Che cos'è uno scambiatore di calore: il principio di funzionamento

In questo articolo parleremo di cosa sia uno scambiatore di calore. Verrà data una definizione del termine, verranno prese in considerazione le domande sul ruolo di questi dispositivi nella vita umana, la diversità delle specie è variata e alcuni dati comparativi sono forniti. Sarà inoltre prestata attenzione al valore dello scambiatore di calore nelle automobili e alle modalità di sostituzione.

introduzione

Cos'è uno scambiatore di calore? Rispondendo a questa domanda, è possibile definirla come un dispositivo o una tecnologia all'interno della quale si verifica il fenomeno dello scambio termico tra 2 ambienti con diversi stati di temperatura.

In base al principio di funzionamento, gli scambiatori di calore possono essere suddivisi in 2 tipi:

• scambiatore di calore;
• rigeneratore.

In uno scambiatore di calore, i trasportatori di calore in movimento sono separati da un muro. Ciò include il numero predominante di scambiatori di calore con i più diversi tipi di design. Il gruppo di dispositivi di rigenerazione comprende scambiatori di calore, in cui i refrigeranti allo stato caldo e freddo sono alternativamente in contatto diretto con una superficie comune. Il calore inizia ad accumularsi nel muro se è in contatto con un vettore di calore caldo e può essere rilasciato durante il contatto con uno freddo. Un esempio potrebbe essere Cowper altoforno

Rispondendo alla domanda su cosa sia uno scambiatore di calore, vale la pena menzionare l'area della sua applicazione. Innanzi tutto, sono importanti nel processo tecnologico della raffinazione del petrolio, oltre che nei settori petrolchimico, chimico, nucleare, della refrigerazione, del gas, ecc., Delle attività industriali umane. Anche l'energia e le utility non possono farne a meno.

Dipendenza dalle condizioni e dal design

Rispondendo alla domanda su che cos'è uno scambiatore di calore, sarà importante menzionare la dipendenza del suo design dalle condizioni in cui viene applicato.

Esistono dispositivi che possono includere non solo il processo di scambio di calore, ma anche una serie di fenomeni correlati. Un esempio è la trasformazione di fase durante la quale si può osservare la condensazione, l'evaporazione e la miscelazione. Questi dispositivi hanno il loro nome: condensatore, torre di raffreddamento, evaporatore, condensatore di miscelazione.

In accordo con la direzione del movimento, i portatori di calore di tipo recuperativo possono essere suddivisi in flusso diretto, nel caso di movimento parallelo in una direzione e controcorrente. In quest'ultimo, quando si segue un movimento parallelo in arrivo, si osserva anche il movimento trasversale reciproco di 2 supporti, che interagiscono tra loro.

Tipi di scambiatori di calore. Scambiatori di calore a fascio tubiero

In diversi punti considereremo una breve descrizione di vari tipi di scambiatori di calore.

Scambiatori di calore a fascio tubiero i tipi sono caratterizzati dalla presenza di tubi saldati alla fine. Sono fissati mazzi di altri tubi. Il più delle volte, sono fissati con il flaring, ma i metodi più spesso dipendono dal materiale. Il portaprovette è dotato di guarnizioni, bulloni e / o prigionieri bloccabili. L'alloggiamento è dotato di accessori, attraverso i quali uno dei refrigeranti si fa strada attraverso lo spazio tra i tubi. Il secondo vettore di calore si muove attraverso i tubi attraverso il tubo. Gli scambiatori di calore a passaggio multiplo sono dotati di un coperchio nel corpo e di un numero di partizioni che aumentano la velocità di movimento del vettore di calore. L'aumento del trasferimento di calore è migliorato con l'alettatura di tubi progettati per lo scambio di calore.

Lo scambiatore di calore elementare include un numero di componenti, che sono presentati sotto forma di scambiatori di calore a fascio tubiero più semplici, ma senza partizioni. Il design stesso è piuttosto pesante e voluminoso.

Uno scambiatore di calore a serpentina sommersa è caratterizzato dal movimento di refrigeranti lungo una bobina, che viene immerso nello spazio di un serbatoio con un altro vettore di calore in forma liquida. Molto spesso vengono utilizzati in piccole installazioni e il dispositivo stesso è piuttosto economico e facile da usare.

Principali design di scambiatori di calore

Il tubo nel tubo è uno scambiatore di calore in cui tutti i singoli componenti sono collegati tramite ugelli e rulli. Di conseguenza, viene formato un sistema integrale del meccanismo. Più spesso sono sfruttati in presenza di alta pressione.

Scambiatore di calore per l'irrigazione - un tipo di dispositivo che viene spesso utilizzato come condensatore nella produzione di sistemi di raffreddamento. Questa è una bobina formata da tubi orizzontali situati in un piano distanziato verticalmente. Formano una pluralità di sezioni disposte in parallelo l'una rispetto all'altra. Ogni fila è dotata di uno scivolo, che spreme una corrente di acqua di raffreddamento verso la fila di tubi di scambio termico. Una parte del liquido evapora e l'altra viene pompata dalle pompe.

Lo scambiatore di calore in grafite è un tipo di dispositivo utilizzato in un ambiente chimicamente aggressivo. Il più delle volte sono fatti di blocchi di grafite impregnati con resine speciali. L'unità è dotata di un canale per il vettore di calore. I blocchi di tenuta si verificano attraverso l'uso di guarnizioni in materiali diversi.

Gli scambiatori di calore a piastre sono formati da una serie di piastre che sono state originariamente stampate per creare una superficie ondulata. Sono dotati di un numero di canali attraverso i quali scorre il fluido. Questo scambiatore di calore è estremamente facile da produrre e / o modificare. È facile da pulire e presenta un elevato coefficiente di trasmissione del calore, ma non può essere utilizzato ad alta pressione.

Modifiche degli scambiatori di calore

Gli scambiatori di calore a piastre hanno un numero di parametri comuni con apparati di tipo a piastra, ma il loro sistema di piastre di separazione include una serie di superfici nervate - ugelli che sono attaccati alla piastra stessa applicando il metodo di saldatura nello spazio vuoto. Ai lati sono le barre limitanti progettate per supportare la piastra. In altre parole, questa matrice si basa su una matrice saldata integralmente, oltre che estremamente resistente e resistente. È costruito sulla similitudine del principio cellulare, e le sue prestazioni possono essere mantenute in condizioni fino a centinaia di atm. e ancora più in alto. Una varietà di ugelli è stata sviluppata per tali dispositivi, consentendo di selezionare la geometria del canale per qualsiasi flusso e necessità. Il vantaggio principale di tali dispositivi è la loro compattezza.

Lo scambiatore di calore a piastre alettate è formato da pannelli alettati a pareti sottili, creati con il metodo della saldatura ad alta frequenza e la loro connessione avviene alternativamente con un giro di novanta gradi. Più spesso vengono utilizzati nel corso del recupero di calore dal gas di scarico.

Lo scambiatore di calore a spirale comprende 2 tubuli a spirale che si avvolgono attorno a una partizione posizionata al centro. Per creare le bobine usando il materiale del rotolo. Lo scopo principale è quello di raffreddare e riscaldare i liquidi con un indice di viscosità elevato.

Alcuni dati comparativi

Quando si sceglie di utilizzare una piastra o scambiatore di calore a fascio tubiero, le persone scelgono più spesso il primo, poiché il loro coefficiente di trasferimento del calore è molto più alto di quello di un tradizionale apparato a guscio e tubo. Inoltre, i dispositivi a piastre hanno un'area più piccola.

Gli scambiatori di calore a piastre, prodotti all'estero, sono dotati di una serie di strumenti che consentono loro di lavorare in modalità automatica attraverso la regolazione e la regolazione iniziale e sono inoltre dotati di raccordi robusti. In tali dispositivi diminuisce la quantità di refrigerante che viene consumata per riscaldare l'acqua. Di conseguenza, ciò consente di ridurre il carico sul set di pompe di rete e di ridurre la quantità di energia che consumano.

Attualmente, con crescente popolarità stanno iniziando a produrre e utilizzare scambiatori di calore elicoidali. La loro caratteristica è la profilatura dei tubi. È fatto al fine di aumentare la resistenza della natura idraulica potrebbe superare l'aumento del trasferimento di calore nel caso di utilizzo dei flussi di turbolenza. Questo dispositivo è abbastanza economico rispetto ai modelli stranieri e la sua qualità è molto alta. Per proteggere il meccanismo dalla corrosione, viene utilizzata la spruzzatura a gas-termico per ogni piastra del tubo.

I tre scambiatori di calore citati in questo articolo sono fabbricati, di regola, usando acciaio con un'elevata resistenza alla corrosione e resistenza al calore. Tuttavia, nonostante lo sfruttamento di tali materiali, i componenti strutturali degli scambiatori di calore possono ancora subire corrosione da vaiolatura.

Raffreddamento del motore

Sistema di raffreddamento responsabile per il processo di scambio di calore in auto, è un mezzo multifunzionale di controllo della temperatura. In una macchina, ci possono essere diversi sistemi di questo tipo, ma in generale sono tutti responsabili del controllo dello stesso fenomeno, solo in diverse aree di trasporto. Un esempio è il riscaldamento dell'aria in un sistema di riscaldamento o ventilazione, il raffreddamento degli oli all'interno del sistema, che è responsabile della lubrificazione, lo scambiatore di calore del motore è impegnato nel suo raffreddamento. C'è anche un sistema responsabile della riduzione della temperatura in un turbocompressore, ecc.

Il principio di funzionamento degli scambiatori di calore per autoveicoli può variare tra loro, a causa delle caratteristiche del sistema stesso. Sulla macchina più spesso utilizzati dispositivi di raffreddamento a liquido. Il loro vantaggio sta nel fatto che consentono di ridurre uniformemente la temperatura del motore e avere basse prestazioni di rumore. Se parliamo del sistema di raffreddamento del motore nel suo insieme, include una quantità enorme di parti, tra cui: un radiatore di tipo olio, uno scambiatore di calore di riscaldamento, una pompa centrifuga, un termostato, un radiatore per ridurre la temperatura dei liquidi e serbatoio di espansione

Processo di lavaggio

Il lavaggio dello scambiatore di calore è un processo importante che deve essere eseguito regolarmente, altrimenti una pulizia prematura può causare problemi nel funzionamento del motore. Tuttavia, questo, in particolare, è applicabile a un frammento specifico del sistema generale di termoregolazione della macchina, vale a dire, al radiatore.

Il normale funzionamento del sistema di raffreddamento progettato per raffreddare il motore non può durare per sempre. Per garantire la salute è necessario effettuare regolarmente manipolazioni preventive. Un radiatore è un dispositivo soggetto a frequenti e pesanti esposizioni a sporco e polvere. Pertanto è necessario eseguire il lavaggio periodico dello scambiatore di calore.

Il motivo per il frequente surriscaldamento della macchina potrebbe essere la presenza di guasti nel radiatore. A seconda che si sia rotto o inquinato, questo problema può essere risolto in due modi appropriati:

1. Acquista nel negozio un nuovo dispositivo.
2. Risciacquare lo scambiatore di calore e pulirlo.

Per pulire il radiatore dall'interno, è necessario prima rimuovere l'antigelo da esso drenando. È importante ricordare che se la sostanza è pura, allora questo processo non è necessario. Se il liquido è contaminato, l'acqua senza impurità deve essere versata nel sistema di raffreddamento. Quindi, è necessario avviare l'auto e lasciarla funzionare per 15-25 minuti, quindi l'acqua dovrebbe essere scaricata. L'operazione viene eseguita ripetutamente finché il liquido non è limpido.

Risciacquare a fondo lo scambiatore di calore. Migliorare l'effetto può essere ottenuto utilizzando un liquido con l'aggiunta di detergenti speciali. Tuttavia, non dovresti fare ricorso ad abusi, perché un paio di grammi è sufficiente. L'uso di una quantità eccessiva di detergente può danneggiare il sistema di raffreddamento.

Dopo che lo scambiatore di calore dell'automobile è stato lavato, l'acqua viene nuovamente scaricata con un additivo di detergente e viene versata pulita e ripetere la procedura almeno cinque volte. Una rimozione inadeguata dei componenti detergenti residui può influire negativamente sul radiatore e provocare la formazione di corrosione. Per evitare il verificarsi di incrostazioni, nel liquido antigelo vengono versati diversi additivi, dotati di proprietà anticorrosive e lubrificanti. Impediscono la formazione di ruggine e altri tipi di depositi all'interno del radiatore.

Non bisogna dimenticare che guidare il radiatore all'esterno, come ad esempio il piumino, la lana o la polvere, può anche portare al surriscaldamento del motore dell'auto. Per risolvere questo problema, viene solitamente utilizzato un metodo di soffiaggio attraverso uno scambiatore di calore. In primo luogo, è separato dalla macchina, e quindi attraverso l'uso di mini-lavelli convenzionali o un semplice getto d'acqua sotto pressione, lavato e risciacquato. Non dimenticare che l'uso di una forza di pressione eccessiva può danneggiare il radiatore. Prova a fare a meno dell'uso di sostanze chimiche, che includono componenti acidi aggressivi.

Nella fase finale di pulizia, è necessario cambiare il liquido per il raffreddamento ed estrarre l'aria in eccesso dallo spazio del sistema. Durante il versamento di antigelo potrebbe formarsi dell'aria. Questo processo può essere fatto aprendo il tappo del radiatore, e quindi è sufficiente avviare il motore per un po '(circa un paio di minuti). Dopo che i tappi formati dall'aria lasciano il sistema interno del dispositivo, aggiungere l'antigelo e rimettere il coperchio in posizione, fissandolo saldamente.

La difficoltà di sostituire parti all'interno dell'auto

Lo scopo dello scambiatore di calore per autoveicoli si trova anche nel sistema generale di climatizzazione della macchina. In questo caso, è responsabile del processo di termoregolazione dell'aria nello spazio della cabina. Questa è principalmente una parte passiva senza sottigliezze, è già più difficile cambiarla che rimuovere un radiatore. La sua posizione è tra il pannello con i dispositivi e la partizione, e verso l'esterno assomiglia a un radiatore, ma con un collo mancante. Ci sono varie forme di questa parte, ma la sostituzione dello scambiatore di calore non è solitamente particolarmente difficile. È importante fare attenzione in questo caso, poiché l'acqua circola nel sistema di un tale dispositivo a cui può essere aggiunto antigelo - una sostanza piuttosto tossica.

Trovare un nuovo scambiatore di calore su "Opel-Astra" o su qualsiasi altra auto è abbastanza semplice: la rete ha un numero enorme di negozi online che forniscono servizi per la vendita di pezzi di ricambio. Possono scegliere il modello e il tipo di dispositivo richiesti e quindi semplicemente effettuare un ordine.

Per trovare, ad esempio, uno scambiatore di calore Astra usato, è possibile anche contattare i punti di disassemblaggio del modello di macchina corrispondente. Qui, alla persona viene dato il diritto indipendente di scegliere il modello richiesto, direttamente dal vivo. Puoi acquistarlo immediatamente o ordinarlo. Poiché gli scambiatori di calore e le altre parti sono usati per questo smontaggio, questo vi farà risparmiare denaro in caso di una grave penuria di capitale. Non trascurare questo servizio, dato che spesso puoi trovare il ricambio originale, non inferiore a quello nuovo.

Attualmente, i punti di smantellamento automatico sono simultaneamente impegnati in un gran numero di servizi per varie marche di veicoli, in modo da poter trovare sempre uno scambiatore di calore su Chevrolet, Lada, Peugeot, ecc. Molto spesso, questi punti possono essere trovati nel luogo di un'officina privata, garage e hangar. L'acquisto di un dispositivo di questo tipo in un negozio aziendale avrà un costo maggiore, ma elimina anche la possibilità di acquistare prodotti di bassa qualità. Tuttavia, indipendentemente dalla scelta del luogo di acquisto, è meglio fornire un sostituto per gli specialisti. Soprattutto se non sei sicuro della tua forza e dello sviluppo di abilità sufficienti. Indipendentemente dal fatto che sia necessario installare o sostituire lo scambiatore di calore su una Opel o una Ford, in officine specializzate è possibile aiutare a risolvere questo problema in modo rapido ed efficiente.

Un paio di parole sulla posa

A volte non è possibile sostituire lo scambiatore di calore sulla propria auto. Dipende da quale sia il problema.

Se un odore sgradevole appare nell'automobile dopo aver guidato su strade, e specialmente su asfalto bagnato o coperto di reagenti, è necessario prestare attenzione alla possibile fuoriuscita della guarnizione interna situata sul lato del catcollettore. Lì puoi trovare un grande strato di sporco e oli. Se allo stesso tempo, non c'è emulsione sotto il coperchio della valvola, questo indica il flusso di olio nell'antigelo e solo in una direzione. Questo è un fenomeno equivalente per la maggior parte delle marche di auto, a partire da Daewoo e termina con Opel. Anche le guarnizioni dello scambiatore di calore devono essere sostituite. Non è sempre necessario ricorrere a misure estreme per rimuoverlo e installarne uno nuovo, perché a volte sarà sufficiente cambiare solo la guarnizione stessa.