Vizualizări:0 Autor:Editor de site-uri Timpul publicarii: 2024-08-23 Origine:teren
În multe industrii, în special HVAC, menținerea unui control precis al temperaturii este esențială pentru o funcționare bună. Aici intervin schimbătoarele de căldură. Sunt eroii necunoscuti care facilitează setarea diferitelor fluide la nivelurile de temperatură dorite.
Schimbătoarele de căldură transferă energie termică între diferite fluide, asigurându-se că acestea sunt separate în timpul procesului. Separarea este importantă pentru ca fluidele să nu fie amestecate sau contaminate. Acest lucru ajută la menținerea caracteristicilor și proprietăților acestora.
Imaginați-vă o operațiune industrială în care apa fierbinte trebuie să încălzească un alt fluid fără să se atingă. Schimbătorul de căldură este utilizat pentru a transfera eficient căldura de la apa fierbinte la celălalt fluid.
În acest articol, vom discuta în continuare concepte precum: ce este un schimbător de căldură , diferitele tipuri de schimbătoare de căldură, ce tip de schimbătoare de căldură sunt potrivite pentru sistemele HVAC și cum să-l alegeți pe cel potrivit.
Un schimbător de căldură este o componentă mecanică folosită pentru a transfera căldură de la un fluid (lichid, gaz sau vapori) la un alt fluid fără contact direct unul cu celălalt. Funcția sa principală este de a crește sau reduce temperatura fluidelor.
Structura de bază a unui schimbător de căldură cuprinde două canale separate printr-o barieră (care poate fi un perete solid, un tub sau o placă). Pe măsură ce fluidul fierbinte trece printr-un canal, acesta modifică temperatura fluidului mai rece, atingând astfel temperatura dorită. Acest lucru este foarte esențial în pompele de căldură cu mai multe zone , unde diferite părți ale unei clădiri necesită niveluri diferite de temperatură.
Chiar dacă există diferite tipuri de schimbătoare de căldură, acestea îndeplinesc aceeași funcție. Cu toate acestea, au caracteristici, avantaje și aplicații unice. Să le privim mai jos:
Schimbătorul de căldură din tablă și tub este cel mai comun tip de schimbător de căldură datorită versatilității sale în multe industrii. Este format dintr-o serie de tuburi plasate în interiorul unei carcase cilindrice. Unul dintre fluide este transmis în interiorul tuburilor, în timp ce celălalt fluid curge în interiorul carcasei. Acest schimbător de căldură este cel mai comun în sistemele HVAC, petrol, gaze, centrale electrice, industria alimentară și a băuturilor și industria chimică.
Unele schimbătoare de căldură cu carcasă și tuburi sunt realizate cu tuburi cu aripioare de înaltă eficiență, iar zona de schimb de căldură este de 3,7 ori mai mare decât un tub normal. Structura spirală compactă a bateriei asigură că agentul frigorific poate face schimb de căldură cu precizie și că debitul de apă este uniform. Acest tip de schimbător de căldură este cunoscut pentru eficiența ridicată a schimbului de căldură, portabilitate, rezistență la înfundare, capacitate puternică anti-îngheț și adecvare pentru majoritatea unităților de căldură individuale.
Există 2 schimbătoare de căldură majore cu carcasă și tub:
• Schimbător de căldură cu un singur tub: Constă dintr-un singur tub care trece în interiorul carcasei. Un fluid este transmis prin tub, celălalt fluid este transferat în partea liberă a carcasei.
• Schimbător de căldură cu tub dublu: Constă din două tuburi care trec în interiorul carcasei. Un tub transportă un anumit fluid, în timp ce celălalt transportă un alt fluid.
Acest tip de schimbător de căldură implică trecerea fluidului într-o serie de tuburi și pomparea de gaz sau aer în jurul tuburilor pentru a răci fluidul. Uneori, schimbătoarele de căldură cu tuburi cu aripioare sunt închise în conducte. Alteori, sunt expuși complet, aerul care trece peste ele.
Eficiența acestui schimbător de căldură provine din aripioarele adăugate (suprafața extinsă) care ies în afara fluxului de gaz sau aer, care permit mai mult schimb de căldură.
Schimbătoarele de căldură cu tuburi cu aripioare sunt utilizate în mod normal pentru recuperarea căldurii în aplicații care evacuează gaze fierbinți. Căldura din gaz este transferată într-un lichid, iar apoi lichidul încălzit este folosit în operațiuni care folosesc adesea mai multă energie pentru încălzire. Unele dintre aplicațiile comune sunt sistemele HVAC, radiatoarele și industria aerospațială.
Acest schimbător de căldură este numit și schimbător de căldură „tub-în-tub”. Este format din două conducte – una mai mare și una mai mică, unde una este construită în interiorul celeilalte. În timp ce un fluid este transferat prin conducta mai mare, celălalt fluid este transportat în conducta mai mică.
Are un design compact, ceea ce îl face ideal pentru aplicații cu spațiu de instalare limitat. Cele două fluide sunt introduse unul în celălalt, făcându-l ușor de curățat și întreținut.
Schimbătoarele de căldură cu două conducte sunt foarte apreciate pentru capacitatea lor de a gestiona fluide de înaltă presiune și temperatură. Astfel, ele sunt adesea folosite în aplicații în care sunt necesare condiții extreme, cum ar fi uzinele de procesare chimică, echipamentele de laborator și operațiunile industriale la scară mică.
Acest schimbător de căldură implică trecerea fluidelor printr-o serie de plăci care sunt compactate una lângă alta. Este format din mai multe plăci subțiri cu canale alternante care oferă un spațiu mare pentru schimbul de căldură. Modelele ondulate îmbunătățesc transferul de căldură între fluidele de pe ambele părți ale plăcilor.
La SPRSUN, schimbătorul nostru de căldură cu plăci este fabricat din 316 plăci din oțel inoxidabil cu conținut scăzut de carbon, care sunt sudate în vid. Curgerea apei și a agentului frigorific în foile subțiri, cu contact suficient și eficiență ridicată a schimbului de căldură.
Acest tip de schimbător de căldură este foarte apreciat pentru structura sa compactă, volumul mic de apă de răcire, eficiența ridicată a schimbului de căldură și rezistența puternică la coroziune, făcându-l ideal pentru unitățile care necesită o putere mai mare de încălzire și răcire, cum ar fi sistemele HVAC, refrigerarea, procesarea chimică, alimente și băuturi și centrale electrice.
Condensatorul este un dispozitiv de schimb de căldură care preia gaz sau vapori fierbinți și îl răcește până ajunge la punctul de condensare. Utilizează mecanismul de transfer de căldură în două faze, care implică un fluid care suferă o schimbare în timpul procesului de transfer. Acest lucru are ca rezultat schimbarea gazului sau a vaporilor în lichid.
La SPRSUN, schimbul de căldură al condensatorului nostru este compus dintr-un rezervor de apă și un tub de cupru. Tubul de cupru este înfășurat într-o formă de bobină. Bateriile sunt înlocuite cu serpentine din oțel inoxidabil 316L, care au schimb de căldură ridicat și sunt greu de scalat sau corodat.
Acest tip de schimbător de căldură este eficient în îndepărtarea căldurii latente, în special în sistemele de refrigerare și aer condiționat, centrale electrice pentru condensarea aburului de la turbine, procesare de distilare și rafinare și procesare chimică.
Aceste schimbătoare de căldură sunt opusul condensatoarelor. Ele schimbă fluidele din lichid în gaz/vapori. Punctul în care lichidul se transformă în gaz se numește vaporizare. Oferă o absorbție eficientă a căldurii, crucială pentru procesele de răcire și manipularea diferitelor fluide și intervale de temperatură.
Evaporatoarele și cazanele sunt utilizate în sistemele frigorifice pentru răcire, sisteme HVAC pentru aer condiționat, procesare de distilare și rafinare și procese chimice pentru concentrarea soluțiilor.
Acest tip de schimbător de căldură funcționează folosind aerul din jur pentru a răci și a condensa fluidele care sunt transferate. Fluidele sunt stocate în tuburi cu aripioare conductoare de căldură, iar ventilatoarele electrice de răcire sunt folosite pentru a distribui suficient aer.
Schimbătoarele de căldură răcite cu aer sunt adesea folosite în aplicații care implică acces limitat la apă rece. De asemenea, sunt folosite atunci când temperatura de ieșire este cu cel puțin 20⁰C mai mare decât temperatura ambiantă. Ele se găsesc în mod obișnuit în fabrici chimice și rafinării, fabrici de producție petrochimică, fabrici de procesare a gazelor naturale, stații de compresoare și centrale nucleare.
Un schimbător de căldură răcit cu ventilator este similar cu un schimbător de căldură răcit cu aer. Dar se bazează mai degrabă pe aer forțat decât pe convecție naturală. Practic, folosește ventilatoare pentru a mișca aerul atunci când răcește fluidele. Nu necesită apă, ceea ce îl face potrivit pentru medii uscate și poate fi folosit în spații restrânse unde convecția naturală este inadecvată.
Schimbătoarele de căldură răcite cu ventilator sunt eficiente în răcire chiar și în medii cu temperaturi ridicate și pot fi utilizate în aplicații precum radiatoare auto, sisteme HVAC pentru răcire și răcirea mașinilor industriale.
Un schimbător de căldură cu roți adiabatice folosește o roată rotativă, de obicei realizată dintr-un material care absoarbe căldura pentru a transfera căldura între două fluide. Roata alternează între fluidele de aer cald și rece, absorbind căldura de la unul și eliberând-o în celălalt.
Acest schimbător de căldură are un design compact cu o suprafață mare care poate gestiona volume mari de aer. Are o eficiență ridicată în recuperarea căldurii și este utilizat pentru aplicații precum sisteme HVAC, ventilație industrială, procesare chimică și petrochimică, rafinării de petrol, procesare alimentară și pasteurizare, generare de energie, criogenie și aerospațială.
Pentru tipurile de sisteme de încălzire care necesită transmiterea căldurii către materiale vâscoase sau lipicioase, schimbătorul de căldură cu suprafață răzuită este cea mai bună opțiune. Este special conceput pentru a îndepărta materialele lipicioase prin utilizarea lamelor rotative, ceea ce garantează un transfer uniform de căldură în întregul sistem de încălzire.
Lamele rotesc fluidele în aceeași direcție în jurul schimbătorului, deoarece acestea intră printr-o parte și ies pe cealaltă. Materialele lipicioase sunt împinse într-un cilindru în partea de jos. Aceasta asigură calitate și uniformitate în procesul industrial.
Aplicațiile obișnuite ale schimbătoarelor de căldură cu suprafață răzuită sunt produsele alimentare, farmaceutice, de cristalizare și de schimbare de fază (cum ar fi concentratele de zahăr) și produsele care sunt lipicioase (cum ar fi pasta de dinți).
Schimbătoarele de căldură răcite cu apă îndepărtează căldura nedorită dintr-un proces prin mutarea acesteia în apă, menținând-o astfel la temperatura ambiantă. Spre deosebire de schimbătorul de căldură răcit cu aer, acest tip de schimbător de căldură oferă diferite niveluri de răcire. Nu se limitează la temperatura ambiantă a mediului.
Schimbătoarele de căldură răcite cu apă sunt foarte fiabile în transmiterea și îndepărtarea căldurii nedorite. Prin urmare, de ce sunt adesea utilizate în multe operațiuni industriale, cum ar fi condensarea cu abur, aplicații marine pentru răcirea motoarelor, centrale electrice pentru răcirea eșapamentului turbinelor și petrol și gaze.
Acest tip de schimbător de căldură are o structură similară cu schimbătorul de căldură cu plăci. Cu toate acestea, plăcile metalice ondulate sunt lipite împreună și complet etanșate folosind un proces numit lipire prin fuziune. Plăcile formează canale alternative pentru fluide, ceea ce ajută la creșterea eficienței transferului de căldură.
Schimbătoarele de căldură cu plăci lipite sunt proiectate pentru a fi compacte și ușoare, făcându-le cu 90% mai mici decât alte schimbătoare de căldură cu plăci. Astfel, sunt o opțiune grozavă pentru spații mici cu presiuni și temperaturi ridicate. Aceste schimbătoare de căldură sunt utilizate în mare măsură în sistemele de refrigerare și HVAC, sisteme de energie regenerabilă precum solar termic și geotermal și plăci de separare a cazanelor.
Denumit uneori Dimple Plate Heat Exchanger, acesta este proiectat cu două plăci metalice subțiri care sunt sudate între ele la intervale, creând structuri asemănătoare pernei. Spațiul dintre plăci permite curgerea fără sudură a fluidului, oferind astfel o suprafață mare pentru transferul de căldură.
Deoarece plăcile metalice sunt sudate strâns, riscul de scurgere a fluidului este eliminat, ceea ce o face o opțiune rentabilă pentru diverse industrii, cum ar fi industria alimentară și a băuturilor, procesarea chimică și sistemele de energie regenerabilă.
Acest schimbător servește ca un sistem de recuperare a căldurii reziduale, absorbind energia termică din gazele de eșapament (motor diesel, hidrogen, gaz sau motor alimentat cu biogaz) și transferându-le într-un circuit de apă. Căldura recuperată poate fi utilizată pentru preîncălzirea aerului de ardere, generarea de abur sau alte aplicații de încălzire.
Schimbătoarele de căldură cu gaze de eșapament sunt adesea folosite în brutării, cuptoare industriale, fabrici de călire și fabrici de procesare. Aceste tipuri de schimbătoare de căldură ajută la reducerea consumului de combustibil și pot fi integrate cu ușurință în sistemele existente cu modificări minime. Ele sunt, de asemenea, utilizate în aplicații periculoase pentru a reduce temperatura de evacuare eliberată în mediu.
Acest schimbător de căldură folosește o matrice rotativă pentru a alterna fluxul de fluide calde și reci printr-un singur tub la intervale regulate. Stochează căldura de la fluidul fierbinte într-un rezervor termic înainte de a o transmite fluidului rece.
Schimbătoarele de căldură regenerative sunt cele mai potrivite pentru schimbul de căldură gaz cu gaz unde fluidele nu trebuie să fie complet separate. Ele se găsesc în mod obișnuit în operațiuni care implică creșterea eficienței cazanelor de înaltă presiune și a cuptoarelor industriale, precum și în aplicații chimice.
Acest tip de schimbător de căldură implică două fluide care curg perpendicular unul pe celălalt. Un fluid este transferat prin tuburi sau plăci, în timp ce celălalt este transmis prin ele, permițând un transfer eficient de căldură între ambele fluide.
Schimbătoarele de căldură cu flux încrucișat sunt utilizate în mod popular în radiatoarele auto, procesele industriale de răcire și sistemele de aer condiționat și refrigerare.
Pentru acest tip de schimbător de căldură, ambele fluide intră în schimbătorul de căldură la același capăt și se mișcă în aceeași direcție. Transferul de căldură are loc pe măsură ce fluidele se deplasează paralel unul cu celălalt. Este potrivit pentru aplicații cu cerințe moderate de transfer de căldură, cum ar fi sisteme HVAC, procese industriale simple și sisteme de încălzire și răcire la scară mică.
Acest tip de schimbător de căldură implică fluidele care intră în schimbătorul de căldură de la capete opuse și curg în direcții opuse. Schimbătorul de căldură în contracurent este proiectat pentru a permite un gradient maxim de temperatură între fluide, îmbunătățind astfel eficiența transferului de căldură.
Utilizările sale pot fi găsite în centrale electrice pentru generarea de abur, sisteme de refrigerare pentru răcire eficientă și procesare chimică pentru încălzire și răcire.
Diferitele tipuri de schimbătoare de căldură explicate mai sus îndeplinesc aceeași funcție și pot fi confuze de diferențiat uneori. Dar o modalitate de a le diferenția este de a le identifica aranjamentul fluxului. Există 3 aranjamente principale ale fluxului, care sunt:
• Aranjare a fluxului paralel : fluidele calde și reci sunt turnate în schimbător într-un flux paralel și ies împreună în același mod. Aranjamentul de curgere paralel este observat mai ales în schimbătoarele de căldură cu tub și înveliș și schimbătoarele de căldură cu două conducte.
• Aranjament în contracurent : Fluidele calde și reci sunt turnate în schimbător la capete opuse, se deplasează în capete opuse și ies din schimbător la capete opuse. Acest aranjament de curgere este obișnuit în schimbătoarele de căldură cu carcasă și tub, schimbătoarele de căldură cu plăci de înaltă eficiență și schimbătoarele de căldură cu două conducte.
• Aranjament încrucișat : fluidele calde și reci curg perpendicular unul pe celălalt. În timp ce un fluid este transferat în interiorul tuburilor sau plăcilor, celălalt fluid curge prin tuburi sau plăci. Acest aranjament de flux este popular în schimbătoarele de căldură și condensatoare răcite cu aer.
Dintre diferitele schimbătoare de pompe de căldură discutate mai sus, există 3 dintre cele mai potrivite pentru sistemele HVAC.
• Schimbător de căldură cu carcasă și tub : are capacitatea de a gestiona o gamă largă de operațiuni, inclusiv clădiri rezidențiale mici până la aplicații industriale mari. Structura schimbătoarelor de căldură cu tub și carcasă și suprafața mare pentru transferul de căldură asigură fiabilitate și performanță optimă pe o perioadă lungă de timp.
• Schimbător de căldură cu plăci : Acest schimbător de căldură cu pompă de căldură este foarte apreciat datorită designului său compact și capacității de a face față la diferite temperaturi. Schimbătorul de căldură cu plăci este ideal pentru aplicațiile HVAC unde spațiul este limitat și este necesară o eficiență ridicată.
• Schimbător de căldură cu tuburi cu aripioare : Acest schimbător de căldură mărește suprafața de transfer de căldură prin aripioare, făcându-l excelent pentru transferul de căldură aer-lichid. Schimbătoarele de căldură cu tuburi cu aripioare sunt utilizate în mod normal în sistemele cu pompe de căldură, cum ar fi pompa de căldură R290, pentru a îmbunătăți schimbul de căldură dintre aer și apă.
Aceștia sunt factorii de care ar trebui să ții cont atunci când alegi schimbătorul de căldură potrivit pentru sistemele HVAC:
• Tipul fluidului, fluxul și proprietățile : tipul specific de fluid (fie lichid, aer sau gaz), precum și fluxul de fluid (fie presiune înaltă sau presiune joasă) ar trebui să influențeze schimbătorul de căldură pe care îl alegeți. De asemenea, ar trebui să selectați un schimbător de căldură care poate rezista proprietăților fluidului, cum ar fi temperatura, aciditatea și alcalinitatea fluidelor.
• Puterea termică dorită : Ar trebui de asemenea luate în considerare cantitatea de căldură transferată între fluide și schimbarea corespunzătoare a temperaturii la sfârșitul procesului de transfer de căldură. Alegeți un schimbător de căldură care poate realiza eficient schimbul de căldură dorit între ambele fluide.
• Limitarea dimensiunii : Este esențial să alegeți dimensiunea potrivită a schimbătorului de căldură. Este recomandabil să alegeți un schimbător de căldură care să aibă puțin mai mult spațiu pentru dilatarea fluidului și curgerea lină, mai degrabă decât să alegeți unul care strânge fluxul de fluid.
• Costuri : Luați în considerare costurile totale ale schimbătorului de căldură. Aceasta include nu numai costul inițial, ci și costurile de instalare, operare și întreținere. Alegerea schimbătoarelor de căldură mai puțin costisitoare din cauza constrângerilor bugetare ar putea avea ca rezultat o durată de viață mai scurtă și o posibilă deteriorare a altor componente din sistemul dvs. HVAC.
• Optimizarea designului : De asemenea, puteți selecta un schimbător de căldură preferat în funcție de nevoile dumneavoastră personalizate. Discutați cu furnizorul dvs. despre un schimbător de căldură cu pompă de căldură cu design unic, cu modele de construcție care se potrivesc aplicației dvs. Elementele esențiale de discutat sunt tipurile de fluide, eficiența termică, dimensionarea, costurile, întreținerea și durabilitatea.
Sursă: SPRSUN Pompă de căldură
La SPRSUN, scopul nostru este să vă oferim pompe de căldură de înaltă calitate. În calitate de profesionist de pompe de căldură producător , oferim cele mai bune sisteme HVAC folosind cele mai bune schimbătoare de căldură. În sistemele noastre de încălzire și răcire cu pompe de căldură cu invertor, folosim schimbătoare de căldură cu plăci pentru performanțe optime. Pentru sistemele cu pompe de căldură cu o putere de 15 CP care sunt concepute special pentru aplicații cu apă caldă, folosim schimbătoare de căldură cu tub și tub pentru a asigura eficiența și fiabilitatea.
Oferim servicii complete de pompa de caldura. Pentru întrebări privind alte necesități de pompe de căldură, ne puteți contacta aici pentru a discuta cu experții noștri.
