Typy výměníků tepla

780 Views 5 Liked
Posted on: 2024-03-18
 

Výměníky tepla jsou zařízeními používanými k efektivní výměně tepla mezi dvěma oddělenými látkami. Existuje mnoho druhů výměníků tepla, které mají odlišné použití v různých odvětvích. Výměníky tepla fungují přenosem tepla z jednoho média do druhého. Mohou být použity v topných, chladicích systémech a průmyslu. Výměníky tepla jsou nedílnou součástí mnoha průmyslových procesů, umožňující udržení optimální teploty. Díky různým typům výměníků tepla lze jejich konstrukci přizpůsobit konkrétním požadavkům a parametrům aplikace. Pokud chcete zjistit, jaké druhy výměníků tepla se rozlišují podle způsobu přenosu tepla, jejich konstrukce a druhu média, se kterým může daný výměník spolupracovat, přečtěte si následující článek.

Druhy výměníků tepla a způsoby přenosu tepla

Podle způsobu, jakým se přenáší teplo mezi kapalinami, výměníky tepla lze rozdělit na kontaktní a nekontaktní. Ve většině případů se ve průmyslu používá druhý typ. Níže naleznete odpověď na otázku, proč je tomu tak.

Kontaktní výměníky

Kontaktní výměníky tepla jsou zařízeními, ve kterých kapaliny mají přímý kontakt mezi sebou. Tím je možné dosáhnout vysokých koeficientů přestupu tepla. Navíc takové výměníky umožňují snadno provést výměnu tepla mezi více než dvěma proudy kapalin. Nicméně je třeba si uvědomit, že ve většině průmyslových aplikací je nezbytná výměna tepla bez mísení kapalin, což je možné realizovat pouze pomocí nekontaktních výměníků, které budou popsány níže.

Nekontaktní výměníky

Nekontaktní výměníky tepla jsou zařízeními, která umožňují přenos tepelné energie mezi dvěma kapalinami, které nemají přímý kontakt mezi sebou. Mezi tato zařízení patří rekuperátory, které jsou nejčastěji používanými výměníky tepla průmyslem. Mezi ně patří deskové výměníky a trubkové výměníky, jako například:

V průmyslu jsou nekontaktní výměníky tepla tak rozšířené z jednoduchého důvodu - kapaliny, které se účastní mnoha procesů, mají různé fyzikálně-chemické vlastnosti a neměly by se míchat (například olej a voda).

Druhy výměníků tepla podle konstrukce

Druhy výměníků tepla podle konstrukce lze rozdělit na deskové výměníky tepla a trubkové výměníky tepla. Liší se nejen konstrukcí, ale také použitím. Níže je uveden jejich popis.

Deskové výměníky tepla

Deskové výměníky tepla jsou zařízeními složenými z kovových desek, jejichž úkolem je efektivní výměna tepla mezi kapalinami různých teplot bez jejich míchání. Díky své konstrukci umožňují rychlý a účinný přenos tepla pomocí různých mechanismů, jako je konvekce. Desky uvnitř výměníku vytvářejí kanálky, kterými proudí kapaliny. Tím zajišťují velkou plochu kontaktu desek s kapalinami, což umožňuje efektivní přenos tepelné energie. Deskové výměníky tepla jsou široce používány v průmyslu, včetně procesů chlazení a vytápění, pomáhají šetřit energii a zvyšovat účinnost topných a chladicích systémů. Rozlišujeme následující druhy deskových výměníků podle jejich konstrukce:

  • letové - jsou to výměníky tepla s kompaktní konstrukcí; pájené měděné spojení zajišťuje vysokou těsnost a tím i velkou účinnost výměny tepla, díky malým tepelným ztrátám,
  • sestavitelné - deskové výměníky s menší těsností ve srovnání s letovými, ale umožňující jednodušší servis a čištění vnitřku zařízení.

Trubkové výměníky tepla

Trubkové výměníky tepla, nazývané také výměníky s pláštěm a trubicemi, jsou často používanými zařízeními pro efektivní výměnu tepla mezi dvěma kapalinami. Jejich konstrukce je založena na válcovitém plášti, ve kterém jsou umístěny trubky. Hlavním účelem takového uspořádání je umožnit průchod jedné kapaliny kolem trubek, zatímco druhá kapalina proudí skrz ně. Tím dochází k přenosu tepla mezi kapalinami. Trubkové výměníky nacházejí uplatnění v mnoha odvětvích, včetně chemického průmyslu, potravinářství nebo energetiky. Díky své účinnosti a snadné obsluze jsou nezbytnou součástí procesů výměny tepla v různých odvětvích. 

Typy výměníků tepla - rozdělení podle média

Výměníky tepla jsou obvykle spojovány s výměníky, ve kterých je jedno i druhé médium kapalina (např. voda nebo glykol). Je však dobré vědět, že výměníky tepla mohou přenášet teplo mezi plyny nebo mezi plyny a kapalinami. Rozlišujeme následující páry kapalin, které jsou obsluhovány výměníky tepla:

  • kapalina-kapalina,
  • plyn-plyn,
  • kapalina-plyn.

Níže jsou popsány jednotlivé páry médií, které mohou spolupracovat s různými výměníky tepla.

Výměníky tepla typu kapalina-kapalina

Výměníky tepla typu kapalina-kapalina jsou zařízeními, která se používají k efektivní výměně tepla mezi dvěma kapalinami s různými fyzikálně-chemickými parametry (např. pracovní teplota, mrazicí teplota, hustota). Příklady takových systémů zahrnují: voda-voda, voda-olej a voda-glykol. Tyto výměníky tepla jsou používány v různých odvětvích, jako je chemický průmysl nebo energetika. Díky nim je možné efektivně a energeticky úsporně přenášet teplo mezi různými médii, což přispívá k optimálnímu využití dostupné energie. 

Výměníky tepla typu plyn-plyn

Výměníky tepla typu plyn-plyn se používají k přenosu tepla mezi dvěma proudy plynů. Jedním z příkladů takového výměníku je systém vzduch-vzduch, kde je teplo přenášeno mezi dvěma proudy vzduchu. Dalším příkladem je výměník spalin-vzduch, kde je teplo z odpadních plynů získáváno a dále využíváno v CO instalacích k ohřevu vzduchu v hořácích peceích a k vysoušení pevných paliv - například dřeva nebo uhlí. Výměníky tepla typu plyn-plyn jsou používány v různých odvětvích, jako je chemický průmysl, energetika nebo potravinářský průmysl.

Výměníky tepla typu kapalina-plyn

Výměníky tepla typu kapalina-plyn jsou zařízení, která umožňují efektivní výměnu tepla mezi kapalinou a plynem. Tyto výměníky pracují s následujícími páry kapalin:

  • voda-vzduch,
  • glykol-vzduch.

Výměník voda-vzduch je často využíván v topných a klimatizačních systémech, kde se ohřátá voda v kotlích předává teplo vzduchu, který je poté distribuován v místnostech. Naopak výměníky tepla glykol-vzduch jsou využívány v různých odvětvích průmyslu a v obytných budovách. Například výměník glykol-vzduch (GWO) má za úkol zvýšit efektivitu ventilačních zařízení sloužících k ohřevu vzduchu v zimě a jeho chlazení v létě.

Typy výměníků tepla a směr toku tekutiny

  • souběžný - to zařízení, ve kterém dochází k výměně tepla mezi 2 proudy tekutiny proudícími ve stejném směru. Jedná se o nejméně efektivní způsob výměny tepla (z hlediska směru toku).
  • protiproudní - to výměníky tepla s mnohem vyšší účinností ve srovnání se souběžným uspořádáním. Umožňují dosažení podobných teplot tekutin na vstupu a výstupu z výměníku.
  • křížové - to výměníky, ve kterých jeden proud tekutiny protéká ve směru kolmém k druhému. Čistě křížové uspořádání se zřídka vyskytuje - je to složka průtoku v ručním výměníku.

Typy výměníků tepla podle materiálu, ze kterého jsou vyrobeny

Výměníky tepla se liší podle materiálů, ze kterých jsou vyrobeny. Jedním z oblíbených materiálů, ze kterých se vyrábějí výměníky tepla, je nerezová kyselinuvzdorná ocel (316L). Jedná se o materiál s vysokou pevností a vynikajícími tepelnými vlastnostmi. Dalším často používaným materiálem je titan, který se vyznačuje vysokou odolností proti korozi i v slaném prostředí (např. mořská voda) při zachování lehkosti a pevnosti. Výměníky tepla vyrobené z titánu jsou často používány v chemickém a petrochemickém průmyslu, stejně jako jako výměníky pro bazény.

 
Posted in: TEPELNÉ VÝMĚNÍKY

Leave a comment

Security code
Product added to wishlist
Cookie consent