Calculul bilanțului termic al schimbătorului de căldură

Capitolul 1Schimbătoare de căldură

1.1 Generalităţi

Schimbătorul de căldură este un aparat care realizează transferul de căldură , dintre diferite medii şi în diferite procese.

Schimbătorul de căldură poate constitui o unitate independentă sau un subansamblu , într-o instalaţie complexă , participând activ la procesul tehnologic , intercalarea sa realizează creşterea randamentului instalaţiei. Substanţele care participă la transferul de căldură , adică agenţii termici ( sau purtători de căldură ) pentru a răspunde cerinţelor de funcţionare în condiţii economice , trebuie să îndeplinească anumite criterii. Deoarece există o gamă variată de schimbătoare de căldură , ele se clasifică după mai multe criterii , ţinând seama de principiile funcţionale şi constructive.

Fig.1.0 Părțile principale ale unui schimbător de căldură:1-fascicul;2,3-placă tubulară;4-fascicul de țevi;5-racord;6,7-fund;8-flanșe,9-suport

Fig.1.1Elementele constructive ale schimbătorului de căldură:a-cu plăci și curent încrucișat,b-cu nervuri,c-cu aripioare,d-formă acirculară,e-cu fagure,f-cu spirală

Transferul de căldură şi forma aparatului este influenţată de un număr mare de factori , de aici rezultă o mare diversitate a tipurilor constructive de aparate.

Astăzi schimbătoarele de căldură sunt utilizate în toate ramurile industriale.

1.2 Criterii de clasificare a schimbătoarelor de căldură

După modul de transfer de căldură , schimbătoarele se împart în:

a). Schimbătoare de căldură de suprafaţă , la care propagarea căldurii de la mediul încălzitor la cel încăzit , se efectuează prin pereţii separatori ( suprafaţa de încălzire ) , confecţionată din materiale cu un coeficient ridicat de conductivitate , transferul de căldură făcându-se de mai multe ori în regim staţionar , temperatura nemodificându-se în timp

b). Schimbătoare de căldură de amestec , la care procesul de transfer se realizează prin amestecarea mediilor

La calculul schimbătoarelor de căldură cu amestec , se consideră numai acelea care lucrează cu agenţii fluid-fluid. Schimbătoarele folosind agenţii fliud-solid sunt considerate cu suprafată de de separaţie , realizată de însăşi suprafaţa agentului termic încălzit sau răcit. Schimbătoarele de căldură de amestec , sunt mai simple constructiv ca şi cele de suprafaţă , şi realizează o utilizare mai completă a căldurii , de aceea se recomandă în cazurile în care procesele tehnologice permit amestecarea mediilor.

Transferul de căldură şi masă , în agregatele cu amestecare directă are loc continuu , regimul fiind staţionar.

Transferul de căldură , între agenţii termici poate fi continuu sau intermitenet. Cu acţiune continuă se realizează schimbătoare de căldură recuperative cu suprafeţe separatoare între agenţii purtători , şi schimbătoare de căldură prin amestecul agenţilor termici. Schimbătoarele de căldură cu acţiune discontinuă se realizează fie ca schimbătoare acumulatoare , la care energia termică disponibilă este acumulată pentru a fi livrată după un regim determinat , fie ca schimbătoare regeneratoare , care au o funcţionare periodică.