Wymienniki ciepła

Wymienniki ciepła i początki technologii…

Za pierwsze wymienniki ciepła można traktować stawiane na słońcu a później na otwartym palenisku, naczynia do przygotowywania potraw, w których gorące powietrze (gaz) przez ściankę naczynia podgrzewało zawarty w nich płyn.

Z technicznego punktu widzenia wymienniki ciepła i ich technologia rozwijają się od czasów wynalezienia maszyny parowej. Kotły parowe z XIX w. to bez wątpienia pierwowzory dzisiejszych wymienników ciepła. Podstaw teorii wymiany ciepła można się doszukać nawet w pracach Newtona z 1701 roku odnoszących się do tematu wzrostu temperatury ciała stałego omywanego strumieniem gorącej cieczy. Dalsze badania procesu wymiany ciepła doprowadziły w XIX w. do odkrycia znanych obecnie mechanizmów transportu energii czyli przekazywania ciepła, takich jak kondukcja czyli przewodzenie, konwekcja czyli wnikanie ciepła i radiacja czyli promieniowanie.

Całkowita ilość przekazywanego ciepła jest sumą ciepła przekazanego na skutek przewodzenia, konwekcji i radiacji. Nowoczesne wymienniki ciepła posiadają budowę pozwalającą na zintensyfikowanie odpowiedniego mechanizmu wymiany ciepła w zależności od swojego przeznaczenia, budowy i zastosowania.

Wymienniki ciepła kontaktowe i bezkontaktowe

Z uwagi na realizację sposobu przepływu ciepła wyróżniamy kontaktowe wymienniki ciepła, w których media mają ze sobą kontakt lub bezkontaktowe gdzie wymiana ciepła odbywa się w sposób pośredni, bezpośredni lub złoża fluidyzacyjne. Kontaktowe wymienniki ciepła stanowią np. wieże chłodnicze lub wymienniki typu ciecz-para gdzie następuje ogrzewanie cieczy gorącą parą za pomocą wtrysku pary lub chłodzenie pary za pomocą wtrysku cieczy.

Bezkontaktowe wymienniki ciepła realizują pośrednią lub bezpośrednią wymianę ciepła. Wymienniki ciepła oparte na bezpośredniej wymianie ciepła to regeneratory a pośrednią wymianę ciepła realizują rekuperatory.

Rekuperatory

W przemyśle, ciepłownictwie i chłodnictwie najbardziej rozpowszechnione są wymienniki ciepła typu rekuperatory posiadające powierzchnię wymiany ciepła oddzielającą media wymieniające ciepło. Sposób wykonania i ukształtowania tej powierzchni odpowiada za sprawność wymienników ciepła ich zdolność do zbliżania temperatur mediów i możliwość kontroli cieplno-hydraulicznej procesu wymiany ciepła. Możemy tu wyróżnić płytowe wymienniki ciepła, płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła, płaszczowo -płytowe wymienniki ciepła, spiralne wymienniki ciepła, wymienniki typu rura w rurze, oraz rury cieplne.

Płytowe wymienniki ciepła obecnie dzielą się na skręcane wymienniki ciepła-płytowe uszczelkowe oraz płytowe lutowane wymienniki ciepła.