výměníku tepla je účinný při odstraňování latentního tepla, zejména v chladicích a klimatizačních systémech, elektrárnách pro kondenzaci páry z turbín, destilaci a rafinaci a chemickém zpracování.
Tyto výměníky tepla jsou opakem kondenzátorů. Mění tekutiny z kapaliny na plyn/páru. Bod, ve kterém se kapalina přeměňuje na plyn, se nazývá odpařování. Nabízí účinnou absorpci tepla, zásadní pro procesy chlazení a manipulaci s různými kapalinami a rozsahy teplot.
Výparníky a kotle se používají v chladicích systémech pro chlazení, v systémech HVAC pro klimatizaci, destilaci a rafinační zpracování a v chemických procesech pro zahušťování roztoků.
Tento typ výměníku tepla funguje tak, že využívá okolní vzduch k chlazení a kondenzaci přenášených tekutin. Kapaliny jsou uloženy v teplovodivých žebrovaných trubkách a k dávkování dostatečného množství vzduchu se používají elektrické chladicí ventilátory.
Vzduchem chlazené výměníky tepla se často používají v aplikacích, které vyžadují omezený přístup ke studené vodě. Používají se také, když je výstupní teplota alespoň o 20 °C vyšší než okolní teplota. Běžně se vyskytují v chemických závodech a rafinériích, petrochemických výrobních závodech, závodech na zpracování zemního plynu, kompresorových stanicích a jaderných elektrárnách.
Ventilátorem chlazený výměník tepla je podobný vzduchem chlazeným výměníkům tepla. Ale spoléhá se spíše na nucený vzduch než na přirozenou konvekci. V zásadě používá ventilátory k pohybu vzduchu při chlazení kapalin. Není potřeba žádná voda, díky čemuž je vhodný do suchého prostředí a lze jej použít ve stísněných prostorách, kde je přirozená konvekce nedostatečná.
Výměníky tepla chlazené ventilátorem jsou účinné při chlazení i v prostředí s vysokou teplotou a lze je použít v aplikacích, jako jsou automobilové chladiče, systémy HVAC pro chlazení a chlazení průmyslových strojů.
Adiabatický kolový tepelný výměník používá rotující kolo, obvykle vyrobené z materiálu pohlcujícího teplo k přenosu tepla mezi dvěma tekutinami. Kolečko střídá tekutiny horkého a studeného vzduchu, absorbuje teplo z jednoho a uvolňuje ho do druhého.
Tento výměník tepla má kompaktní konstrukci s velkou plochou, která zvládne velké objemy vzduchu. Má vysokou účinnost při rekuperaci tepla a používá se pro aplikace, jako jsou systémy HVAC, průmyslové větrání, chemické a petrochemické zpracování, ropné rafinérie, zpracování a pasterizace potravin, výroba energie, kryogenika a letecký průmysl.
Pro typy topných systémů , které vyžadují přenos tepla do viskózních nebo lepivých materiálů, je výměník tepla se škrabaným povrchem nejlepší volbou. Je speciálně navržen pro odstraňování lepivých materiálů pomocí rotujících nožů, což zaručuje rovnoměrný přenos tepla v celém topném systému.
Lopatky otáčejí tekutiny kolem výměníku stejným směrem, když vstupují jednou stranou a vystupují druhou. Lepivé materiály se natlačí do válce na dně. To zajišťuje kvalitu a jednotnost v průmyslovém procesu.
Běžné aplikace tepelných výměníků se škrábaným povrchem jsou potravinářské, farmaceutické, krystalizační a fázově měnící produkty (jako koncentráty cukru) a produkty, které jsou lepkavé (jako zubní pasty).
Vodou chlazené výměníky tepla odstraňují nežádoucí teplo z procesu jeho přesunem do vody, čímž jej udržují na okolní teplotě. Na rozdíl od vzduchem chlazeného výměníku tepla nabízí tento typ výměníku různé úrovně chlazení. Není omezena na okolní teplotu prostředí.
Vodou chlazené výměníky tepla jsou velmi spolehlivé při přenosu a odvodu nežádoucího tepla. Proto se často používají v mnoha průmyslových provozech, jako je kondenzace páry, námořní aplikace pro chlazení motorů, elektrárny pro chlazení výfukových plynů turbín a ropy a plynu.
Tento typ výměníku tepla má podobnou konstrukci jako deskový výměník tepla. Vlnité kovové desky jsou však k sobě připájeny a plně utěsněny pomocí procesu zvaného tavné spojování. Desky tvoří střídající se kanály pro tekutiny, což pomáhá zvýšit účinnost přenosu tepla.
Pájené deskové výměníky tepla jsou navrženy tak, aby byly kompaktní a lehké, díky čemuž jsou o 90 % menší než jiné deskové výměníky tepla. Jsou tedy skvělou volbou pro malé prostory s vysokými tlaky a teplotami. Tyto výměníky tepla se z velké části používají v chladicích a HVAC systémech, systémech obnovitelné energie, jako jsou solární termální a geotermální, a oddělovacích deskách kotlů.
Někdy se nazývá výměník tepla Dimple Plate, je navržen se dvěma tenkými kovovými deskami, které jsou svařeny dohromady v intervalech a vytvářejí tak polštářovité struktury. Prostor mezi deskami umožňuje plynulé proudění tekutiny, čímž poskytuje velkou plochu pro přenos tepla.
Vzhledem k tomu, že kovové desky jsou pevně svařeny, je eliminováno riziko úniku kapaliny, což z něj činí nákladově efektivní volbu pro různá průmyslová odvětví, jako jsou potraviny a nápoje, chemické zpracování a systémy obnovitelné energie.
Tento výměník slouží jako systém zpětného získávání odpadního tepla, který absorbuje tepelnou energii z výfukových plynů (naftový, vodíkový, plynový nebo bioplynový motor) a převádí je do vodního okruhu. Rekuperované teplo lze použít pro předehřívání spalovacího vzduchu, výrobu páry nebo jiné topné aplikace.
Výměníky tepla spalin se často používají v pekárnách, průmyslových pecích, kalírnách a zpracovatelských závodech. Tyto typy výměníků tepla pomáhají snižovat spotřebu paliva a lze je s minimálními úpravami snadno integrovat do stávajících systémů. Používají se také v nebezpečných aplikacích ke snížení teploty výfukových plynů uvolňovaných do životního prostředí.
Tento výměník tepla využívá rotační matrici ke střídání toku horkých a studených tekutin jedinou trubkou v pravidelných intervalech. Uchovává teplo z horké tekutiny v tepelném zásobníku, než jej předá studené tekutině.
Regenerační výměníky tepla jsou nejvhodnější pro výměnu tepla plyn-plyn, kde kapaliny nemusí být zcela odděleny. Běžně se vyskytují v provozech, které zahrnují zvyšování účinnosti vysokotlakých kotlů a průmyslových pecí, stejně jako chemické aplikace.
Tento typ výměníku tepla zahrnuje dvě tekutiny proudící navzájem kolmo. Jedna tekutina je přenášena trubkami nebo deskami, zatímco druhá je přenášena přes ně, což umožňuje účinný přenos tepla mezi oběma tekutinami.
Výměníky tepla s křížovým prouděním se s oblibou používají v automobilových chladičích, průmyslových chladicích procesech a klimatizačních a chladicích systémech.
U tohoto typu výměníku tepla vstupují obě tekutiny do výměníku tepla na stejném konci a pohybují se stejným směrem. K přenosu tepla dochází, když se tekutiny pohybují paralelně k sobě. Je vhodný pro aplikace s mírnými požadavky na přenos tepla, jako jsou systémy HVAC, jednoduché průmyslové procesy a malé systémy vytápění a chlazení.
Tento typ výměníku tepla zahrnuje tekutiny, které vstupují do výměníku tepla z opačných konců a proudí v opačných směrech. Protiproudý výměník tepla je navržen tak, aby umožňoval maximální teplotní gradient mezi kapalinami, čímž se zlepšila účinnost přenosu tepla.
Jeho použití lze nalézt v elektrárnách pro výrobu páry, chladicích systémech pro účinné chlazení a chemickém zpracování pro vytápění a chlazení.
Různé typy výměníků tepla vysvětlené výše plní stejnou funkci a někdy může být matoucí je rozlišovat. Ale způsob, jak je odlišit, je identifikovat jejich uspořádání toku. Existují 3 hlavní uspořádání toku, která jsou:
• Uspořádání paralelního toku : Horká a studená kapalina jsou nalévány do výměníku v paralelním toku a vystupují společně stejným způsobem. Uspořádání paralelního proudění je většinou vidět u výměníků tepla s trubkami a trubkami a výměníků tepla se dvěma trubkami.
• Uspořádání protiproudu : Horká a studená kapalina se nalévají do výměníku na opačných koncích, pohybují se na opačných koncích a vycházejí z výměníku na opačných koncích. Toto uspořádání proudění je běžné u plášťových a trubkových výměníků tepla, vysoce účinných deskových výměníků tepla a dvoutrubkových výměníků tepla.
• Uspořádání příčného toku : Horká a studená tekutina proudí navzájem kolmo. Zatímco jedna tekutina je přenášena uvnitř trubek nebo desek, druhá tekutina proudí přes trubky nebo desky. Toto uspořádání proudění je oblíbené u vzduchem chlazených výměníků tepla a kondenzátorů.
Mezi různými výměníky tepelných čerpadel diskutovanými výše existují 3 konkrétní výměníky, které jsou nejvhodnější pro systémy HVAC.
• Plášťový a trubkový výměník tepla : Má schopnost zvládnout širokou škálu operací, včetně malých obytných budov až po velké průmyslové aplikace. Konstrukce plášťových a trubkových výměníků tepla a velká plocha pro přenos tepla zajišťuje spolehlivost a optimální výkon po dlouhou dobu.
• Deskový výměník tepla : Tento výměník tepla tepelného čerpadla je velmi oblíbený díky svému kompaktnímu designu a schopnosti zvládat různé teploty. Deskový výměník tepla je ideální pro aplikace HVAC, kde je omezený prostor a je vyžadována vysoká účinnost.
• Trubkový výměník tepla : Tento výměník tepla zvětšuje plochu povrchu pro přenos tepla přes žebra, takže je skvělý pro přenos tepla vzduch-kapalina. Trubkové výměníky tepla se běžně používají v systémech tepelných čerpadel, jako je tepelné čerpadlo R290 , aby se zlepšila výměna tepla mezi vzduchem a vodou.
Toto jsou faktory, které byste měli mít na paměti při výběru správného výměníku tepla pro systémy HVAC:
• Typ kapaliny, proud a vlastnosti : Konkrétní typ kapaliny (zda kapalina, vzduch nebo plyn), stejně jako proud kapaliny (ať už vysokotlaký nebo nízkotlaký), by měl ovlivnit zvolený výměník tepla. Také byste měli vybrat výměník tepla, který odolá vlastnostem kapaliny, jako je teplota, kyselost a zásaditost kapalin.
• Požadovaný tepelný výkon : Množství tepla přeneseného mezi kapalinami a odpovídající změna teploty na konci procesu přenosu tepla by měla být také zvážena. Vyberte si výměník tepla, který dokáže efektivně dosáhnout požadované výměny tepla mezi oběma kapalinami.
• Omezení velikosti : Je prvořadé vybrat správnou velikost výměníku tepla. Je vhodné zvolit výměník tepla, který má trochu více prostoru pro expanzi kapaliny a plynulý tok, než volit výměník, který tok kapaliny utáhne.
• Náklady : Zvažte celkové náklady na výměník tepla. To zahrnuje nejen počáteční náklady, ale také náklady na instalaci, provoz a údržbu. Volba levnějších výměníků tepla z důvodu rozpočtových omezení může mít za následek kratší životnost a možné poškození dalších součástí ve vašem systému HVAC.
• Optimalizace návrhu : Můžete si také vybrat preferovaný výměník tepla na základě vašich vlastních potřeb. Prodiskutujte se svým dodavatelem unikátně navržený tepelný výměník tepelného čerpadla s konstrukčními vzory, které vyhovují vaší aplikaci. Rozhodujícími prvky k diskusi jsou typy kapalin, tepelná účinnost, dimenzování, náklady, údržba a životnost.
Zdroj: SPRSUN Tepelné čerpadlo
Naším cílem ve společnosti SPRSUN je poskytovat vám vysoce kvalitní tepelná čerpadla. Jako přední profesionální výrobce tepelných čerpadel nabízíme nejlepší systémy HVAC využívající nejlepší výměníky tepla. V našich systémech invertorového vytápění a chlazení tepelných čerpadel využíváme pro optimální výkon deskové výměníky tepla. Pro systémy tepelných čerpadel do 15 HP, které jsou speciálně navrženy pro horkovodní aplikace, používáme výměníky tepla Shell a Tube, abychom zajistili účinnost a spolehlivost.
Nabízíme komplexní servis tepelných čerpadel. V případě dotazů na další potřeby tepelných čerpadel nás můžete kontaktovat zde a probrat s našimi odborníky.
