Penukar panas Jenis penukar panas. Klasifikasi penukar panas

Masing-masing dari kita menghadapi penukar panas yang paling sederhana. Contoh nyata dari ini adalah konstruksi "pipa dalam pipa" atau semacamnya. Akan sulit membayangkan hidup kita jika alat penukar panas tidak ditemukan. Sampai saat ini, ada sejumlah besar penukar panas. Antara mereka, mereka berbeda tidak hanya dalam karakteristik teknisnya, tapi juga di bidang aplikasi, desain, dll. Mari kita bahas lebih detail tentang topik ini dan pahami dengan momen-momen menarik.

Beberapa informasi umum

Penukar panas adalah alat yang digunakan untuk mentransfer panas dari satu lingkungan ke lingkungan lainnya. Perlu dipahami bahwa penukar panas itu sendiri, tanpa peralatan pemanas, sama sekali tidak berguna, namun di kompleks itu mungkin untuk mendapatkan hasil yang luar biasa dan berhasil menghangatkan ruangan yang sangat besar dan dingin sekalipun. Selain itu, para ilmuwan terus berusaha meminimalkan hilangnya panas saat ditransfer ke lingkungan lain. Untuk hari ini tidak mungkin untuk menyombongkan efisiensi 100%, namun dengan efisiensi 90-95% dimungkinkan untuk berbicara dengan aman. Operasional, serta karakteristik teknis produk meningkat karena penggunaan bahan yang dipersiapkan secara khusus, serta pendingin. Tentu saja, semua ini meningkatkan harga peralatan sedikit, tapi it's worth it.

Saat merancang, insinyur terus-menerus dihadapkan dengan persyaratan yang kontradiktif, yang perlu digabungkan menjadi satu botol. Sebagai contoh, perlu untuk menurunkan tahanan hidrolik dan pada saat yang sama untuk meningkatkan koefisien perpindahan panas. Penukar panas harus tahan terhadap korosi, namun tidak terlalu sulit untuk mempertahankannya. Semua ini menyebabkan fakta bahwa banyak jenis penukar panas muncul. Bergantung pada situasinya, yang paling sesuai digunakan.

Klasifikasi penukar panas

Seperti disebutkan di atas, saat ini ada sejumlah besar penukar panas. Pertama-tama, mereka perlu dibagi sesuai dengan metode perpindahan panas ke medium. Disini penukar panas dibagi menjadi beberapa kelompok berikut:

• Penyembuhan;
• Regeneratif;
• Pencampuran;
• Dengan pemanas listrik.

Mari kita lihat lebih dekat penukar panas recuperative. Desain produk menyiratkan adanya dinding satu lapisan atau multilayer yang melaluinya panas ditransfer. Biasanya hal ini terjadi dalam gerak mantap. Sangat menarik bahwa di aparatur tersebut, perpindahan panas terjadi saat gerakan paksa tidak mengubah keadaan fasa. Tapi ini hanya berlaku untuk penukar panas permanen. Jika kita berbicara tentang agregat dengan mode operasi periodik, maka untuk periode pemanasan, penguapan, dan pendinginan tertentu dilakukan, semuanya dalam mode sekuensial. Aparatus tersebut termasuk dalam heat exchanger dengan gerakan termal yang tidak stabil. Hal ini disebabkan fakta bahwa suhu pendingin di inlet dan outlet berbeda secara signifikan. Seringkali agregat semacam itu ditemukan dalam bentuk gulungan dan berbentuk lamelar, berusuk dan bentuk lainnya. Beberapa saat kemudian kita akan mempertimbangkan beberapa tipe. Tapi pada klasifikasi penukar panas ini tidak akan berakhir.

Unit regeneratif dan pemanas listrik

Dalam kasus ini, seperti pada yang sebelumnya, permukaan perpindahan panas digunakan untuk mentransfer energi panas . Namun, permukaan ini adalah sejenis nosel. Ini berfungsi sebagai agen akumulatif menengah, yang menumpuk panas. Pada umumnya, seluruh proses bisa dibagi menjadi beberapa tahap. Pada tahap pertama, nozzle merasakan sejumlah panas. Lalu ada transisi ke tahap kedua, dan pendingin ditransfer di atas permukaan nosel. Hal ini terjadi saat mengubah aliran pendingin. Pada tahap ini, nosel berangsur-angsur mendingin, dan panas yang tersimpan ditransfer ke lingkungan yang panas, yang bisa menjadi ruangan Anda.

Regenerator mengacu pada agregat non-stasioner. Nosel sering diperbaiki, dan proses termalnya sinkron. Perangkat jenis ini sering disebut scrubber atau menara pendingin.

Esensi penukar panas dengan pemanas listrik adalah bahwa listrik digunakan sebagai sumber panas utama. Energi listrik digunakan untuk mengubah listrik menjadi panas. Mereka bisa menjadi pemanasan langsung maupun tidak langsung. Penukar panas yang paling umum di industri ini adalah pemanas induksi dan ketahanan. Seperti yang bisa Anda lihat, peralatan pertukaran panas bisa berbeda, sekarang kita akan mempertimbangkan secara rinci masing-masing jenis, ruang lingkup aplikasi dan fitur desainnya.

Penukar panas spiral

Perangkat ini adalah sepasang saluran spiral. Biasanya mereka mengelilingi partisi tengah. Untuk ini, mereka terbuat dari bahan gulung. Perlu dicatat bahwa penukar panas spiral sangat sesuai untuk memanaskan dan mendinginkan cairan yang memiliki koefisien viskositas tinggi .

Pada umumnya, permukaan pemanas dibentuk oleh dua lembar logam, yang digabungkan ke inti melalui jahitan dilas. Unit itu sendiri hanya terdiri dari 2 saluran, biasanya berbentuk persegi panjang, dibuat dalam bentuk spiral. Ujung spiral (dalam) memiliki dinding pemisah dan diperbaiki dengan pin. Penukar panas dapat dibuat secara vertikal dan horizontal. Jika Anda tidak dapat memasang satu tampilan karena ruang yang tidak mencukupi atau konfigurasi ruangan yang rumit, maka yang kedua, lebih disukai, digunakan. Hal ini juga menarik bahwa konsumen dapat memilih penukar panas spiral dengan lebar spiral yang berbeda, dari 20 sampai 150 sentimeter. Dalam hal ini, permukaan pemanas bisa bervariasi dari 3,2 sampai 100 meter persegi dengan tekanan sistem maksimal 1 MPa.

Perlu dicatat bahwa peralatan pertukaran panas ini memiliki sejumlah keuntungan yang signifikan. Pertama, ini adalah ketahanan hidrolik berkurang. Kedua, kekompakan dan efisiensi tinggi dan intensitas pertukaran panas. Tapi semua ini berkontribusi pada fakta bahwa ada kekurangan dalam bentuk konstruksi dan perbaikan yang kompleks.

Tentang penukar panas pelat

Saat ini, penukar panas pelat yang tidak dapat dipisahkan dan tidak dapat dipisahkan dibuat. Tentu, spesies pertama lebih disukai karena berbagai alasan. Pertama, kesederhanaan pelayanan. Peralatan tersebut sangat cepat dibongkar dan dikumpulkan, sehingga setiap kerusakan akan dieliminasi dalam waktu singkat. Model yang tidak dibongkar biasanya tidak diperbaiki, dan jika ini selesai, maka lebih lama lagi.

Sebenarnya, namanya mengatakan bahwa peralatan ini terdiri dari paket piring prefabrikasi. Mereka bisa terbuat dari bahan yang berbeda, seperti tembaga, titanium, grafit, dll. Hampir selalu untuk meningkatkan performa, pelatnya terbuat dari bergelombang. Pada penukar panas piring, aliran dingin dan pendingin panas melewati lapisan.

Peralatan itu sendiri bagus karena memiliki tata ruang yang kompeten. Hal ini memungkinkan untuk menambah luas permukaan pertukaran panas dan semua ini untuk menampung dalam ukuran yang relatif kecil. Bagaimanapun, sebelum pembelian, perhitungan penukar panas dilakukan, yang memungkinkan Anda memperoleh data tentang berapa banyak daya yang dibutuhkan perangkat dalam kasus tertentu. Harus dipahami bahwa semua piring yang diikatkan ke dalam tas, karena bentuknya sama bentuk saluran di antara mereka sendiri. Melalui mereka, cairan mengalir. Nah, sekarang kita akan melihat beberapa detail menarik yang berhubungan dengan peralatan ini.

Penggunaan gasket

Seperti telah disebutkan di atas, piring berfungsi sebagai elemen utama perpindahan panas. Mereka dibuat dengan stamping dingin. Untuk ini, paduan tahan korosi digunakan, yang secara signifikan meningkatkan daya tahan dan efisiensi unit. Ketebalan pelat bisa bervariasi dari 0,4 sampai 1,0 mm tergantung modelnya. Dalam posisi kerja, lempeng saling menempel satu sama lain. Dalam kasus ini, saluran celah kecil terbentuk. Di sisi depan ada alur khusus, ada yang memasang karet gasket (sealant). Selain itu, gasket memiliki lubang yang diperlukan untuk suplai dan pelepasan cairan. Dalam kasus terobosan salah satu lubang, sistem alur drainase disediakan, yang menghilangkan pencampuran media dingin dan panas.

Dengan menciptakan arus balik di antara kedua media, adalah mungkin untuk mencapai tidak hanya perbaikan pada set suhu, namun juga perpindahan panas lebih cepat dengan tahanan hidrolik yang relatif kecil. Ini tidak akan berlebihan untuk mengatakan bahwa prinsip dasar operasi didasarkan pada arus balik, yaitu pergerakan pemanas dan cairan pemanas ke arah yang berbeda. Untuk menghindari pencampuran, segel karet ganda atau pelat logam dipasang. Jumlah pelat dan saluran mungkin berbeda tergantung pada persyaratan operasional peralatan. Sebelum pembuatan, perhitungan termal penukar panas dilakukan, yang memungkinkan untuk menentukan mode operasi optimum. Kadangkala paduan mahal digunakan, yang tidak takut penggunaan jangka panjang di lingkungan yang agresif.

Penukar panas piring-sirip

PRT digunakan untuk mentransfer panas di lingkungan non-korosif dan gas pada berbagai suhu, dari -270 sampai +200 derajat Celsius. Tekanan dalam sistem bisa mencapai 100 atmosfir dan mulai dengan ruang hampa udara. Dalam desain adalah ide menerapkan permukaan bergaris pada kedua sisi pelat. Produk itu sendiri terdiri dari beberapa tulang rusuk, karena perpindahan panas antar media direalisasikan. Perlu dicatat bahwa itu adalah penukar panas berusuk yang memiliki berbagai bentuk tulang rusuk. Hal ini memungkinkan beberapa orang untuk mengubah karakteristik operasional dan teknis. Paling sering Anda bisa melihat rusuk yang terus menerus dan bergelombang. Tapi selain itu, ada juga yang lebih eksotis, seperti yang berlobang dan bersisik. Sebagai material, lembaran tipis biasanya digunakan. Ketebalannya bisa disesuaikan tergantung tekanan pada sistem dan cairan yang digunakan.

Seringkali jenis penukar panas semacam itu diproduksi dengan berbagai jenis gerakan aliran. Counter-current paling sering digunakan, namun ada skema direct flow dan cross-flow. Jika kita sebentar membicarakan kekuatan peralatan semacam itu, ada banyak dari mereka. Pertama, ini adalah properti operasional, seperti pertukaran panas cepat dan intensif. Kedua, ini berukuran kecil. Saat ini, banyak orang mengatakan bahwa itu adalah penukar panas bersirip yang paling sempurna. Paling sering, PRT digunakan di industri seperti industri energi, penyulingan minyak, kimia dan penerbangan. Semua ini disebabkan oleh sejumlah besar keuntungan, serta berbagai macam cairan dan tekanan bekas di sistem.

Penukar panas shell-and-tube: disain dan fitur

Peralatan bertukar panas dengan tipe permukaan, yang sudah kita pertimbangkan, tidak sepopuler unit shell dan tube. Inilah aparatus, yang dikatakan pada awalnya, dalam versi yang paling sederhana - sistem "pipa dalam pipa". Penukar panas jenis ini adalah sistem (bundel) tabung yang ditempatkan di dalam casing. Tabung digulung dan dilas ke badan artikel. Dalam beberapa kasus, mereka juga diberi scalded. Hal ini dilakukan untuk memastikan ketepatan 100%. Tubuh dilengkapi dengan nozel tambahan. Beberapa dibutuhkan untuk suplai uap, yang lainnya untuk pengeringan kondensat. Selain itu, bodi memiliki kisi melintang, yang digunakan untuk mendukung tabung pertukaran panas sepanjang seluruh unit. Menariknya, penukar panas shell-and-tube digunakan pada suhu 190 derajat Celsius atau tekanan uap jenuh lebih dari 15 bar.

Setiap sistem yang menyiratkan gerakan fluida dapat terkena palu air. Fenomena ini dapat menghapus sebagian atau sebagian peralatan dari keadaan kerja. Untuk mencegah hal ini terjadi, berbagai jenis elemen penyimpanan digunakan, yang disebut tangki ekspansi. Tapi dalam kasus kami ini tidak perlu, karena penukar panas shell-and-tube sangat stabil pada mereka. Selain itu, tidak ada persyaratan ketat untuk kebersihan lingkungan. Kerugian yang signifikan dari peralatan tersebut adalah bahwa semua jenis penukar panas jenis ini sangat memakan logam, yang mempengaruhi biaya dan dimensi akhir.

Penukar panas untuk peralatan gas

Bukan rahasia lagi bahwa setiap bahan bakar padat atau ketel gas memiliki penukar panas dalam disainnya, mereka juga disebut pemanas udara. Spesies utama yang telah kita pertimbangkan. Seperti yang mungkin Anda sadari, jenis ini atau jenis lainnya digunakan di berbagai industri. Beberapa perangkat telah menemukan aplikasi yang lebih luas, yang lainnya digunakan di industri tertentu dan tidak sesuai dengan yang lain. Dalam kasus kami, penukar panas berbentuk tabung dan pelat digunakan. Dalam kasus pertama kita berhadapan dengan sistem tabung, di pelat kedua. Pada prinsipnya, terlepas dari jenisnya, penukar panas untuk kolom gas harus memenuhi sejumlah persyaratan. Pertama, memiliki koefisien perpindahan panas yang tinggi, dan kedua, tahan lama dan tahan terhadap suhu tinggi. Bahan yang paling populer adalah tembaga, aluminium dan baja. Pilihan yang terakhir kurang disukai, karena logam semacam itu memiliki bobot yang besar, yang menurunkan efisiensinya. Bagaimanapun, penukar panas untuk kolom gas harus melayani tidak kurang dari 5 tahun.

Kesimpulan

Jadi kita melihat jenis utama penukar panas dengan Anda. Tanpa perhatian ada spesies seperti shell-and-plate. Pada prinsipnya, mereka sedikit berbeda dari lamelar klasik atau berusuk. Tapi tidak jarang menemukan kompor untuk mandi dengan heat exchanger yang memiliki casing. Namun, fitur utamanya adalah peralatan tahan terhadap suhu tinggi dan tekanan operasi. Tubuh bisa terbuat dari bahan seperti titanium, stainless steel atau baja karbon. Menariknya, tungku untuk mandi dengan penukar panas pelat shell diatur dengan baik oleh uap atau kondensat, yang tentunya merupakan keuntungan yang berbobot. Pada prinsipnya, ini bisa mengakhiri ceritanya, karena sekarang Anda tahu tentang heat exchanger yang Anda butuhkan.