In dit artikel worden voorbeelden van warmtewisselaars besproken. De naam maakt het voor ons gemakkelijker om de betekenis van warmtewisselaar te begrijpen.
De warmtewisselaar is niets anders dan een apparaat dat warmte uitwisselt tussen twee stoffen om de temperatuur naar het gewenste niveau te verlagen of te verhogen. In dit artikel zullen we bestuderen wat een warmtewisselaar is, wat de verschillende typen zijn en verschillende voorbeelden waar warmtewisselaars worden gebruikt.
- Luchtvoorverwarmers
- economizers
- Verdampers
- Oververhitters
- Condensors
- Koeltorens
- Zwembad warmtewisselaar
- Hydraulische oliekoeler
- ketels
- Waterjassen
Wat is warmtewisselaar?
Warmtewisselaar is een apparaat dat wordt gebruikt om warmte over te dragen tussen de werkvloeistof en de vloeistof waarvan de temperatuur moet worden verlaagd of verhoogd.
Warmtewisselaars maken gebruik van holle buizen waardoor de vloeistoffen worden geleid. De vloeistoffen hebben een temperatuurverschil tussen hen waardoor warmteoverdracht plaatsvindt. Het belangrijkste voor warmteoverdracht is het temperatuurverschil tussen de twee objecten/vloeistoffen. In dit artikel zullen we het hebben over de verschillende soorten warmtewisselaars en hun voorbeelden.
Afbeelding credits: Wikipedia
Soorten warmtewisselaars volgens de stroomrichting van vloeistoffen
Afhankelijk van de stroomrichting van vloeistoffen ten opzichte van elkaar, kunnen we warmtewisselaars indelen in drie typen. Deze typen worden gegeven in de onderstaande lijst-
- Parallelstroom warmtewisselaar- Wanneer de vloeistoffen ten opzichte van elkaar in dezelfde richting stromen, wordt de warmtewisselaar aangeduid als parallelstroom-warmtewisselaar. De temperatuur van de hete vloeistof daalt terwijl de temperatuur van koude vloeistoffen stijgt.
- Tegenstroom warmtewisselaar- Wanneer de vloeistoffen ten opzichte van elkaar in tegengestelde richting stromen, wordt de warmtewisselaar tegenstroomwarmtewisselaar genoemd. We kunnen de effectiviteit van de warmtewisselaar met de formule: besproken in de latere secties van dit artikel.
- Kruisstroom warmtewisselaar- Zoals de naam al doet vermoeden, zijn kruisstroomwarmtewisselaars die warmtewisselaars waarin de vloeistoffen loodrecht op elkaar stromen. De buizen maken negentig graden ten opzichte van elkaar.
Soorten warmtewisselaars volgens het overdrachtsproces
De classificatie van warmtewisselaars op basis van overdrachtsprocessen wordt gegeven in de onderstaande lijst-
- Indirect contacttype- Bij dit type opstelling scheiden de fluïdumstromen zich en vindt de warmteoverdracht op tijdelijke wijze continu door een scheidingswand in en uit de wand plaats. Verschillende soorten warmtewisselaars van het indirecte contacttype omvatten warmtewisselaars van het opslagtype, gefluïdiseerd bed warmtewisselaar enz.
- Direct contacttype– In de warmtewisselaar van het direct contacttype wisselen twee vloeistoffen warmte met elkaar uit door in direct contact met elkaar te komen. Ze wisselen warmte uit en raken dan van elkaar gescheiden.
Effectiviteit van warmtewisselaar
De effectiviteit van een warmtewisselaar is een verhouding tussen de daadwerkelijke warmteoverdracht die plaatsvindt en de maximale warmteoverdracht die in de warmtewisselaar kan plaatsvinden.
Het belang van effectiviteit is dat het de ontwerpers in staat stelt te voorspellen hoe een bepaalde warmtewisselaar een nieuwe taak zal uitvoeren. De trial-and-error-procedure wordt geëlimineerd als we de effectiviteit van de warmtewisselaar kennen.
Voorbeelden van warmtewisselaars
De plaatsen waar warmtewisselaars worden gebruikt staan in de onderstaande lijst-
Luchtvoorverwarmers
De naam suggereert dat de lucht wordt verwarmd voordat deze wordt verzonden om een ander proces uit te voeren. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in ketels om het thermisch rendement van de elektriciteitscentrale te verhogen. Voorverwarmde lucht zal de kwaliteit van de brandstoftoevoer naar de energiecentrale verbeteren.
economizers
Het is een alternatief voor het airconditioningsysteem. Economisers gebruiken buitenlucht om het gebouw te koelen in plaats van compressoren te laten draaien zoals die worden gebruikt in airconditioningsystemen. Dit bespaart ook een enorme som geld omdat het energie bespaart.
Verdampers
Verdampers worden gebruikt om elke vloeistof om te zetten in zijn gasvorm. De temperatuur van de vloeistof blijft hetzelfde. Het faseovergangsproces is een isotherm proces. De verdampers worden gebruikt in ketels om het vloeibare water om te zetten in gasvormige stoom. In verdampers is de temperatuur van brandstof hetzelfde als het fasetransformatie ondergaat. Aan de andere kant stijgt de temperatuur van de koudere vloeistof die wordt gebruikt als werkvloeistof in de warmtewisselaar.
Oververhitters
Oververhitters worden gebruikt in ketels die de natte stoom omzetten in droge stoom. De droge stoom is die stoom waarin geen vloeibaar water aanwezig is. De droogheidsfractie van droge stoom is 1 of 100%. De oververhitters worden gebruikt voor het oververhitten van de stoom. De kwaliteit en enthalpie van oververhitte stoom is groter dan de normaal gebruikte natte stoom of verzadigde stoom.
Condensors
Condensors zijn het tegenovergestelde van wat verdampers zijn. Condensors halen de vloeistof terug uit zijn gasvormige toestand zonder de temperatuur te veranderen. De condensors zijn eenvoudige warmtewisselaars die warmte van de stoom opnemen en weer omzetten in vloeibaar water. De hoeveelheid opgenomen warmte is gelijk aan de latente warmte van verdamping van water. Net als bij de verdampers blijft de temperatuur van de brandstof hetzelfde en neemt de temperatuur van hete vloeistof die wordt gebruikt als werkvloeistof in de warmtewisselaar af.
Koeltorens
Een koeltoren is een toren die wordt gebruikt om warmte van het systeem af te voeren naar de omgeving. De warmte die uit het systeem wordt afgevoerd, is restwarmte die in het verdere proces niet wordt gebruikt. Deze torens verschijnen als schoorstenen waardoor een gaswolk wordt uitgestoten. Deze gaswolk is niets anders dan het gas van werkvloeistof. Warmte wordt afgevoerd in de vorm van stoom.
Zwembad warmtewisselaar
Een zwembadwarmtewisselaar draagt warmte over van een warmwaterstroom naar de koelere zwembadwaterstroom zonder dat deze in direct contact met elkaar komen.
Hydraulische oliekoeler
Een hydraulische oliekoeler koelt de hydraulische olie. Deze kunnen worden gebruikt in powerpacks, hogedrukreinigers en motoren, bijna overal waar de hydraulische olie wordt gebruikt. De hydraulische olie moet worden gekoeld, want zonder koeling kan de olie door hogere temperaturen vlam vatten en dodelijk zijn voor zowel de machinist als de machine.
ketels
Het meest voorkomende gebruik van warmtewisselaars is in ketels. De ketels gebruiken warmtewisselaars om het vloeibare water zodanig te verwarmen dat het wordt omgezet in stoom. In het gehele faseveranderingsproces blijft de temperatuur van de vloeistof/het gas hetzelfde, wat betekent dat het een isotherm proces is. We hebben in de bovenstaande paragrafen al besproken hoe warmtewisselaars werken in een ketel.
Waterjassen
In watermantels wordt water gebruikt om de uitlaat die door de motor loopt te koelen of te verwarmen. We kunnen mantels zien in raketmotoren, de hete uitlaatgassen verwarmen de brandstof en vervolgens wordt de brandstof teruggestuurd voor verbranding. Dit verhoogt het verbrandingsrendement van de raketmotor. In auto's wordt watermantel gebruikt om de motor te koelen en overmatig warmteverlies te voorkomen. De watermantel verlaagt de motortemperatuur.
Andere soorten warmtewisselaars
In bredere zin zijn er veel meer soorten warmtewisselaars. Ze worden gegeven in de onderstaande lijst-
- Shell en Tube warmtewisselaars
- Plaat warmtewisselaar
- Platen- en shell-warmtewisselaar
- Adiabatische wielwarmtewisselaar
- Warmtewisselaar met lamellen
- Kussenplaat warmtewisselaar
Hallo….Ik ben Abhishek Khambhata, heb B. Tech in Werktuigbouwkunde gevolgd. Gedurende de vier jaar dat ik ingenieur ben, heb ik onbemande luchtvaartuigen ontworpen en gevlogen. Mijn sterke punten zijn vloeistofmechanica en thermische techniek. Mijn vierdejaarsproject was gebaseerd op de prestatieverbetering van onbemande luchtvaartuigen met behulp van zonnetechnologie. Ik wil graag in contact komen met gelijkgestemden.
Hallo medelezer,
We zijn een klein team bij Techiescience, dat hard werkt tussen de grote spelers. Als je het leuk vindt wat je ziet, deel dan onze inhoud op sociale media. Uw steun maakt een groot verschil. Bedankt!