Materiály pro desky výměníků – princip činnosti a typy
Moderní zařízení pro výměnu tepla mají řadu charakteristik, na základě kterých jsou vybírána pro provádění konkrétních úkolů. Obecně se výměníky tepla liší hmotností a rozměry, tepelným výkonem a vytvořenými podmínkami výměny tepla, vlastnostmi nosičů tepla a hydrodynamickými ukazateli. To jsou nejdůležitější vlastnosti, ale existují i další. Teplosměnné jednotky se mohou lišit svým estetickým vzhledem, snadnou obsluhou a údržbou a životností. Shrnutím všech těchto faktorů je možné vybrat optimální konstrukci výměníku pro dané provozní podmínky.
Výběr výměníků tepla je založen na porovnání technických a ekonomických ukazatelů různých jednotek s přihlédnutím k jejich provozním podmínkám. Výběr je založen na kritériích maximální možné optimalizace procesů výměny tepla za daných podmínek.
Jaké faktory mají rozhodující vliv na průběh procesů výměny tepla?
Účinnost výměníku tepla: určující faktory
Jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících průběh procesů výměny tepla ve výměníku je zpětné získávání tepla, tedy návrat tepelné energie do pracovního prostředí. Při malém rozdílu mezi teplotami ohřívaného a ohřívaného chladiva je malé i nedostatečné zpětné získávání tepla. Při tak malém rozdílu bude teplosměnná plocha větší, a tudíž i náklady na samotné zařízení budou vyšší. Zároveň ale budou nižší provozní náklady.
Při výběru výměníků je nutné najít optimální hodnotu mezi kapitálovými investicemi a provozními náklady. Náklady na konkrétní jednotku lze ovlivnit výběrem optimálních konstrukčních parametrů.
Například je možné snížit výrobní náklady trubkových výměníků tepla zvýšením počtu trubek a jejich délky. Díky tomu se snižují náklady na každý metr čtvereční, protože na jednotku teplosměnné plochy se spotřebuje méně kovu.
Obecně se volba nejúčinnějšího zařízení pro výměnu tepla pro dané provozní podmínky skládá z mnoha doplňkových faktorů.
Konečný výběr ale může být také založen na jednom z nejrozhodnějších faktorů. Takovým faktorem mohou být vlastnosti nosičů tepla a povaha procesů výměny tepla mezi nimi.
Na základě analýzy charakteru procesů výměny tepla mezi chladivem jsou učiněny závěry o volbě typu výměníku tepla. Pokud například dochází k procesům výměny tepla mezi dvěma identickými typy nosičů tepla (mezi kapalinami nebo mezi plyny), má smysl zvolit sekční výměníky tepla. Aby byl design méně objemný, můžete použít víceprůchodové trubkové výměníky tepla.
Pokud dochází k procesům výměny tepla mezi kapalinou a párou, lze použít víceprůchodové trubkové výměníky tepla, ve kterých je pára přiváděna do mezitrubkového prostoru a kapalina se pohybuje ve víceprůchodovém trubkovém prostoru.
Pokud jsou podmínky v procesech výměny tepla na různých stranách teplosměnné plochy příliš odlišné (plyn na jedné straně, kapalina na druhé straně), používají se trubkové žebrové výměníky tepla a žebrové výměníky tepla.
Pro dosažení vysoké intenzity výměny tepla při malých rozměrech se používají deskové žebrové výměníky tepla.
V každém případě se při výběru nejoptimálnější konstrukce výměníku tepla musíte zaměřit na výběr materiálu, jehož náklady budou extrémně nízké. Design by měl být také co nejjednodušší.
V současné době lze v oblasti výroby výměníků tepla nalézt velmi složitá a nákladná řešení: výroba mosazných a měděných trubek, instalace vlnovcových kompenzátorů nebo plovoucí komory. Ale tyto drahé metody zvýšení účinnosti procesů výměny tepla lze použít pouze tehdy, pokud se nenajdou jiné možnosti.
Tepelný výměník je zařízení používané k přenosu tepla mezi dvěma oddělenými médii: z horkého do studeného. V deskovém zařízení je řešení tohoto problému přiřazeno vlnitým deskám. Jsou sestaveny do jediné sady pro efektivní distribuci tepelné energie mezi chladicí kapalinu a zdroj tepla.
Typy desek
Hlavním prvkem výměníku tepla je deska. Jedná se o tenký plech, na jehož povrchu jsou lisem (pod tlakem až 40 tisíc tun) vytvořeny mělké žebrované drážky. Jsou umístěny v různých úhlech – 30 nebo 60 stupňů. Při sestavování obalu se tyto drážky pootočí pod úhlem 180 stupňů a mezi nimi se vytvoří kanály určené pro proudění pracovních kapalin. Jedná se o ohřívaný nosič tepla a topné médium, mezi kterým dochází k výměně tepla.
Konstrukce deskového výměníku tepla sestává z těsně sousedících dlaždic, které tvoří štěrbinové kanály. Na vnějších plochách podél obrysu jsou vybrání pro instalaci pryžového těsnění.
Ve výměníku tepla jsou instalovány dva typy desek:
- pohyblivá svorka;
- stacionární (trvale v nehybném stavu).
Desky jsou vyráběny lisováním a podle účelu mají tloušťku 0,4 až 1,0 mm. K výrobě se používají inertní kovy odolné vůči korozním procesům. Nejčastěji se používají:
- titan;
- nerezová ocel třídy AISI316 nebo AISI304;
- různé žáruvzdorné slitiny, jako je 254SMO.
Technické vlastnosti prvků:
- celkový počet párů desek v sadě není menší než 7 (v závislosti na oblasti použití výměníku tepla);
- provozní teplota – až 180 stupňů;
- maximální přípustný vnitřní tlak – ne více než 25 atmosfér.
Desky lze kombinovat v různých kombinacích a různých profilech. Díky střídání je za určitých provozních podmínek dosaženo maximální účinnosti výměny tepla.
Typy kanálů
- TL – kanály s tuhou strukturou mezi dvěma povrchy. Úhel rýhování je 30 stupňů. Poskytují nejúčinnější způsob přenosu tepelné energie a mají značný hydraulický odpor.
- TK – měkké kanály, uspořádané mezi dvojicí desek, s 60 stupňovým zvlněním. Při relativně nízkém hydraulickém odporu se vyznačují nízkým součinitelem prostupu tepla.
- TM je kanál uspořádaný mezi dvojicí desek s různými úhly zvlnění: jedna má 40 stupňů, druhá 60. Vyznačuje se průměrnými parametry hydraulického odporu a průměrným přenosem tepla.
Kanály se liší plochou průřezu. Široké se používají pro práci s viskóznějšími médii (olej a jeho zpracované produkty, fermentované mléčné výrobky). Desky normálního průřezu jsou běžnější a jsou nezbytné pro práci s kapalinami (voda, mladina, glykoly, neviskózní oleje) a párou.
Vzhledem k možnosti instalace desek a použití kanálů různých konstrukcí jsou výměníky tepla často vyráběny s komponenty vybranými pro specifické požadavky a provozní podmínky podle následujících parametrů:
- pracovní tlak;
- hydraulický odpor;
- rozměry zařízení;
- konečné náklady na demontovatelný výměník tepla.
Princip činnosti
Každá deska výměníku tepla má 2 páry otvorů:
- 2 – jeden pro přívod chladicí kapaliny a jeden pro její odvod;
- 2 – pro těsné spojení prvků, jakož i oddělení studené kapaliny od horké.
Pohyb chladicí kapaliny se provádí pod vlivem vírových proudů a vodních smyček, díky čemuž je zajištěna výměna tepla i při malém hydraulickém odporu. Tím se minimalizuje tvorba vodního kamene na stěnách desky a dosahuje se maximální účinnosti. To druhé závisí do značné míry na počtu desek nainstalovaných v tepelném výměníku Ridan (nebo jakékoli jiné značce) – čím více jich je, tím vyšší je výkon zařízení.
Desky jsou hlavním prvkem výměníků tepla. Výkon a účinnost samotného zařízení a celého systému závisí na jejich množství a materiálu, ze kterého jsou vyrobeny.
Na telefonním čísle 8 (800) 551 4190 si můžete spočítat výkon zařízení, zjistit cenu, objednat výměník tepla s požadovanými technickými parametry nebo objednat servis výměníků, instalaci vytápění, instalaci ITP s pomocí našich poradců nebo zanechte žádost o konzultaci a my vám zavoláme zpět ve vhodnou dobu pro váš čas.