Kiekvienas iš mūsų yra susidūręs su paprasčiausiais šilumokaičiais. Ryškus pavyzdys yra „vamzdis vamzdyje“ar kažkas panašaus. Sunku būtų įsivaizduoti mūsų gyvenimą, jei šilumokaitis nebūtų išrastas. Šiandien yra daugybė šilumokaičių. Jie skiriasi vienas nuo kito ne tik techninėmis charakteristikomis, bet ir apimtimi, dizainu ir kt. Pakalbėkime plačiau šia tema ir aptarkime įdomius dalykus.
Šiek tiek bendros informacijos
Šilumokaitis – tai įrenginys, naudojamas šilumai iš vienos terpės perkelti į kitą. Tuo pačiu reikia suprasti, kad pats šilumokaitis be šildymo įrangos yra visiškai nenaudingas, tačiau komplekse galima sulaukti nuostabių rezultatų ir sėkmingai apšildyti net labai dideles ir š altas patalpas. Be to, mokslininkai nuolat stengėsi sumažinti šilumos nuostolius, kai ši perkeliama į kitą aplinką. Šiandien tai neįmanomagali pasigirti 100 % efektyvumu, tačiau drąsiai galime kalbėti apie 90–95 % efektyvumą. Eksploatacinės ir techninės gaminio charakteristikos padidinamos naudojant specialiai paruoštas medžiagas, taip pat aušinimo skystį. Žinoma, visa tai šiek tiek padidina įrangos kainą, bet tai verta.
Kurdami inžinieriai nuolat susiduria su prieštaringais reikalavimais, kuriuos reikia sujungti į vieną butelį. Pavyzdžiui, reikia sumažinti hidraulinį pasipriešinimą ir tuo pačiu padidinti šilumos perdavimo koeficientą. Šilumokaitis turi būti atsparus korozijai, bet ne per sunku prižiūrėti. Visa tai lėmė tai, kad atsirado daugybė šilumokaičių tipų. Naudojamas tas, kuris geriausiai atitinka situaciją.
Šilumokaičių klasifikacija
Kaip minėta aukščiau, šiuo metu yra labai daug šilumokaičių. Visų pirma, jie turi būti atskirti pagal šilumos perdavimo terpei būdą. Čia šilumokaičiai skirstomi į šias grupes:
- reabilitacinis;
- atkuriamoji;
- maišymas;
- šildoma elektra.
Pažvelkime į rekuperacinius šilumokaičius iš arčiau. Gaminio dizainas reiškia, kad yra vieno sluoksnio arba daugiasluoksnė siena, per kurią perduodama šiluma. Paprastai tai vyksta jau tolygiai judant. Įdomu tai, kad tokiuose įrenginiuose šilumos perdavimas atliekamas priverstiniu judesiu, nekeičiant fazėsteigia. Bet tai taikoma tik nuolat veikiantiems šilumokaičiams. Jei mes kalbame apie įrenginius su periodiniu darbo režimu, tada tam tikrą laiką atliekamas šildymas, garinimas ir aušinimas, ir visa tai vyksta nuosekliu režimu. Tokie įtaisai priklauso šilumokaičiams, kurių šiluminis judėjimas yra nepastovus. Taip yra dėl to, kad aušinimo skysčio temperatūra įleidimo ir išleidimo angose labai skiriasi. Dažnai tokie užpildai randami ritinių pavidalu ir yra lamelės, briaunoti ir kitokios formos. Šiek tiek vėliau apžvelgsime keletą tipų. Tačiau šilumokaičių klasifikacija tuo nesibaigia.
Regeneravimo įrenginiai ir elektrinis šildymas
Šiuo atveju, kaip ir ankstesniame, šilumos mainų paviršius naudojamas šilumos energijai perduoti. Tačiau šis paviršius yra savotiškas antgalis. Jis atlieka tarpinės akumuliacinės priemonės, kaupiančios šilumą, vaidmenį. Apskritai, visą procesą galima suskirstyti į kelis etapus. Pirmajame etape antgalis suvokia tam tikrą šilumos kiekį. Tada pereinama į antrąjį etapą, o aušinimo skystis perkeliamas ant purkštuko paviršiaus. Taip atsitinka keičiant aušinimo skysčių srautą. Šiame etape antgalis palaipsniui atvėsta, o sukaupta šiluma išleidžiama į šildomą aplinką, kuri gali būti jūsų kambarys.
Regeneratoriai yra nestacionarūs įrenginiai. Antgalis dažnai nejuda, o terminiai procesai kartojasi sinchroniškai. Tokio tipo įrenginiai dažnai vadinami šveitikliais arbaaušinimo bokštai.
Elektra šildomų šilumokaičių esmė ta, kad elektra naudojama kaip pagrindinis šilumos š altinis. Elektros lanko įrenginiai naudojami elektros energijai paversti šilumine energija. Jie gali būti tiek tiesioginio, tiek netiesioginio šildymo. Pramonėje labiausiai paplitę šilumokaičiai yra indukciniai ir varžiniai šildytuvai. Kaip matote, šilumos mainų įranga gali būti skirtinga, dabar mes atidžiau pažvelgsime į kiekvieną tipą, jo taikymo sritį ir dizaino ypatybes.
Spiraliniai šilumokaičiai
Įrenginys yra spiralinių kanalų pora. Paprastai jie vingiuoja aplink centrinę pertvarą. Norėdami tai padaryti, jie yra pagaminti iš valcuotos medžiagos. Verta paminėti, kad spiraliniai šilumokaičiai puikiai tinka didelio klampumo skysčiams šildyti ir vėsinti.
Iš esmės kaitinimo paviršių sudaro du metalo lakštai, kurie suvirinimo siūle pritvirtinami prie šerdies. Pats įrenginys susideda tik iš 2 kanalų, dažniausiai stačiakampių, pagamintų spiralės pavidalu. Spiralės galas (vidinis) turi skiriamąją sienelę ir tvirtinamas kaiščiais. Šilumokaičiai gali būti gaminami tiek vertikaliai, tiek horizontaliai. Jei vieno tipo įrengti neįmanoma dėl vietos trūkumo arba sudėtingos patalpos konfigūracijos, tuomet naudojamas antrasis, labiau pageidautinas. Įdomu ir tai, kad vartotojas gali rinktis spiralęšilumokaičiai skirtingo spiralės pločio, nuo 20 iki 150 centimetrų. Tuo pačiu metu šildymo paviršius gali skirtis nuo 3,2 iki 100 kvadratinių metrų, kai didžiausias sistemos slėgis yra 1 MPa.
Pažymėtina, kad ši šilumos mainų įranga turi nemažai reikšmingų privalumų. Pirma, tai sumažintas hidraulinis pasipriešinimas. Antra, kompaktiškumas ir didelis efektyvumas bei šilumos perdavimo intensyvumas. Tačiau visa tai prisidėjo prie to, kad sudėtingas dizainas ir remontas turėjo trūkumų.
Apie plokštelinius šilumokaičius
Šiuo metu gaminami sulankstomi ir neatskiriami plokšteliniai šilumokaičiai. Natūralu, kad dėl daugelio priežasčių pirmenybė teikiama pirmajam tipui. Pirma, tai lengva priežiūra. Tokia įranga labai greitai išardoma ir surenkama, todėl bet koks gedimas pašalinamas per trumpą laiką. Neatskiriami modeliai dažniausiai netaisomi, o jei taip, tai daug ilgiau.
Tiesą sakant, pavadinimas rodo, kad šią įrangą sudaro surenkamų plokščių paketas. Jie gali būti gaminami iš įvairių medžiagų, tokių kaip varis, titanas, grafitas ir kt. Beveik visada, siekiant pagerinti eksploatacines savybes, plokštės yra gofruotos. Plokšteliuose šilumokaičiuose š alto ir karšto aušinimo skysčio srautai praeina sluoksniais.
Pati įranga yra gera, nes ji turi kompetentingą išdėstymą. Tai leido padidinti šilumos mainų paviršiaus plotą ir visa tai sutalpinti į santykinai mažus matmenis. Bet kokiu atveju, prieš perkant, atliekamas šilumokaičių skaičiavimas, leidžiantis gauti duomenis apie tai, kiek galios įrenginiui reikia konkrečiu atveju. Reikia suprasti, kad visos pakuotėje sutrauktos plokštės sudaro kanalus tarpusavyje dėl tos pačios formos. Per juos teka skystis. Na, o dabar panagrinėsime dar keletą įdomių detalių, susijusių su šia įranga.
Tarpinių naudojimas
Kaip minėta aukščiau, pagrindinis šilumos perdavimo elementas yra plokštės. Jie yra štampuoti š altuoju būdu. Tam naudojami korozijai atsparūs lydiniai, kurie gali žymiai padidinti įrenginio ilgaamžiškumą ir efektyvumą. Plokščių storis, priklausomai nuo modelio, gali svyruoti nuo 0,4 iki 1,0 mm. Darbinėje padėtyje plokštės tvirtai prispaudžiamos viena prie kitos. Tokiu atveju susidaro maži plyšiniai kanalai. Priekinėje pusėje yra specialus griovelis, ten sumontuota guminė tarpinė (antspaudas). Be to, tarpikliai turi skylutes, kurios būtinos skysčiui tiekti ir pašalinti. Jei viena iš skylių prasiskverbia, įrengiama drenažo griovelių sistema, kad nesusimaišytų š alta ir karšta terpė.
Sukūrus priešpriešinę srovę tarp dviejų terpių, buvo galima pasiekti ne tik nustatytos temperatūros pagerėjimą, bet ir greitesnį šilumos perdavimą esant santykinai mažoms hidraulinėms varžoms. Nebūtų nereikalinga sakyti, kad pagrindinis veikimo principas grindžiamas priešpriešine srove, ty šildymo iršildymo skysčio skirtingomis kryptimis. Kad nesusimaišytų, montuojamas dvigubas guminis sandariklis arba metalinė plokštė. Plokščių ir kanalų skaičius gali skirtis priklausomai nuo įrangos eksploatacinių reikalavimų. Prieš kuriant, atliekamas šiluminis šilumokaičių skaičiavimas, leidžiantis nustatyti optimalų veikimo režimą. Kartais naudojami brangūs lydiniai, kurie nebijo ilgalaikio veikimo agresyvioje aplinkoje.
Plokšteliniai šilumokaičiai
PRT naudojami šilumai perduoti neagresyviose ir dujinėse terpėse plačiame temperatūrų diapazone nuo -270 iki +200 laipsnių Celsijaus. Tokiu atveju slėgis sistemoje gali siekti 100 atmosferų ir prasidėti nuo vakuumo. Dizainas pagrįstas idėja uždėti briaunuotą paviršių abiejose plokščių pusėse. Pats gaminys susideda iš kelių briaunų, kurių dėka vyksta šilumos perdavimas tarp terpių. Verta paminėti, kad būtent briaunotas plokštelinis šilumokaitis turi įvairiausių pelekų formų. Tai leidžia šiek tiek pakeisti eksploatacines ir technines charakteristikas. Dažniausiai galite pamatyti ištisinius ir banguotus šonkaulius. Tačiau be šių yra ir egzotiškesnių, pavyzdžiui, skylėtų ir žvynuotų. Lakštinis metalas dažniausiai naudojamas kaip medžiaga. Jų storis reguliuojamas priklausomai nuo slėgio sistemoje ir naudojamo skysčio.
Dažnai tokio tipo šilumokaičiai gaminami su skirtingais srauto tipais. Dažniausiai naudojamas priešpriešinis srautas, tačiau taip pat yratiesiosios ir kryžminės grandinės. Jei trumpai pakalbėsime apie tokios įrangos stipriąsias puses, tada jų yra labai daug. Pirma, tai yra eksploatacinės savybės, tokios kaip greitas ir intensyvus šilumos perdavimas. Antra, jis yra mažo dydžio. Šiandien daugelis sako, kad būtent briaunoti šilumokaičiai yra pažangiausi. Dažniausiai PRT naudojama tokiose pramonės šakose kaip energetika, naftos perdirbimas, chemijos ir aviacijos pramonė. Visa tai lemia daugybė privalumų, taip pat daugybė sistemoje naudojamų skysčių ir slėgių.
Šilumokaitis su korpusu ir vamzdeliu: dizainas ir funkcijos
Paviršinio tipo šilumos mainų įranga, kurią jau apžvelgėme, nėra tokia populiari kaip korpuso ir vamzdžių įrenginiai. Tai tik tie įrenginiai, kurie buvo paminėti pačioje pradžioje, paprasčiausiu variantu – tai „vamzdis vamzdyje“sistema. Šio tipo šilumokaitis – tai vamzdžių sistema (ryšulėlis), kurie dedami į korpusą. Vamzdžiai suvyniojami ir privirinami prie gaminio korpuso. Kai kuriais atvejais jie papildomai nuplikomi. Tai daroma siekiant užtikrinti 100% sandarumą. Korpusas tiekiamas su papildomais purkštukais. Vieni reikalingi garams tiekti, kiti kondensatui šalinti. Be to, korpuse yra skersinės grotelės, kurios naudojamos šilumos mainų vamzdeliams palaikyti per visą įrenginio ilgį. Įdomu tai, kad korpusiniai ir vamzdiniai šilumokaičiai naudojami esant temperatūrai nuo 190 laipsnių Celsijaus arbasočiųjų garų slėgis virš 15 barų.
Bet kokia sistema, kurioje juda skystis, gali būti veikiama vandens plaktuko. Šis reiškinys gali iš dalies arba visiškai išjungti įrangą. Kad taip neatsitiktų, naudojami įvairūs laikymo elementai, vadinamieji išsiplėtimo bakai. Bet mūsų atveju tai nėra būtina, nes apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičiai jiems yra labai atsparūs. Be to, nėra griežtų reikalavimų aplinkos švarai. Reikšmingas tokios įrangos trūkumas yra tas, kad visų tipų šio tipo šilumokaičiai yra labai daug metalo sunaudojantys, o tai turi įtakos galutinei kainai ir matmenims.
Šilumokaičiai dujų įrangai
Ne paslaptis, kad bet kuris kieto kuro ar dujinis katilas savo konstrukcijoje turi šilumokaitį, jie dar vadinami šildytuvais. Mes jau svarstėme pagrindinius tipus. Kaip tikriausiai pastebėjote, šios ar kitos rūšys naudojamos įvairiose pramonės šakose. Kai kurie įrenginiai rado platesnį pritaikymą, kiti naudojami tam tikrose pramonės šakose ir netinka kitoms. Mūsų atveju naudojami vamzdiniai ir plokšteliniai šilumokaičiai. Pirmuoju atveju mes susiduriame su vamzdžių sistema, antruoju - su plokštėmis. Iš esmės, nepriklausomai nuo tipo, geizerio šilumokaitis turi atitikti daugybę reikalavimų. Pirma, turėti aukštą šilumos perdavimo koeficientą, antra, kad būtų patvarūs ir atsparūs aukštai temperatūrai. Populiariausios medžiagos yra varis, aliuminis irplieno. Pastarasis variantas yra mažiau pageidautinas, nes toks metalas yra sunkus, o tai sumažina efektyvumą. Bet kokiu atveju geizerio šilumokaitis turi tarnauti mažiausiai 5 metus.
Išvada
Taigi apžvelgėme pagrindinius šilumokaičių tipus. Tokios rūšys kaip lukštai ir lėkštės liko be dėmesio. Iš esmės jie šiek tiek skiriasi nuo klasikinių lamelinių arba briaunuotų. Tačiau dažnai galite rasti vonios krosnis su šilumokaičiu su korpusu. Tačiau pagrindinis bruožas yra tai, kad įranga yra atspari aukštai temperatūrai ir darbiniam slėgiui. Korpusas gali būti pagamintas iš tokių medžiagų kaip titanas, nerūdijantis plienas arba anglinis plienas. Įdomu tai, kad vonios krosnys su apvalkalu-plokštiniu šilumokaičiu yra gerai reguliuojamos garui ar kondensatui, o tai, be jokios abejonės, yra didelis privalumas. Iš esmės tai gali užbaigti istoriją, nes dabar žinote viską, ko reikia apie šilumokaičius.
