Všechny slovníky ruského jazyka: Výkladový slovník, Slovník synonym, Slovník antonym, Encyklopedický slovník, Akademický slovník, Slovník podstatných jmen, Rčení, Slovník ruského slangu, Pravopisný slovník, Slovník přízvuků, Potíže s výslovností a přízvukem, Formy slova, Synonyma, Tezaurus ruské obchodní slovní zásoby, Morfemicko-pravopisný slovník, Etymologie, Etymologický slovník, Gramatický slovník, Ideografie, Přísloví a rčení, Etymologický slovník ruského jazyka.
Vážený uživateli, stránka se vyvíjí a existuje pouze z příjmů z reklamy – vypněte si prosím blokování reklam.
Nedávno hledané
Vysvětlující slovník Ozhegov
TEPELNÝ VÝMĚNÍK, manžel. (specialista.). Zařízení pro přenos tepla z topného tělesa na vyhřívané těleso.
encyklopedický slovník
TEPELNÝ VÝMĚNÍK -A; m. Zařízení pro přenos tepla z více zahřátého tělesa na méně zahřáté.
výměník tepla – zařízení pro přenos tepla z média s vyšší teplotou (topné těleso – chladivo) do média s nižší teplotou (ohřívané těleso). Výměníky tepla se dělí na rekuperátory, regenerátory a směšovací výměníky (chladicí věže, pračky atd.).
VÝMĚNÍK TEPLA – VÝMĚNÍK TEPLA, zařízení pro předávání tepla z média o vyšší teplotě (topné těleso – chladivo) do média s nižší teplotou (ohřívané těleso). Výměníky tepla se dělí na rekuperátory, regenerátory a směšovací výměníky (chladicí věže, pračky atd.).
Velký encyklopedický slovník
VÝMĚNÍK TEPLA – zařízení pro přenos tepla z média s vyšší teplotou (topné těleso – chladivo) do média s nižší teplotou (ohřívané těleso). Výměníky tepla se dělí na rekuperátory, regenerátory a směšovací výměníky (chladicí věže, pračky atd.).
Collierova encyklopedie
VÝMĚNÍK TEPLA – zařízení pro přenos tepla z ohřátého (kapalného nebo plynného) chladiva do chladnějšího. Příkladem je pasterizátor mléka, ve kterém se studené mléko ohřívá horkou vodou protékající vnitřním potrubím.
Klasifikace. Existuje mnoho různých typů výměníků tepla. V kontaktních (směšovacích) výměnících tepla dochází k vzájemnému přímému kontaktu toků topných a ohřívaných látek. Typickým příkladem je proudový kondenzátor, ve kterém se rozstřikovaná voda používá ke kondenzaci vodní páry. V povrchových výměnících tepla jsou chladivo a ohřívané médium odděleny tenkou stěnou. Část povrchu stěny, která je v kontaktu s topnými a ohřívanými proudy, se nazývá teplosměnná plocha. Příkladem plošného výměníku tepla je automobilový chladič, ve kterém je voda z chladicího systému motoru a chladnější atmosférický vzduch umístěna na opačných stranách stěn mřížky tenkých měděných nebo mosazných trubek chladiče. V požárních trubkových výměnících tepla se v důsledku spalování paliva vytváří proud horkých plynů, jako například u parních kotlů a kotlů na ohřev užitkové vody se spalovacím zařízením. Další klasifikace výměníků tepla je založena na rozdílech v jejich konstrukci. Na Obr. Obrázek 1 ukazuje běžně se vyskytující výměník tepla typu plášť a trubka. Rozšířené jsou také výměníky tepla s vyvinutým povrchem (deskové nebo žebrované). U nich je díky použití příčných žeber (obr. 2) dosaženo výrazného zvětšení teplosměnné plochy. Poměr povrchových ploch žeber a nečesané části trubek může dosáhnout 10. Pravda, povrch žeber je z hlediska přenosu tepla méně účinný než vlastní povrch trubek. Přesto je správně navržený žebrovaný výměník tepla kompaktnější než výměník tepla bez žebrovaných trubek, tzn. za stejných provozních podmínek má vyšší intenzitu přenosu tepla na jednotku objemu. Příčná žebra tepelného výměníku znázorněná na Obr. 2, připájené k trubkám tvrdou nebo měkkou pájkou.
Rýže. 1. POVRCHOVÝ TYP TEPLA VÝMĚNÍK (plášť a trubka).
Rýže. 2. ŽEBROVÝ VÝMĚNÍK TEPLA.
Intenzita přenosu tepla. Intenzita přenosu tepla (tepelného toku) je úměrná rozdílu teplot mezi ohřívanou a ohřívanou látkou. Kromě toho závisí na tepelném odporu filmů pracovních kapalin ve styku s teplosměnnou plochou a tepelném odporu stěny. Vlivem tvorby pevných usazenin na plochách výměníku tepla (vodní kámen) se zvyšuje tepelný odpor. Pokud se tepelné odpory berou na jednotku teplosměnné plochy, pak je celková intenzita přestupu tepla také úměrná teplosměnné ploše ve výměníku tepla. Vše výše uvedené je vyjádřeno následující rovnicí přenosu tepla:
kde q je tepelný výkon výměníku tepla, W; A – teplosměnná plocha, m2; Dt je průměrný rozdíl teplot, tzn. průměrný teplotní rozdíl mezi chladicí kapalinou a ohřívaným médiem, K; R je celkový tepelný odpor s přihlédnutím ke všem jeho výše uvedeným složkám, m2CHK/W; U je celkový součinitel prostupu tepla (převrácená hodnota R), W/(m2CHK). Protože hodnota U je vztažena k ploše A, je při jejím stanovení nutné uvést odpovídající plochu teplosměnné plochy (např. u žebrových výměníků je třeba uvést plochu pouze povrch trubek bez žeber nebo celková plocha teplosměnné plochy s přihlédnutím k žebrům). Při daných teplotách topných a ohřívaných proudů na vstupu a výstupu z výměníku je průměrný rozdíl teplot Dt maximální v protiproudých výměnících, tzn. ty, ve kterých dva toky směřují proti sobě. U přímoproudých výměníků tepla, ve kterých jsou toky směrovány jedním směrem, je hodnota Dt minimální. Možné je i zapojení s křížovým proudem (obr. 2). V mnoha konvenčních typech výměníků tepla se nacházejí všechny tři základní proudové vzory, jako například na Obr. 1, kde je křížový proudový obvod kombinován se souproudou a protiproudem. V případě dostatečně čistých teplosměnných ploch závisí celkový tepelný odpor R především na průtokech na teplosměnné ploše, dále na hustotě, viskozitě, součiniteli tepelné vodivosti a měrné tepelné kapacitě chladiva a ohřívaného média. . V některých případech je tepelný odpor filmu jednoho z pracovních médií mnohem menší než tepelný odpor druhého. Protože tyto tepelné odpory jsou „zapnuty“ v sérii, celkový tepelný odpor je určen větší komponentou. To je například případ ekonomizéru parního kotle, kde je celkový tepelný odpor určen odporem plynového filmu, protože odpor na straně vody je relativně malý. Tato okolnost umožňuje výrazně zmenšit objem ekonomizéru, pokud jsou na straně chladicí kapaliny použita žebra potrubí, jejichž tepelný odpor určuje celkovou intenzitu přenosu tepla. Žebrové ekonomizéry se používají v mnoha pohonných systémech obchodních a námořních plavidel.
Aplikace. V elektrárnách s parní turbínou jsou nejdůležitějšími zařízeními pro výměnu tepla parní kotel a kondenzátor. Existují další výměníky tepla, jejichž účelem je zvýšit tepelnou účinnost elektrárny nebo zlepšit její provozní vlastnosti: tepelné odvzdušňovače, ekonomizéry, ohřívače vzduchu a ohřívače napájecí vody. Stejně tak hlavní součásti každého chladicího systému s uzavřeným cyklem jsou výparník a kondenzátor. Výměníky tepla jsou široce používány v procesním a chemickém průmyslu, například v závodech na rafinaci ropy. Důležitou roli hrají také v jaderných elektrárnách.
Tepelné trubky. Tepelná trubice je zařízení pro přenos tepelné energie z vytápěné oblasti (“zdroj”) do oblasti chladné (“sink”) s účinností mnohem větší než při použití jakýchkoli vysoce tepelně vodivých kovů. Je-li teplo aplikováno na jednu část takové utěsněné trubky obsahující kapalinu, část kapaliny se odpaří a absorbuje velké množství tepla. Páry, které se přesunou do jiné sekce, budou kondenzovat a uvolňovat teplo. Vrácením zkondenzované kapaliny zpět získáme uzavřený cyklus. Přenos kapaliny z kondenzační zóny do odpařovací zóny v tepelné trubici se provádí v důsledku kapilárních sil v knotu připevněném k vnitřním stěnám trubky. Knot v heatpipe funguje stejně jako u starých petrolejových lamp, u kterých se petrolej přenáší ze zásobníku do plamene přes knot. Viz také TEORIE KAPALINY. Tepelná trubice byla navržena jako prostředek pro odvod tepla v kosmické lodi: teplo generované elektronickými zařízeními se přenáší na vnější stěny kosmické lodi a tam se vlivem záření rozptyluje v prostoru. V kosmických lodích s lidskou posádkou musí být teplo slunečního záření rovnoměrně rozloženo po celé lodi, aby byl zajištěn potřebný komfort (kterého lze dosáhnout i pomalým otáčením lodi). V tomto ohledu nalezla tepelná trubice schopná přenášet teplo za podmínek nulové gravitace okamžitě praktické uplatnění při průzkumu vesmíru.
VESMÍRNÁ STANICE. Vzhledem k jednoduchosti, s jakou tepelné trubice fungují za normálních gravitačních podmínek, byly na jejich základě vytvořeny energeticky úsporné výměníky tepla. „Odpadní“ teplo z výfukových plynů pece nebo topeniště lze zachycovat přes tepelný výměník s mřížkou tepelných trubic, jejichž jeden konec je oplachován výfukovými plyny a druhý proudem studeného čerstvého vzduchu. Čerstvý vzduch je ohříván teplem výfukových plynů přenášených pracovní kapalinou tepelné trubice. Pro zvětšení teplosměnné plochy mohou být trubky žebrovány. Kompaktní systém tohoto druhu je schopen ušetřit 60-70 % energie, která by se jinak jednoduše ztratila a rozptýlila se v atmosféře. Ohřátý vzduch může být použit pro vytápění nebo přiváděn do topeniště (například parního kotle) jako předehřátý vzduch pro spalování paliva. V praxi se obvykle používají buď vodorovné tepelné trubky, nebo šikmé s nižší vyhřívanou částí. Gravitace pomáhá vrátit kapalinu do odpařovací sekce a knot ji rovnoměrně rozvádí po celém povrchu. Ale tzv antigravitační tepelné trubice, ve kterých je vyhřívaná sekce umístěna nad chlazenou. Tepelná trubice může pracovat v širokém teplotním rozsahu, pokud se jako pracovní tekutiny používá voda, konvenční chladiva a kapalné uhlovodíky. Tekuté kovy se při vysokých teplotách ukazují jako vynikající pracovní kapaliny. Například jedno experimentální zařízení s roztaveným stříbrem ve wolframové nádrži fungovalo stovky hodin při teplotách nad 2200 K. V současnosti fungují miliony tepelných trubic v energeticky účinných výměnících tepla a průmyslových zpracovatelských závodech. Tisíce tepelných akumulátorů tohoto typu odebírají teplo z půdy tundry pod aljašským ropovodem. V důsledku ochlazení, ke kterému dochází během zimních měsíců, se vrstva půdy pod ropovodem udržuje po celé léto zamrzlá. Tepelné trubky se stále více používají v každodenním životě.
Tepelné trubky. M., 1972 Kreit F., Black W. Základy přenosu tepla. M., 1983 Akumulace tepelné energie. M., 1987 Průmyslová tepelná energetika, kniha. 4. M., 1991
Praktický výkladový slovník
Zařízení určené k přenosu tepla mezi dvěma oddělenými médii.
Co je to výměník tepla, k čemu se používá a proč existuje tolik různých typů?
Odpovědi na tyto otázky nejsou pro většinu lidí zřejmé, a přesto si téměř každý užívá výhod těchto úžasných zařízení. Výměníky tepla jsou mechanické systémy, které dokáží přenášet teplo mezi dvěma pracovními tekutinami (v technickém inženýrství může být tekutinou plyn, nikoli pouze kapalina). Přenášené teplo je energie, kterou lze při správném návrhu využít, a inženýři tuto skutečnost využili k vytvoření několika úžasných technologií. Tento článek se zaměří na jednu z nejoblíbenějších možností výměníků tepla, deskový výměník tepla. Navzdory své jednoduché konstrukci je tento typ výměníku tepla složitý z hlediska konstrukce a provozu, takže tento článek pomůže čtenářům dozvědět se o deskových výměnících tepla, o tom, jak fungují a jaké typy aplikací z tohoto elegantního designu těží.
Co jsou deskové výměníky tepla?
pic.1
Účelem jakéhokoli výměníku tepla je, zjednodušeně řečeno, ochladit horkou tekutinu a/nebo zahřát studenou tekutinu, a to bez smíchání těchto dvou látek. Může to znít nudně, ale každý, kdo si pamatuje termodynamiku, ví, že s teplem přichází energie a energie je technická komodita (náš článek o porozumění výměníkům tepla obsahuje skvělý stručný kurz o některých relevantních termodynamických vlastnostech). Pomocí určitých konceptů, jako je vodivost, entropie a mechanika tekutin, mohou tato zařízení přenášet teplo z jednoho proudu do druhého a lze je použít jako kondenzátory, výparníky a další. Deskový výměník tepla je jen jednou z metod přenosu tepla mezi dvěma tekutinami a je obzvláště užitečný pro přenos tepla mezi těmito dvěma tekutinami.
Prozkoumejte deskový výměník tepla zobrazený na obrázku 1. Modré desky představují hlavové a koncové uzávěry, které spojují několik vlnitých kovových desek dohromady a jsou utěsněny pryžovými těsněními. Červené stahovací šrouby drží vše pohromadě a vytvářejí vodotěsné utěsnění. Uzávěry/desky jsou drženy v jedné linii dvěma podpůrnými tyčemi v horní a dolní části jednotky. Čtyři otvory na levé straně představují vstupy a výstupy pro obě kapaliny, což zabraňuje smíchání obou proudů při jejich cirkulaci výměníkem tepla. Desky v deskovém výměníku tepla lze snadno přidávat/odstraňovat na povel a jsou kompaktnější než jiné běžné výměníky tepla, jako jsou masivní trubkové konstrukce. Dále se podíváme na proudění uvnitř deskového výměníku tepla a uvidíme, jak zajišťuje efektivní přenos tepla.
Jak fungují deskové výměníky tepla?
pic.2
Abychom pochopili, jak tato zařízení fungují, musíme se nejprve podívat na nejzákladnější součást deskového výměníku tepla, tedy na jeho desky. Obrázek 2 ukazuje typickou desku s připevněným gumovým těsněním. Tyto desky jsou obvykle vyrobeny z oceli, hliníkové slitiny, titanu, niklu nebo dokonce grafitu a představují tepelně vodivé cesty mezi dvěma pracovními tekutinami. Jejich zvlnění zvětšuje povrch a vytváří turbulenci, což pomáhá zvýšit rychlost přenosu tepla výměníkem tepla. Existuje mnoho různých vzorů zvlnění, každý s vlastními jedinečnými vlastnostmi (obrázek 2 ukazuje standardní design rybí kosti). Každou desku lemuje drsné gumové těsnění, takže voda může při stlačení do stohu desek protékat pouze přes určité desky. Obrázek 3 níže ukazuje tyto jednotlivé toky červeně a modře:
Desky jsou uspořádány ve vzoru studená-horká-studená-horká, aby se maximalizovalo tepelné míchání mezi jednotlivými kapalinami. Jedna kapalina (červená) vstupuje pravým horním rohem a protéká postupně každou sudou deskou, zatímco druhá kapalina (modrá) vstupuje levým dolním rohem a je čerpána nahoru každou lichou deskou. Toto uspořádání umožňuje obsluze snadno přidávat/odebírat desky ve svazku, čímž se efektivně zvyšuje nebo snižuje tepelná kapacita výměníku tepla kdykoli.
Těsnění mohou být navržena tak, aby vytvářela různé vzorce proudění, což ovlivňuje rychlost přenosu tepla výměníkem tepla. Určují také umístění vstupních/výstupních ventilů, což může být důležité pro účely instalace. Protiproudé proudění se používá u deskových výměníků tepla, kde jedna tekutina proudí v opačném směru než druhá. Rovnoběžné proudění je, když obě tekutiny proudí stejným směrem, ale tento režim se u deskových konstrukcí vyskytuje jen zřídka, protože desky fungují nejlépe v protiproudém uspořádání. Obrázek 4 ukazuje, jak se těsnění používají k vytváření různých vzorů proudění.
Obrázek 4: Vývojové diagramy pro uspořádání U (vlevo), uspořádání Z (uprostřed) a víceprůchodové uspořádání (vpravo). Všimněte si, že každý typ znázorňuje protiproudý tok.
Levý a prostřední diagram znázorňují jednoprůchodové proudění, kde každá pracovní tekutina prochází druhou pouze jednou. Diagram vpravo znázorňuje víceprůchodové proudění, kde každá tekutina prochází druhou mnohokrát, což zvyšuje rychlost přenosu tepla, ale komplikuje konstrukci. V závislosti na aplikaci může stačit jeden průchod, ale víceprůchodové konstrukce jsou často užitečné, když se průtoky jednotlivých tekutin výrazně liší.
Desky nepoužívají pouze pryžová těsnění; některé typy deskových výměníků tepla ve skutečnosti používají i jiné tmely, které poskytují další výhody. Pájené deskové výměníky tepla používají měď k pájení každé desky dohromady, což nejen vytváří složité dráhy kapalin, ale také poskytuje odolnost proti vysokému tlaku a korozi v malých a ekonomických velikostech. Svařované deskové výměníky tepla jsou podobné, u kterých je celá sada desek svařena dohromady. Dobře zvládají vysoký tlak, ale bohužel je nelze čistit, protože každá deska je spojena s další. A konečně, částečně svařované deskové výměníky tepla používají řadu svařovaných a nesvařovaných desek, které poskytují výhody jak těsněných, tak svařovaných konstrukcí.
Výhody a nevýhody deskových výměníků tepla
Deskové výměníky tepla jsou v průmyslu široce používány díky svým malým, ale všestranným konstrukcím. Níže uvádíme některé z výhod použití deskových výměníků tepla oproti oblíbeným trubkovým výměníkům tepla:
- Deskové výměníky tepla mají obvykle vyšší koeficient přestupu tepla, protože mají větší kontaktní plochu mezi kapalinami.
- Zabírají malou plochu, takže na údržbu nevyžadují prakticky žádný prostor.
- Snadno se udržují, opravují a servisují.
Existují však i některé významné nevýhody, které jsou přímým důsledkem jejich konstrukce:
- Těsnění představují problém, když jsou vystavena vysokému tlaku, protože se mohou deformovat a způsobit netěsnosti v systému. Jsou také citlivější na teplotu než desky, takže nelze používat vysoké teploty kapaliny kvůli riziku poškození materiálu těsnění.
- Úzké dráhy desek výrazně snižují tlak proudění, což vyžaduje dodatečný výkon čerpadla
- Dvě kapaliny s velkým teplotním rozdílem nebudou v deskovém výměníku tepla přenášet energii tak dobře jako v trubkovém výměníku tepla.
- Mají tendenci rozptylovat teplo do okolí, což snižuje jejich účinnost.
Technické vlastnosti, kritéria výběru a použití
Deskové výměníky tepla jsou k dispozici v mnoha velikostech, tvarech a cenových relacích. Tento článek pomůže kupujícím určit specifikace potřebné pro jejich projekty a jak vybrat správný deskový výměník tepla na základě těchto specifikací.
První parametry, které je třeba určit, jsou parametry specifické pro danou aplikaci, jako například:
- druh použitých pracovních kapalin (voda, olej, chladicí kapalina atd.)
- teplota každé vstupní kapaliny
- rychlost každého průtoku (jednotky měření jsou gpm nebo lpm)
Dále je nutné určit požadovaný typ přenosu tepla (vytápění/chlazení/vyrovnávání tepla) a určit orientaci vstupů/výstupů. Na základě znalostí těchto faktů mohou dodavatelé pomocí rovnic určit požadovanou hodnotu U, jejíž hodnota nakonec určí, kolik desek bude potřeba, jaké materiály by měly být použity a jaké uspořádání by mělo být použito v konečném návrhu.
Poté se rozhodněte o vhodné ceně na základě svého rozpočtu a promluvte si s dodavatelem, abyste zjistili, zda jsou pro vás vhodné některé ze skladových položek. Na výběr jsou stovky možností, takže je velká šance, že po dostatečném průzkumu najdete ten správný deskový výměník tepla.
Deskové výměníky tepla mají mnoho potenciálních aplikací; zde je jen několik z nich: lze je použít v pasterizátorech, při výrobě nápojů, jako spojky mezi chladiči, kotli a chladicími věžemi a v dalších procesních aplikacích. Jsou to elegantní, modulární systémy, které poskytují vynikající přenos tepla na menším prostoru než některé tradiční konstrukce. Zvažte deskový výměník tepla, pokud potřebujete minimalizovat prostor a maximalizovat možnosti.
Závěr
Tento článek poskytl pochopení toho, co jsou deskové výměníky tepla a jak fungují.
