freakpp090

9. Badanie rurowego wymiennika ciepła

9.1. Wiadomości wstępne

Wymienniki ciepła są urządzeniami, w których następuje przekazywanie ciepła między dwoma lub więcej ośrodkami.

Według zasady działania dzielą się one na:

-    Rekuperatory (przeponowe wymienniki ciepła) charakteryzujące się tym, że płyny wymieniające ciepło są oddzielone przeponą, będącą najczęściej rurą lub płytą; działają one w sposób ciągły, w warunkach ustalonego pola temperatury.

-    Regeneratory (wymienniki z wypełnieniem) działające w sposób ciągły lub periodycznie; elementem pośredniczącym w wymianę ciepła jest wypełnienie, które odbiera energię cieplną od przepływającego płynu gorącego, a następnie oddaje do przepływającego płynu zimnego. W przypadku regeneratorów o działaniu periodycznym wypełnienie tworzy stacjonarną konstrukcję np. z cegły szamotowej, a przepływ czynnika zimnego i gorącego jest przełączany okresowo. W regeneratorach o działaniu ciągłym elementem pośredniczącym w wymianie ciepła jest porowata tarcza lub bęben, a przepływ czynników roboczych jest stały. Pole temperatury w wypełnieniach regeneratorów jest okresowo zmienne w czasie.

-    Wymienniki kontaktowe, w których przenoszenie ciepła odbywa się bezpośrednio dzięki mieszaniu się dwóch płynów o różnych stanach skupienia; jednym z tych płynów jest ciecz, a drugim para lub gaz; charakterystyczną cechą tych urządzeń jest jednoczesna wymiana ciepła i masy.

W zależności od układu prądów klasyczny podział przewiduje wymienniki:

-    współprądowe, w których równoległy przepływ obu płynów odbywa się w tym samym kierunku;

-    przeciwprądowe, w których równoległy przepływ obu płynów odbywa się w kierunkach przeciwnych;

-    krzyżowo-prądowe, w których kierunki przepływu obu płynów są do siebie prostopadłe.

Zilustrowano je na rys. 9.1, który zawiera też odpowiednie rozkłady temperatur płynów w funkcji miejsca w wymienniku.

W zależności od stanu skupienia czynników wymieniających ciepło rozróżnia się wymienniki typu: ciecz-ciecz, ciecz-para, gaz-ciecz lub gaz-gaz. Procesowi przekazywania ciepła w wymienniku może towarzyszyć zmiana stanu skupienia jednego z płynów, np. skraplanie pary w skraplaczach, parowanie