Jak zbudowany jest wymiennik ciepła?

Podstawowe elementy budowy wymiennika ciepła

Różne rodzaje wymienników ciepła mają odmienną budowę. Można jednak zaobserwować pewne prawidłowości. Urządzenia te zbudowane są z cienkich płyt lub rur. Przez te elementy przepływa medium o określonej temperaturze. Dlatego materiał musi dobrze przewodzić ciepło. Najczęściej wykorzystuje się w tym celu metal.

Główne rodzaje wymienników i ich cechy charakterystyczne

Urządzenia do wymiany temperatur różnią się między sobą konstrukcją i tworzywem. Są to wymienniki ciepła:

1. płaszczowo-rurowy – składa się z cylindrycznego płaszcza, w którym zlokalizowane są cienkościenne rurki. Przez nie przepływa medium, które uczestniczy w wymianie ciepła pomiędzy dwoma środowiskami;
2. płytowy – zbudowany jest z kompletu cienkich, zespolonych ze sobą płyt termicznych. Ich powierzchnia jest rowkowana, co poprawia i usprawnia wymianę ciepła.

Metalowe rury i płyty są wyjątkowo odporne na zmiany temperatury i ciśnienia. Medium powoli przemieszcza się przez tak utworzone kanały, oddając ciepło do metalowej powierzchni wymiennika ciepła. Większa liczba rurek i płyt w pakiecie wpływa na poprawę wydajności urządzenia.

Jak działa wymiennik ciepła?

Wymiana ciepła w tych urządzeniach zachodzi na zasadzie konwekcji i przewodzenia. Cieplejsza ciecz lub gaz oddaje część ciepła, które przez ścianki płyt lub rurek przenika dalej i jest następnie wykorzystywane do ogrzania przez chłodniejsze medium. Stosowane są najczęściej w urządzeniach chłodzących, a także w klimatyzacji.

Z czego produkowane są wymienniki?

Niektóre wymienniki wykonane są w całości z materiałów nierdzewnych. To wpływa na ich żywotność i parametry użytkowe. Charakteryzują się podwyższoną higienicznością. Wykazują także dużą odporność na działanie różnic temperatur i korozję. Wszystko to sprawia, że znajdują zastosowanie tam, gdzie są narażone na niekorzystne działanie czynników zewnętrznych. Można je stosować z agresywnymi mediami. Przykładem takich urządzeń mogą być wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe. Są one stosowane w układach o szczególnych wymaganiach sanitarnych.

Co wpływa na parametry użytkowe wymiennika ciepła?

Aby wymiennik działał jeszcze bardziej wydajnie, stosuje się modyfikacje kształtu płyt i rur. Jednym ze sposobów jest żebrowanie, dzięki któremu zwiększa się powierzchnia wymiany ciepła. Obserwuje się też wpływ konstrukcji wymiennika na wydajność urządzenia. Powierzchnia może być modyfikowana także w inny sposób, np. za pomocą rowków.

Urządzenia służące do wymiany temperatury między płynami i/lub cieczami zbudowane są z materiałów dobrze przewodzących ciepło. Składają się z płyt i rur o odpowiednim kształcie ścianek, zwykle z ożebrowaniem. Dzięki temu proces wymiany ciepła może zachodzić efektywniej.