Schimbător de căldură

I. Considerații generale

Schimbătoarele de căldură sunt aparate termice în care are loc transferul de căldură de la

un fluid la altul , în procese de încălzire , răcire, condensare, sau în alte procese termice în

care sunt prezente două sau mai multe fluide cu potențiale termice diferite.

Fluidul care cedează căldură se numește agent termic primar, iar cel care primește

căldură se numește agent termic secundar.

Dimensionarea sau verificarea schimbătoarelor de căldură necesită un calcul termic, unul

hidraulic și unul mecanic.

Calculul termic de dimensionare presupune cunoașterea parametrilor agenților termici

precum și sarcina termică a schimbătorului. În acest caz se alege forma constructivă a

aparatului și se determină suprafața de schimb de căldură.

Calculul termic de verificare presupune cunoașterea suprafeței de schimb de căldură a

aparatului și parte din parametrii agenților termici. Prin calcul termic de verificare se stabilesc

posibilitățile termice ale aparatului în diferite condiții de funcționare.

Calculul hidraulic al unui schimbător necesită determinarea pierderilor de sarcină pentru

cei doi agenți termici ce circulă prin aparat.

Calculul mecanic stabilește dimensiunile elementelor metalice, astfel încât eforturile unitare

produse de presiune și de variația de temperatură să nu le depășească pe cele admisibile.

Majoritatea schimbătoarelor de căldură asigură căldurii între cei doi agenți termici prin

intermediul unei suprafețe de schimb de căldură și funcționează în regim staționar.

Fluxul termic trece în mod continuu prin suprafața de schimb de căldură, de la agentul

termic primar la cel secundar, iar temperatura în orice punct al sistemului este constantă în

timp.

1

II. Soluția constructivă și tema de proiect

Schimbătoarele de căldură condensatoare se folosesc pentru a încălzi un agent termic

secundar pe baza căldurii latente de condensare a unui agent termic primar. Schimbătorul de

căldură este de tip multitubular, cu fasciculul de țevi prin între plăci tubulare și deobicei cu mai

multe treceri pe agentul secundar.

Traseul celor doi agenți termici se alege de către proiectant astfel : la exteriorul țevilor se

găsește aburul iar la interiorul țevilor circulă apa. La traseul de abur trebuie avute în vedere două

proprietăți importante ale fenomenului de condensare:

- Coeficientul de transfer de căldură în condensare nu depinde de viteza aburului, deci nu

este necesar să se ia vreo măsură pentru dirijarea traseului aburului sau pentru mărirea vitezei lui

de curgere;

- Coeficientul de transfer de căldură în condensare este puternic influențat de prezența

gazelor necondensabile care se acumulează la partea de sus a condensatorului și deci trebuie

evacuate permanent prin robinetul de dezaerisire.

Schema constructivă a condensatorului se prezintă în Figura 1. Pentru simplifcarea desenului

se prezintă o soluție cu 2 treceri.

Fig 1. Schema constructivă a condensatorului.

1.Fascicul de țevi; 2. Manta; 3.Flanșe;4. Placa tubulară față; 5. Placa tubulară spate; 6.Capac față; 7.Capac spate; 8.Ștuț intrare abur

saturat; 9.Perete secțional;10.Ștuțuri de intrare/ ieșire agent termic secundar; 11. Ștuț ieșire condens; 12. Oală de condens; 13. Capac

închidere spate; 14. Ștuțuri golire/desaerisire.

Condensatoarele se execută de regulă cu țevile în poziție orizontală deoarece condensarea pe

suprafețe orizontale nu ridică problemele complicate de evacuare a stratului de condens care

apare la suprafețe verticale. Numai în condiții bine justificate,cum ar fi unele schimbătoare de

căldură tehnologice, se justifică amplasarea verticală.