Pájené výměníky tepla s vysokým koeficientem výměny tepla

1. Základní pojmy přenosu tepla.

Teplo se vždy přesouvá z objektů s vysokou teplotou do objektů s nízkou teplotou, a tím větší je mezi nimi rozdíl teplot, tím vyšší je rychlost přenosu tepla. Když je rozdíl teplot nulový, přenos tepla se zastaví.
Existují tři základní způsoby přenosu tepla: záření, vedení a konvekce.
Vyzařované teplo je přenášeno ven ve formě elektromagnetických vln.
Tepelné vedení je výměna tepla, ke které dochází, když se předměty dostanou do přímého kontaktu. Aby se zlepšil efekt přenosu tepla výměníkem tepla, materiály s dobrou tepelnou vodivostí, jako je měď, hliník, atd. se často používají. Nerezová ocel má také dobrý přenos tepla.
Konvekce je proces, při kterém se teplo přenáší relativním pohybem molekul po zahřátí samotné tekutiny.
V procesu přenosu tepla tepelného výměníku, často dochází k několika způsobům přenosu tepla současně.
Protože množství přenosu tepla konvekčním přenosem tepla je velké a snadno se ovládá, je to hlavní způsob přenosu tepla ve výměnících tepla.

Základní vzorce pro vedení tepla a přenos tepla konvekcí jsou: Q=KA(Tg-Td)

Ve vzorci, Q je přenos tepla, jednotka je KW
K je součinitel prostupu tepla, jednotka je W/m2°C
A je teplosměnná plocha výměníku tepla
Tg je teplota na straně vysoké teploty
Td je teplota na straně nízké teploty

Teplotní rozdíl mezi vysokými a nízkými teplotami se ve skutečnosti mění, takže v praxi se k jeho výpočtu používá logaritmický průměrný teplotní rozdíl Δt.

2. Typ výměníku tepla.

Existuje mnoho klasifikačních metod, ale nejdůležitější klasifikační metodou je klasifikace podle strukturální formy:

1. Plášťový a trubkový výměník tepla: Jedná se o nejstarší výměník tepla, ale je to také nejspolehlivější a nejpraktičtější výměník tepla.

Jak je znázorněno na obrázku níže, jedná se o trubkový suchý výparník ve tvaru U často používaný v chladicích systémech. Chladivo proudí uvnitř trubice a voda (sekundární chladivo) proudí mimo trubku.

Kapalné chladivo vstupuje ze spodní části levého koncového krytu, se po průchodu trubicí ve tvaru U odpařuje, a mění se na chladivo a vychází z horní části levého koncového krytu.

Aby se zvýšil průtok vody (chladivo) a zajistit lepší kontakt chladiva s vnější stěnou trubky, přepážky jsou instalovány v plášti trubkového výměníku tepla.

2. Trubkový výměník tepla: Používají se dva typy trubek s různými průměry, které jsou naskládány a stočeny do hadovité nebo kruhové cívky. Chladivo proudí mimo trubici a voda proudí uvnitř trubice. Je to nízké náklady, ale funguje nepravidelně.

3. Deskový výměník tepla: Jedná se o účinný a kompaktní výměník tepla, který byl vyvinut a široce používán v posledních desetiletích. Skládá se z řady tenkých kovů, které jsou vzájemně rovnoběžné a mají vlnité povrchy. Při stejné spotřebě kovu, teplosměnná plocha deskových výměníků tepla je mnohem větší než u plášťových a trubkových výměníků tepla. Protože proudění tekutiny ve vlnitých kanálech mezi deskami tepelné výměny může způsobit vážné poruchy, koeficient prostupu tepla je velký. Pro deskové výměníky tepla kapalina-kapalina, koeficient prostupu tepla může být až 2500-7000W/(㎡·℃), který je 2-4 krát vyšší než typ pláště a trubky. Když si horké a studené tekutiny vyměňují teplo v protiproudu, lze dosáhnout velmi blízkých teplot. Deskové výměníky tepla jsou široce používány v průmyslových odvětvích, jako je tepelná energetika, jídlo, lék, dělání vína, nápoje, syntetická vlákna, metalurgie a chemie, a se zlepšením tvaru a struktury desky, jeho aplikační oblasti se dále rozšiřují.

Existují dva typy deskových výměníků tepla: smontovaný typ a integrální pájený typ. Smontovaný typ se skládá z několika lisovaných vlnitých kovových teplosměnných desek, s rohovými otvory ve čtyřech rozích, jak je znázorněno na obrázku 6-33. Sousední desky jsou odděleny speciálním těsněním, takže studená a horká tekutina proudí z jednoho rohového otvoru, proudí mezi deskami v intervalech podél průtokových kanálů nastavených těsněním a zvlněním, a pak proudit z druhé strany. Vytéká diagonální rohový otvor, jak je znázorněno na obrázku 6-34. Sestavený deskový výměník tepla má tu výhodu, že se snadno rozebírá a čistí, ale jeho tlaková odolnost je omezená. Postava 6-35 znázorňuje integrálně pájený deskový výměník tepla. Desky tohoto typu deskového výměníku tepla jsou stejné jako desky smontovaného typu. Konce desek jsou integrálně připájeny. Má vysokou tlakovou únosnost, ale čištění je nepohodlné. Při používání byste měli věnovat pozornost. Ujistěte se, že je kapalina čistá. Obvykle, kapacita výměny tepla jediného integrovaného pájeného výměníku tepla je menší než kapacita smontovaného výměníku.

Desky pro přenos tepla jsou základními součástmi deskových výměníků tepla. Každá deska pro přenos tepla se v určitém pořadí překrývá, aby vytvořila průtokový kanál mezi deskami. Studené a horké tekutiny proudí v příslušných průtokových kanálech na obou stranách desky a procházejí deskou. V čipech dochází k výměně tepla, jak je znázorněno na obrázku 6-34. Povrch desky je zvlněný, a směr proudění tekutiny je kolmý na zvlnění, nebo pod určitým úhlem sklonu.

Různé formy desek přímo ovlivňují součinitel prostupu tepla, průtokový odpor a tlakový odpor. Materiál desek je obvykle nerezová ocel. V současnosti, desky pro výměnu tepla mají většinou tvar rybí kosti, jak je znázorněno na obrázku 6-35. Bylo hlášeno, že sestavené deskové výměníky tepla se používají jako kondenzátory a výparníky v absorpčních chladičích s bromidem lithným, zatímco integrální pájené výměníky tepla byly široce používány v malých jednotkách tepelných čerpadel vodních zdrojů jako výparníky.

1. Přeměna látky z kapaliny na páru se nazývá vypařování, a související součásti se nazývají výparníky; změna z páry na kapalinu se nazývá kondenzace.
Přidružená součást se nazývá kondenzátor.
Tyto změny vyžadují hodně tepla.

Všichni jsme to zažili, když se z naší pokožky odpařuje alkohol, cítíme chlad. Toto je vypařování, což je chlazení.

Například, 1 kilogram vody se zahřeje z 50 °C na 90 °C. Nedochází k žádné změně stavu. Potřebné teplo je:
Q=1(kg)x1(kcal/kg.°C) X(90-50°C)= 40 kcal = 40 x 1,163 = 46,52 wattů
Ale otáčení 1 kilogram vody při 100°C na vodní páru při 100°C vyžaduje 838.8 kcal = 838,8 x 1,163 = 9116.5 kalorií.
Rozdíl je v tom 20.97 časy.
Toto teplo se nazývá "latentní teplo"
Například, latentní teplo vypařování kapaliny R22 je 48.51 kcal/kg, a měrné teplo plynu R22 je 0.157 kcal/kg°C.
Proto, teplo absorbované během odpařování 1 kg R22 od 2 °C do 7 °C je:
Q=48,51 kcal/kg+0,157 kcal/kg°Cx(7-2)°C=48,51+0,785=49,3 kcal/kg
Je zřejmé, že latentní teplo uprostřed je tím hlavním, zaúčtování 98%.
Aby byl chladicí systém malý, musí být použito latentní teplo

2. Chladící cyklus.

Kapalné chladivo má ve výparníku snížený tlak a kontinuálně se odpařuje na páru. Ve stejnou dobu, nepřetržitě absorbuje teplo z okolního média, způsobí pokles teploty média.

Tyto páry chladiva jsou nasávány do kompresoru a stlačovány, zvýšení tlaku a teploty, to znamená, přeměnu díla v teplo. Poté je vypuštěn do kondenzátoru, aby odvedl teplo a kondenzoval do chladící kapaliny.

Tyto chladicí kapaliny vstupují do škrticí klapky, ubrat plyn a snížit tlak, a po vstupu do výparníku se vypaří...

Dokud kompresor nadále pracuje a provádí práci na chladivu, chladivo se bude dále odpařovat ve výparníku a nepřetržitě absorbovat teplo z okolního média, čímž se dosáhne účelu chlazení.

3. Jak funguje pájený deskový výměník tepla v chladicím systému?

Návod k použití pájení

Instalační příručka pájeného výměníku tepla 1

Instalační příručka pájeného výměníku tepla 2