Calcolo dello scambiatore di calore. Tipi e principio di funzionamento degli scambiatori di calore

Lo scopo principale dello scambiatore di calore è il trasferimento di calore all'oggetto freddo dal liquido di raffreddamento. Quest'ultima è una sostanza con una temperatura elevata. Il suo esempio potrebbe essere:

• coppie;
• liquido;
• gas.

Oggi, nei negozi puoi trovare una vasta gamma di scambiatori di calore. Differiscono nelle loro caratteristiche, vale a dire:

• aspetto;
• principio di azione;
• differenza di temperatura

Questo elenco non è completo.

Descrizione del principio di funzionamento

Prima di acquistare uno scambiatore di calore, si deve assolutamente considerare il principio di funzionamento di questo dispositivo. Può essere basato su uno dei tre processi:

• conducibilità termica;
• radiazione termica;
• convezione.

I dispositivi possono essere suddivisi in base al metodo di fornitura del calore all'oggetto freddo. Pertanto, i metodi possono essere la miscelazione e lo scambio di calore. In linea di principio, il loro lavoro, la forma e il dispositivo sono la principale differenza. La variante di maggior successo del principio di funzionamento è caratteristica degli aggregati di superficie. Sono tra i comuni. All'interno di questi dispositivi sono elementi sensibili che riscaldano e trasferiscono il calore a un oggetto freddo.

Se guardiamo più da vicino l'unità di miscelazione, allora possiamo dire che combina l'interazione di fluido e aria, fornendo un'alta efficienza. Questi dispositivi sono facili da produrre e consentono di ottenere il risultato desiderato in breve tempo. Questo perché solo mescolando due media è possibile ottenere tali risultati.

Considerando il principio di funzionamento degli scambiatori di calore, si può notare che questi dispositivi hanno nodi che operano secondo un certo principio. Possono essere divisi in rigenerativi e recuperativi. In quest'ultimo caso, vengono utilizzati liquidi diversi, che interagiscono con l'aiuto di un muro di separazione. Quando si scambiano le temperature, il flusso rimane lo stesso e non cambia in entrambe le varianti.

Negli scambiatori di calore di recupero è presente un oggetto di lavoro, che funge anche da fonte di calore fornito, nonché da un caricabatterie. L'elemento si scalda a contatto con i liquidi e emette calore necessario nello spazio. In questo caso, il flusso di calore può cambiare direzione.

Maggiori informazioni sul principio di funzionamento del dispositivo a piastre per lo scambio di calore

Lo scambiatore di calore a piastre ha elementi corrispondenti installati con una rotazione di 180 °. Quattro elementi sono assemblati in un unico pacchetto, che consente di creare due circuiti di alimentazione e scarico del collettore. Due elementi estremi nel processo non parteciperanno.

I produttori offrono in vendita due tipi di layout: a senso unico e multi-way. Nel primo caso, il refrigerante viene diviso in flussi paralleli che passano attraverso i canali e finiscono nella porta per il ritiro. La disposizione multi-pass ha uno schema complesso, perché lo scambiatore di calore si muove lungo lo stesso numero di canali. Ciò è stato possibile grazie all'installazione di piastre aggiuntive, che prevedono la presenza di porte non udenti. Mantenere gli scambiatori di calore a piastre multi-porta è molto più difficile.

Principali tipi di dispositivi

Lo scambiatore di calore viene presentato in vendita in molte varietà, tra le quali va evidenziato:

• immersione;
• elementale;
• di grafite;
• doppio tubo;
• piastra;
• attorcigliato;
• a spirale;
• Fascio tubiero.

Lo scambiatore di calore ad immersione ha un elemento sensibile nella forma di una bobina cilindrica situata nella nave. Quest'ultimo è pieno di liquido. Questo design consente di ridurre il tempo per la fornitura di calore da parte del dispositivo. Il dispositivo di tipo sommergibile è uno dei migliori in termini di efficienza. Viene utilizzato in luoghi in cui le condizioni suggeriscono la probabilità di ebollizione.

Unità lamellare e sua descrizione

Lo scambiatore di calore a piastre ha molti vantaggi, in particolare:

• facile pulizia;
• facilità di montaggio;
• minima resistenza idraulica.

Questi dispositivi dispongono di telecamere finali collegate mediante bulloni di montaggio. Il design ha una piastra di lavoro e cornici. Le piastre sono separate da cuscinetti di gomma. E gli elementi stessi sono fatti di acciaio speciale. La tecnologia di installazione delle lastre prevede l'installazione di una guarnizione in gomma senza composizione adesiva, che assicura un accoppiamento stretto delle singole parti tra loro. L'ambiente di lavoro può essere fornito da uno dei tre metodi:

• misto;
• once-through;
• controcorrente.

Scambiatori di calore elementali e twistati. Descrizione del dispositivo

Lo scambiatore di calore elementare consente di collegare parti del sistema in un'unica struttura. Il principio di funzionamento di tali dispositivi è simile alla varietà shell-and-tube. Il mezzo di lavoro viene fornito in controcorrente e l'unità combina un numero ridotto di tubi. Considerando i tipi di scambiatori di calore, è necessario prestare attenzione alla versione ritorta, che ha un elemento sensibile sotto forma di una bobina concentrica, che viene fissata da apposite testine, che fornisce protezione dall'involucro. Questo dispositivo utilizza un circuito con due liquidi, uno dei quali riempie i tubi e l'altro si trova nello spazio tra loro. Queste unità svolgono un lavoro eccellente con perdite di carico e hanno un'eccellente resistenza all'usura.

Scambiatori di calore a grafite ea spirale

Tra i tipi di scambiatori di calore è possibile distinguere la varietà di grafite, che ha un dispositivo che fornisce protezione contro la corrosione. Questi dispositivi conducono bene il calore e l'unità è composta da blocchi che hanno la forma di un cilindro e un rettangolo. Il fluido di lavoro si muove secondo uno schema incrociato. Lo scambiatore di calore è costituito da:

• coprire;
• reticolo;
• tubo;
• cassa in metallo.

Lo scambiatore di calore può essere a spirale, il suo principio di funzionamento è espresso nell'uso di lamiere. Sono attorcigliati a spirale e fissati su un meccanismo chiamato rotolo. Per un corretto funzionamento, è importante sigillare lo scambiatore di calore, che si ottiene saldando le singole parti o installando una guarnizione.

Gli strumenti sono difficili da produrre, riparare e mantenere. Il dispositivo non deve essere utilizzato in un sistema in cui la pressione supera 10 kgf / cm ² , il che non è uno svantaggio. Questo meno è livellato dalle dimensioni compatte del dispositivo, peso ridotto e alta efficienza.

Maggiori informazioni sul principio di funzionamento dell'unità shell-and-tube

Lo scambiatore di calore a fascio tubiero è stato dato questo nome perché i tubi sottili lungo i quali si muove il refrigerante si trovano nella parte centrale del guscio principale. Il numero di tubi nel mezzo determinerà quanto velocemente si muove la sostanza. Da questo, a sua volta, dipende dal coefficiente di trasmissione del calore.

Scambiatore di calore a fascio tubiero È fatto di acciai ad alta resistenza e legati. Sono utilizzati perché il dispositivo funziona in un ambiente aggressivo che promuove lo sviluppo della corrosione. Lo scambiatore di calore può essere classificato in diverse varietà, tra cui dovrebbe essere evidenziato:

• con testa fluttuante;
• con tubi fissi;
• con compensatore di temperatura;
• sotto forma di un involucro con tubi a forma di U.

Descrizione dello scambiatore di calore Pahlen MAXI-FLO

Questo dispositivo è uno scambiatore di calore per la piscina, il cui costo è di 18.245 rubli. Il dispositivo di potenza è 40 kW. L'unità è verticale e l'acciaio inossidabile è usato come materiale del corpo. Il dispositivo dell'acqua a due tubi è destinato al riscaldamento dell'acqua. Il trasportatore di calore è acqua calda dalla caldaia.

Quando si costruisce una piscina all'aperto, questa unità è particolarmente rilevante. Lo scambiatore di calore per la piscina ha un circuito primario sotto forma di tubi, è installato verticalmente. La differenza di temperatura nei circuiti raggiunge i 60 ° C. Nel circuito primario, la pressione massima può essere di 10 bar, nel secondario - lo stesso. Potreste essere interessati alla resistenza idraulica del circuito primario, in questo caso è 0,05 m Nel circuito secondario, la resistenza idraulica è di 0,8 m.

Fare calcoli

Prima di scegliere uno scambiatore di calore acqua / acqua, il calcolo della potenza di questo dispositivo deve essere eseguito senza ambiguità. In generale, quando si sceglie, è necessario prestare attenzione al tipo di costruzione e alla qualità del dispositivo. Il calcolo della potenza viene eseguito secondo la seguente formula: P = 1,16 x ΔT / (tx V). In esso, la potenza richiesta è indicata dalla lettera R. Una costante appositamente selezionata, qui è uguale a 1,16. La differenza di temperatura è ΔТ. Il volume è V, mentre il tempo è t. Pertanto, quando si calcola la potenza dello scambiatore di calore, si deve comprendere che l'efficienza del dispositivo dipenderà dal flusso del mezzo di lavoro lungo entrambi i circuiti.

Il design influisce sulla quantità di mezzo riscaldato. Maggiore è il volume, maggiori saranno le piastre e gli ugelli. Molto spesso viene eseguita anche la determinazione delle superfici riscaldanti. Sono indicati con la lettera F. Questo valore può essere trovato utilizzando la formula: Q / (K *? Tcp), in cui Q è la potenza termica e il coefficiente di trasferimento termico è K.

Quando si effettuano i calcoli dello scambiatore di calore, è necessario ricordare che la formula prevede la presenza della temperatura media della testina tra i refrigeranti, questo valore è espresso in "TCP". Il compito è trovare tutte e tre le variabili. Utilizzando l'equazione del bilancio termico, è possibile trovare la potenza termica: Q = G * c * (T2-T1).

Capacità di calore dell'acqua ad una certa temperatura - questo è con. La portata è indicata dalla lettera G. Nell'eseguire i calcoli dello scambiatore di calore, è necessario sapere che la temperatura all'ingresso e all'uscita è indicata in gradi e guarda nella formula come T1i e T2. Affinché il calcolo sia più accurato, a questa formula è necessario aggiungere un fattore di efficienza. Per determinare il valore di? Tcp, è necessario utilizzare la seguente formula :? Tcp = (? Tb ?? Tm) / (? Tb /? Tm). In esso, le differenze di temperatura più piccole e più grandi sono indicate da? Tb e? Tm.

Metodo di calcolo

È possibile trovare il coefficiente di scambio termico nei materiali di riferimento o calcolarlo utilizzando la formula: k = 1 / (1 /? 1 +? St /? St + 1 /? 2). In esso? 1 e? 2 - coefficienti di trasferimento di calore dai circuiti di ricezione e di invio. Spessore della parete tubi -? Art. fattore conducibilità termica del materiale pipe -? Art. Se si calcola lo scambiatore di calore, ovvero la capacità effettiva, nonché l'area, è possibile valutare la scelta corretta del dispositivo. Se questi valori non corrispondono, allora questo indica un aumento della probabilità di formazione di depositi sulle pareti dei tubi. Per lo meno, possono essere tappati. È meglio usare programmi speciali per calcolare lo scambiatore di calore, ma è importante sapere quali metodi e formule sono alla base.

conclusione

Molto spesso, i proprietari di abitazione sentono parlare di questo importante dispositivo, che svolge una delle funzioni principali nel sistema di riscaldamento. Se si tratta di un circuito autonomo, in cui vengono utilizzate le caldaie per il riscaldamento, questo problema diventa ancora più rilevante. In essi, il refrigerante viene riscaldato all'interno dello scambiatore di calore. Questi sono dispositivi cavi in ​​cui scorre l'acqua. I produttori moderni offrono dispositivi simili in una vasta gamma, sono fatti di metalli diversi.