Jeder von uns kennt die einfachsten Wärmetauscher. Ein markantes Beispiel dafür ist die Gest altung von „Rohr in Rohr“oder ähnlichem. Unser Leben wäre schwer vorstellbar, wenn der Wärmetauscher nicht erfunden worden wäre. Heute gibt es eine Vielzahl von Wärmetauschern. Sie unterscheiden sich nicht nur in technischen Eigenschaften, sondern auch in Umfang, Design usw. Lassen Sie uns ausführlicher auf dieses Thema eingehen und auf interessante Punkte eingehen.
Einige allgemeine Informationen
Ein Wärmetauscher ist ein Gerät, mit dem Wärme von einem Medium auf ein anderes übertragen wird. Gleichzeitig müssen Sie verstehen, dass der Wärmetauscher selbst ohne Heizgeräte völlig nutzlos ist, aber in dem Komplex können Sie wunderbare Ergebnisse erzielen und auch sehr große und k alte Räume erfolgreich heizen. Darüber hinaus haben Wissenschaftler ständig versucht, den Wärmeverlust bei der Übertragung in eine andere Umgebung zu minimieren. Heute ist es nicht möglichrühmen sich einer Effizienz von 100%, aber wir können getrost von einer Effizienz von 90-95% sprechen. Sowohl die Betriebs- als auch die technischen Eigenschaften des Produkts werden durch die Verwendung speziell vorbereiteter Materialien sowie eines Kühlmittels erhöht. Das alles verteuert das Equipment natürlich etwas, aber es lohnt sich.
In der Entwicklung werden Ingenieure ständig mit widersprüchlichen Anforderungen konfrontiert, die in einer Flasche vereint werden müssen. Beispielsweise ist es notwendig, den hydraulischen Widerstand zu verringern und gleichzeitig den Wärmedurchgangskoeffizienten zu erhöhen. Der Wärmetauscher muss korrosionsbeständig, aber nicht zu wartungsintensiv sein. All dies führte dazu, dass viele Arten von Wärmetauschern auftauchten. Diejenige, die am besten zur Situation passt, wird verwendet.
Klassifizierung von Wärmetauschern
Wie oben erwähnt, gibt es derzeit eine riesige Anzahl von Wärmetauschern. Zunächst müssen sie nach der Art der Wärmeübertragung auf das Medium getrennt werden. Hier werden die Wärmetauscher in folgende Gruppen eingeteilt:
- rekuperativ;
- regenerativ;
- Mischen;
- elektrisch beheizt.
Werfen wir einen genaueren Blick auf rekuperative Wärmetauscher. Das Design des Produkts impliziert das Vorhandensein einer einschichtigen oder mehrschichtigen Wand, durch die Wärme übertragen wird. Meist geschieht dies bereits im Gleichlauf. Interessant ist, dass bei solchen Geräten die Wärmeübertragung mit erzwungener Bewegung erfolgt, ohne die Phase zu ändernZustände. Dies gilt aber nur für permanent betriebene Wärmetauscher. Wenn wir von Einheiten mit periodischem Betriebsmodus sprechen, werden für einen bestimmten Zeitraum Heizen, Verdampfen und Kühlen durchgeführt, und das alles im sequentiellen Modus. Solche Geräte gehören zu Wärmetauschern mit instationärer Wärmebewegung. Dies liegt daran, dass die Temperatur des Kühlmittels am Einlass und am Auslass erheblich unterschiedlich ist. Oft werden solche Aggregate in Form von Spulen gefunden und sind lamellar, gerippt und in anderen Formen. Etwas später werden wir uns einige Typen ansehen. Aber die Klassifizierung von Wärmetauschern endet hier nicht.
Rückgewinnungsanlagen und Elektroheizung
In diesem Fall wird, genau wie im vorigen, die Wärmetauscherfläche zur Übertragung von Wärmeenergie verwendet. Diese Oberfläche ist jedoch eine Art Düse. Es spielt die Rolle eines Zwischenspeichermittels, das Wärme ansammelt. Im Großen und Ganzen kann der gesamte Prozess in mehrere Phasen unterteilt werden. In der ersten Stufe nimmt die Düse eine gewisse Wärmemenge wahr. Dann erfolgt ein Übergang zur zweiten Stufe, und das Kühlmittel wird über die Oberfläche der Düse übertragen. Dies geschieht, wenn der Kühlmittelfluss geändert wird. In diesem Stadium kühlt die Düse allmählich ab und die angesammelte Wärme wird an die erwärmte Umgebung abgegeben, die Ihr Zimmer sein kann.
Regeneratoren sind instationäre Einheiten. Die Düse ist oft bewegungslos und thermische Prozesse werden synchron wiederholt. Geräte dieser Art werden häufig als Scrubber bzwKühltürme.
Die Essenz von elektrisch beheizten Wärmetauschern besteht darin, dass Strom als Hauptwärmequelle verwendet wird. Lichtbogenanlagen werden verwendet, um elektrische Energie in thermische Energie umzuwandeln. Sie können sowohl direkte als auch indirekte Heizung sein. Die gängigsten Wärmetauscher in der Industrie sind Induktions- und Widerstandsheizungen. Wie Sie sehen können, können Wärmetauschergeräte unterschiedlich sein, jetzt werden wir uns jeden Typ, seinen Umfang und seine Konstruktionsmerkmale genauer ansehen.
Spiralwärmetauscher
Das Gerät besteht aus einem Paar spiralförmiger Kanäle. Sie winden sich normalerweise um die zentrale Trennwand. Dazu werden sie aus Rollenmaterial hergestellt. Es ist erwähnenswert, dass sich Spiralwärmetauscher gut zum Heizen und Kühlen von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität eignen.
Die Heizfläche wird im Wesentlichen durch zwei Bleche gebildet, die durch eine Schweißnaht mit dem Kern verbunden sind. Die Einheit selbst besteht aus nur 2 Kanälen, normalerweise rechteckig, in Form einer Spirale. Das Ende der Spirale (innen) hat eine Trennwand und ist mit Stiften fixiert. Wärmetauscher können sowohl vertikal als auch horizontal hergestellt werden. Wenn es aufgrund von Platzmangel oder einer komplexen Raumkonfiguration nicht möglich ist, einen Typ zu installieren, wird der zweite, vorzuziehende, verwendet. Interessant ist auch, dass der Verbraucher die Spirale wählen kannWärmetauscher mit unterschiedlichen Spiralbreiten von 20 bis 150 Zentimeter. Dabei kann die Heizfläche von 3,2 bis 100 Quadratmetern bei einem maximalen Systemdruck von 1 MPa variieren.
Es sollte beachtet werden, dass diese Wärmetauscherausrüstung eine Reihe bedeutender Vorteile hat. Erstens ist es ein verringerter hydraulischer Widerstand. Zweitens Kompaktheit und hohe Effizienz und Wärmeübertragungsintensität. Aber all dies trug dazu bei, dass es Nachteile in Form einer aufwändigen Konstruktion und Reparatur gab.
Über Plattenwärmetauscher
Derzeit werden kollabierbare und nicht trennbare Plattenwärmetauscher hergestellt. Natürlich ist der erste Typ aus vielen Gründen bevorzugter. Erstens ist es die Wartungsfreundlichkeit. Solche Geräte lassen sich sehr schnell zerlegen und zusammenbauen, so dass jede Störung in kurzer Zeit behoben ist. Nicht zerlegbare Modelle werden in der Regel nicht repariert, und wenn doch, dann deutlich länger.
Eigentlich deutet der Name darauf hin, dass dieses Gerät aus einem Paket vorgefertigter Platten besteht. Sie können aus verschiedenen Materialien wie Kupfer, Titan, Graphit usw. hergestellt werden. Fast immer werden die Platten zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften gewellt. In Plattenwärmetauschern verlaufen die Ströme von k altem und heißem Kühlmittel in Schichten.
Die Ausstattung an sich ist gut, weil sie ein kompetentes Layout hat. Dies ermöglichte es, die Fläche der Wärmeaustauschfläche zu vergrößern und all dies in relativ kleine Abmessungen zu bringen. In jedem Fall wird vor dem Kauf eine Berechnung von Wärmetauschern durchgeführt, mit der Sie Daten darüber erh alten, wie viel Strom das Gerät im konkreten Fall benötigt. Es versteht sich, dass alle Platten, die in einem Paket zusammengezogen werden, aufgrund der gleichen Form Kanäle zwischen sich bilden. Flüssigkeit fließt durch sie hindurch. Nun, jetzt schauen wir uns noch ein paar interessante Details an, die sich auf dieses Gerät beziehen.
Verwendung von Dichtungen
Wie oben erwähnt, sind Platten das Hauptelement der Wärmeübertragung. Sie sind k altgestempelt. Hierfür werden korrosionsbeständige Legierungen verwendet, die die Lebensdauer und Effizienz des Aggregats erheblich steigern können. Die Dicke der Platten kann je nach Modell zwischen 0,4 und 1,0 mm variieren. In Arbeitsstellung sind die Platten fest aneinander gepresst. In diesem Fall werden kleine Schlitzkanäle gebildet. Auf der Vorderseite befindet sich eine spezielle Nut, dort ist eine Gummidichtung (Dichtung) installiert. Außerdem weisen die Dichtungen Löcher auf, die für die Zu- und Abfuhr von Flüssigkeit notwendig sind. Für den Fall, dass eines der Löcher durchbricht, ist ein System von Ablaufrillen vorgesehen, um ein Vermischen von k alten und heißen Medien zu verhindern.
Durch die Bildung eines Gegenstroms zwischen den beiden Medien konnte nicht nur eine Verbesserung der eingestellten Temperatur, sondern auch eine schnellere Wärmeübertragung bei relativ kleinen hydraulischen Widerständen erreicht werden. Es wäre nicht überflüssig zu sagen, dass das Grundprinzip des Betriebs auf Gegenstrom basiert, dh die Bewegung von Heizung undHeizflüssigkeit in verschiedene Richtungen. Um ein Vermischen zu verhindern, wird eine doppelte Gummidichtung oder eine Metallplatte eingebaut. Die Anzahl der Platten und Kanäle kann je nach den Betriebsanforderungen der Ausrüstung variieren. Vor der Erstellung wird eine thermische Berechnung von Wärmetauschern durchgeführt, die es ermöglicht, die optimale Betriebsweise zu bestimmen. Manchmal werden teure Legierungen verwendet, die den Dauerbetrieb in aggressiver Umgebung nicht scheuen.
Lamellenwärmetauscher
PRT dienen der Wärmeübertragung in nicht aggressiven und gasförmigen Medien in einem weiten Temperaturbereich von -270 bis +200 Grad Celsius. In diesem Fall kann der Druck im System 100 Atmosphären erreichen und von einem Vakuum ausgehen. Das Design basiert auf der Idee, auf beiden Seiten der Platten eine gerippte Oberfläche anzubringen. Das Produkt selbst besteht aus mehreren Rippen, dank denen die Wärmeübertragung zwischen den Medien erfolgt. Es ist erwähnenswert, dass es der Rippenplattenwärmetauscher ist, der eine große Vielf alt an Rippenformen aufweist. Dadurch können Sie die betrieblichen und technischen Eigenschaften geringfügig ändern. Meistens sieht man durchgehende und wellige Rippen. Daneben gibt es aber auch exotischere, wie perforierte und schuppige. Als Material wird meist Blech verwendet. Ihre Dicke ist je nach Druck im System und verwendeter Flüssigkeit einstellbar.
Häufig werden diese Arten von Wärmetauschern mit unterschiedlichen Strömungsarten hergestellt. Am häufigsten wird Gegenstrom verwendet, aber es gibt auch welcheDurchgangs- und Quersch altungen. Wenn wir kurz über die Stärken solcher Geräte sprechen, dann gibt es viele davon. Das sind zum einen betriebliche Eigenschaften wie eine schnelle und intensive Wärmeübertragung. Zweitens ist es klein. Heute sagen viele, dass Lamellenwärmetauscher am weitesten fortgeschritten sind. Am häufigsten wird PRT in Branchen wie der Energie-, Ölraffinerie-, Chemie- und Luftfahrtindustrie eingesetzt. All dies ist auf eine Vielzahl von Vorteilen sowie auf eine breite Palette von Flüssigkeiten und Drücken zurückzuführen, die im System verwendet werden.
Rohrbündelwärmetauscher: Aufbau und Eigenschaften
Oberflächenwärmetauscher, die wir bereits überprüft haben, sind nicht so beliebt wie Rohrbündelgeräte. Dies sind nur die Geräte, die ganz am Anfang erwähnt wurden, in der einfachsten Version - das ist das "Rohr in Rohr" -System. Ein Wärmetauscher dieses Typs ist ein System (Bündel) von Rohren, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Rohre werden gerollt und mit dem Körper des Produkts verschweißt. Teilweise werden sie zusätzlich verbrüht. Dies geschieht, um eine 100%ige Dichtheit zu gewährleisten. Der Körper wird mit zusätzlichen Düsen geliefert. Einige werden für die Dampfversorgung benötigt, andere für die Kondensatabfuhr. Zusätzlich befinden sich im Gehäuse Querroste, die zur Abstützung der Wärmetauscherrohre über die gesamte Gerätelänge dienen. Interessanterweise werden Rohrbündelwärmetauscher bei Temperaturen ab 190 Grad Celsius eingesetzt bzwSattdampfdrücke über 15 bar.
Jedes System, das Flüssigkeitsbewegungen beinh altet, kann Wasserschlägen ausgesetzt sein. Dieses Phänomen kann das Gerät teilweise oder vollständig deaktivieren. Um dies zu verhindern, werden verschiedene Arten von Speicherelementen eingesetzt, die sogenannten Ausdehnungsgefäße. In unserem Fall ist dies aber nicht nötig, da Rohrbündelwärmetauscher sehr widerstandsfähig dagegen sind. Außerdem gibt es keine strengen Anforderungen an die Sauberkeit der Umgebung. Ein wesentlicher Nachteil solcher Geräte besteht darin, dass alle Arten von Wärmetauschern dieser Art sehr metallintensiv sind, was sich auf die endgültigen Kosten und Abmessungen auswirkt.
Wärmetauscher für Gasanlagen
Es ist kein Geheimnis, dass jeder Festbrennstoff- oder Gaskessel einen Wärmetauscher in seiner Konstruktion hat, sie werden auch als Heizungen bezeichnet. Die Haupttypen haben wir bereits betrachtet. Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, werden diese oder jene Typen in verschiedenen Branchen verwendet. Einige Geräte haben eine breitere Anwendung gefunden, andere werden in bestimmten Branchen verwendet und passen nicht zu anderen. In unserem Fall erfolgt der Einsatz von Röhren- und Plattenwärmetauschern. Im ersten Fall handelt es sich um ein Rohrsystem, im zweiten um Platten. Grundsätzlich muss ein Wärmetauscher für einen Durchlauferhitzer unabhängig von der Art eine Reihe von Anforderungen erfüllen. Erstens, um einen hohen Wärmedurchgangskoeffizienten zu haben, und zweitens, langlebig und beständig gegen hohe Temperaturen zu sein. Die beliebtesten Materialien sind Kupfer, Aluminium uStahl. Die letztere Option ist weniger bevorzugt, da ein solches Metall schwer ist, was die Effizienz verringert. In jedem Fall muss der Wärmetauscher für den Durchlauferhitzer mindestens 5 Jahre h alten.
Schlussfolgerung
Also haben wir die Haupttypen von Wärmetauschern überprüft. Arten wie Muscheln und Teller blieben unbeachtet. Grundsätzlich unterscheiden sie sich leicht von den klassischen Lamellen oder Riffeln. Oft finden Sie jedoch Badeöfen mit einem Wärmetauscher mit Gehäuse. Entscheidend ist jedoch, dass die Geräte hohen Temperaturen und Betriebsdrücken standh alten. Das Gehäuse kann aus Materialien wie Titan, Edelstahl oder Kohlenstoffstahl bestehen. Interessant ist, dass Badeöfen mit Plattenwärmetauscher für Dampf oder Kondensat gut geregelt sind, was zweifellos ein wesentlicher Vorteil ist. Im Prinzip kann dies die Geschichte vervollständigen, da Sie jetzt alles wissen, was Sie über Wärmetauscher brauchen.
