Masing-masing dari kita telah menemukan penukar panas paling sederhana. Contoh mencolok dari hal ini adalah desain "pipe in pipe" atau semacamnya. Akan sulit membayangkan hidup kita jika penukar panas belum ditemukan. Saat ini ada sejumlah besar penukar panas. Mereka berbeda satu sama lain tidak hanya dalam karakteristik teknis, tetapi juga dalam ruang lingkup, desain, dll. Mari kita bicara lebih detail tentang topik ini dan membahas poin-poin menarik.
Beberapa informasi umum
Penukar panas adalah perangkat yang digunakan untuk mentransfer panas dari satu media ke media lainnya. Pada saat yang sama, Anda perlu memahami bahwa penukar panas itu sendiri, tanpa peralatan pemanas, sama sekali tidak berguna, tetapi di kompleks Anda bisa mendapatkan hasil yang luar biasa dan berhasil memanaskan bahkan ruangan yang sangat besar dan dingin. Selain itu, para ilmuwan terus-menerus berusaha meminimalkan hilangnya panas ketika dipindahkan ke lingkungan lain. Hari ini tidak mungkinmembanggakan efisiensi 100%, tetapi kita dapat dengan aman berbicara tentang efisiensi 90-95%. Operasional, serta karakteristik teknis produk ditingkatkan melalui penggunaan bahan yang disiapkan khusus, serta pendingin. Tentu saja, semua ini sedikit meningkatkan harga peralatan, tapi itu sepadan.
Saat mendesain, para insinyur terus-menerus dihadapkan pada persyaratan yang saling bertentangan yang perlu digabungkan menjadi satu botol. Misalnya, perlu untuk mengurangi hambatan hidrolik dan pada saat yang sama meningkatkan koefisien perpindahan panas. Penukar panas harus tahan terhadap korosi, tetapi perawatannya tidak terlalu sulit. Semua ini mengarah pada fakta bahwa banyak jenis penukar panas muncul. Yang paling sesuai dengan situasi yang digunakan.
Klasifikasi penukar panas
Seperti disebutkan di atas, saat ini ada sejumlah besar penukar panas. Pertama-tama, mereka harus dipisahkan menurut metode perpindahan panas ke medium. Di sini penukar panas dibagi menjadi beberapa kelompok berikut:
- penyembuhan;
- regeneratif;
- mencampur;
- dipanaskan dengan listrik.
Mari kita lihat lebih dekat penukar panas penyembuhan. Desain produk menyiratkan adanya dinding satu lapis atau multi-lapisan tempat panas dipindahkan. Biasanya ini terjadi sudah dalam gerakan mantap. Sangat menarik bahwa pada perangkat seperti itu, perpindahan panas dilakukan dengan gerakan paksa tanpa mengubah fasenegara bagian. Tetapi ini hanya berlaku untuk penukar panas yang beroperasi secara permanen. Jika kita berbicara tentang unit dengan mode operasi periodik, maka untuk periode waktu tertentu pemanasan, penguapan, dan pendinginan dilakukan, dan semua ini dalam mode berurutan. Perangkat semacam itu milik penukar panas dengan gerakan termal yang tidak stabil. Ini disebabkan oleh fakta bahwa suhu cairan pendingin di saluran masuk dan keluar berbeda secara signifikan. Seringkali, agregat tersebut ditemukan dalam bentuk gulungan dan pipih, bergaris dan bentuk lainnya. Beberapa saat kemudian kita akan melihat beberapa jenis. Tetapi klasifikasi penukar panas tidak berakhir di situ.
Unit regenerasi dan pemanas listrik
Dalam hal ini, seperti yang sebelumnya, permukaan pertukaran panas digunakan untuk mentransfer energi panas. Namun, permukaan ini adalah semacam nosel. Ini memainkan peran sarana akumulatif menengah yang mengakumulasi panas. Pada umumnya, seluruh proses dapat dibagi menjadi beberapa tahap. Pada tahap pertama, nosel merasakan sejumlah panas tertentu. Kemudian ada transisi ke tahap kedua, dan cairan pendingin dipindahkan ke permukaan nosel. Ini terjadi ketika mengubah aliran pendingin. Pada tahap ini, nozzle secara bertahap mendingin, dan panas yang terkumpul dilepaskan ke lingkungan yang dipanaskan, yang mungkin merupakan ruangan Anda.
Regenerator adalah unit non-stasioner. Nosel sering tidak bergerak, dan proses termal berulang secara serempak. Perangkat jenis ini sering disebut scrubber ataumenara pendingin.
Inti dari penukar panas yang dipanaskan dengan listrik adalah bahwa listrik digunakan sebagai sumber panas utama. Instalasi busur listrik digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi panas. Mereka bisa menjadi pemanasan langsung dan tidak langsung. Penukar panas yang paling umum di industri adalah pemanas induksi dan resistansi. Seperti yang Anda lihat, peralatan penukar panas bisa berbeda, sekarang kita akan melihat lebih dekat setiap jenis, ruang lingkup, dan fitur desainnya.
Penukar panas spiral
Perangkat adalah sepasang saluran spiral. Mereka biasanya berputar di sekitar partisi pusat. Untuk melakukan ini, mereka terbuat dari bahan yang digulung. Perlu dicatat bahwa penukar panas spiral sangat cocok untuk memanaskan dan mendinginkan cairan dengan viskositas tinggi.
Pada umumnya, permukaan pemanas dibentuk oleh dua lembar logam, yang direkatkan ke inti dengan cara dilas. Unit itu sendiri hanya terdiri dari 2 saluran, biasanya persegi panjang, dibuat dalam bentuk spiral. Ujung spiral (internal) memiliki dinding pemisah dan dipasang dengan pin. Penukar panas dapat dibuat baik vertikal maupun horizontal. Jika tidak mungkin untuk menginstal satu jenis karena ruang yang tidak mencukupi atau konfigurasi ruangan yang kompleks, maka yang kedua, lebih disukai, digunakan. Menarik juga bahwa konsumen dapat memilih spiralpenukar panas dengan lebar spiral berbeda, dari 20 hingga 150 sentimeter. Pada saat yang sama, permukaan pemanas dapat bervariasi dari 3,2 hingga 100 meter persegi dengan tekanan sistem maksimum 1 MPa.
Perlu dicatat bahwa peralatan pertukaran panas ini memiliki sejumlah keunggulan signifikan. Pertama, ini adalah resistensi hidrolik yang berkurang. Kedua, kekompakan dan efisiensi tinggi serta intensitas perpindahan panas. Tetapi semua ini berkontribusi pada fakta bahwa ada kekurangan dalam bentuk desain dan perbaikan yang rumit.
Tentang penukar panas pelat
Saat ini, penukar panas pelat yang dapat dilipat dan tidak dapat dipisahkan sedang diproduksi. Secara alami, tipe pertama lebih disukai karena berbagai alasan. Pertama, kemudahan perawatan. Peralatan seperti itu sangat cepat dibongkar dan dipasang, sehingga kerusakan apa pun dihilangkan dalam waktu singkat. Model yang tidak dapat dipisahkan biasanya tidak diperbaiki, dan jika demikian, maka lebih lama lagi.
Sebenarnya, namanya menunjukkan bahwa peralatan ini terdiri dari paket pelat prefabrikasi. Mereka dapat dibuat dari berbagai bahan seperti tembaga, titanium, grafit, dll. Hampir selalu, untuk meningkatkan sifat kinerja, pelat dibuat bergelombang. Dalam penukar panas pelat, aliran pendingin dingin dan panas lewat berlapis-lapis.
Peralatan itu sendiri bagus karena memiliki tata letak yang kompeten. Ini memungkinkan untuk meningkatkan luas permukaan pertukaran panas dan memasukkan semua ini ke dalam dimensi yang relatif kecil. Bagaimanapun, sebelum membeli, perhitungan penukar panas dilakukan, yang memungkinkan Anda memperoleh data tentang berapa banyak daya yang dibutuhkan perangkat dalam kasus tertentu. Harus dipahami bahwa semua pelat yang ditarik bersama dalam satu paket membentuk saluran di antara mereka karena bentuknya yang sama. Cairan mengalir melalui mereka. Nah, sekarang kita akan melihat beberapa detail menarik lainnya yang berhubungan dengan equipment ini.
Menggunakan gasket
Seperti disebutkan di atas, elemen utama perpindahan panas adalah pelat. Mereka dicap dingin. Untuk ini, paduan tahan korosi digunakan, yang secara signifikan dapat meningkatkan daya tahan dan efisiensi unit. Ketebalan pelat, tergantung pada modelnya, dapat bervariasi dari 0,4 hingga 1,0 mm. Dalam posisi kerja, pelat ditekan erat satu sama lain. Dalam hal ini, saluran berlubang kecil terbentuk. Di sisi depan ada alur khusus, paking karet (segel) dipasang di sana. Selain itu, gasket memiliki lubang yang diperlukan untuk memasok dan mengeluarkan cairan. Jika salah satu lubang menerobos, sistem alur drainase disediakan untuk mencegah pencampuran media dingin dan panas.
Karena terciptanya arus berlawanan antara kedua media, tidak hanya mungkin untuk mencapai peningkatan dalam pengaturan suhu, tetapi juga perpindahan panas yang lebih cepat dengan hambatan hidraulik yang relatif kecil. Tidak berlebihan untuk mengatakan bahwa prinsip dasar operasi didasarkan pada arus berlawanan, yaitu, pergerakan pemanasan danmemanaskan cairan dalam arah yang berbeda. Untuk mencegah pencampuran, segel karet ganda atau pelat logam dipasang. Jumlah pelat dan saluran dapat bervariasi tergantung pada persyaratan operasional peralatan. Sebelum pembuatan, perhitungan termal penukar panas dilakukan, yang memungkinkan untuk menentukan mode operasi yang optimal. Terkadang paduan mahal digunakan yang tidak takut operasi jangka panjang di lingkungan yang agresif.
Penukar Panas Sirip Piring
PRT digunakan untuk mentransfer panas di media non-agresif dan gas dalam rentang suhu yang luas, dari -270 hingga +200 derajat Celcius. Dalam hal ini, tekanan dalam sistem dapat mencapai 100 atmosfer dan dimulai dari ruang hampa. Desainnya didasarkan pada gagasan menerapkan permukaan bergaris di kedua sisi pelat. Produk itu sendiri terdiri dari beberapa rusuk, berkat perpindahan panas antar media. Perlu dicatat bahwa itu adalah penukar panas pelat bersirip yang memiliki berbagai macam bentuk sirip. Ini memungkinkan Anda untuk sedikit mengubah karakteristik operasional dan teknis. Paling sering Anda dapat melihat tulang rusuk yang terus menerus dan bergelombang. Tapi selain itu, ada juga yang lebih eksotis, seperti yang berlubang dan bersisik. Lembaran logam biasanya digunakan sebagai bahan. Ketebalannya dapat disesuaikan tergantung pada tekanan dalam sistem dan cairan yang digunakan.
Seringkali jenis penukar panas ini dibuat dengan berbagai jenis aliran. Paling sering, counterflow digunakan, tetapi ada jugalurus, dan sirkuit silang. Jika kita berbicara secara singkat tentang kekuatan peralatan tersebut, maka ada banyak dari mereka. Pertama, ini adalah sifat operasional, seperti perpindahan panas yang cepat dan intensif. Kedua, ukurannya kecil. Saat ini, banyak yang mengatakan bahwa penukar panas bersirip yang paling canggih. Paling sering, PRT digunakan dalam industri seperti energi, penyulingan minyak, kimia dan industri penerbangan. Semua ini karena sejumlah besar keuntungan, serta berbagai macam cairan dan tekanan yang digunakan dalam sistem.
Penukar panas shell-and-tube: desain dan fitur
Peralatan penukar panas tipe permukaan, yang telah kami ulas, tidak sepopuler unit shell and tube. Ini hanya perangkat yang disebutkan di awal, dalam versi paling sederhana - ini adalah sistem "pipa dalam pipa". Penukar panas jenis ini adalah sistem (bundel) tabung yang ditempatkan dalam casing. Tabung digulung dan dilas ke badan produk. Dalam beberapa kasus, mereka juga tersiram air panas. Ini dilakukan untuk memastikan kekencangan 100%. Tubuh dilengkapi dengan nozel tambahan. Beberapa diperlukan untuk memasok uap, yang lain untuk pembuangan kondensat. Selain itu, ada kisi melintang di selubung, yang digunakan untuk mendukung tabung pertukaran panas di sepanjang unit. Menariknya, penukar panas shell and tube digunakan pada suhu dari 190 derajat Celcius atautekanan uap jenuh lebih dari 15 bar.
Sistem apa pun yang melibatkan pergerakan fluida dapat terkena palu air. Fenomena ini mampu menonaktifkan sebagian atau seluruhnya peralatan. Untuk mencegah hal ini terjadi, berbagai jenis elemen penyimpanan digunakan, yang disebut tangki ekspansi. Tetapi dalam kasus kami, ini tidak perlu, karena penukar panas shell-and-tube sangat tahan terhadapnya. Selain itu, tidak ada persyaratan ketat untuk kebersihan lingkungan. Kerugian yang signifikan dari peralatan tersebut adalah bahwa semua jenis penukar panas jenis ini sangat padat logam, yang mempengaruhi biaya dan dimensi akhir.
Penukar panas untuk peralatan gas
Bukan rahasia lagi bahwa setiap bahan bakar padat atau boiler gas memiliki penukar panas dalam desainnya, mereka juga disebut pemanas. Kami telah mempertimbangkan jenis utama. Seperti yang mungkin Anda perhatikan, jenis ini atau itu digunakan di berbagai industri. Beberapa perangkat telah menemukan aplikasi yang lebih luas, yang lain digunakan di industri tertentu dan tidak cocok dengan yang lain. Dalam kasus kami, penggunaan penukar panas tubular dan pelat terjadi. Dalam kasus pertama, kita berurusan dengan sistem tabung, yang kedua - dengan pelat. Pada prinsipnya, apa pun jenisnya, penukar panas untuk geyser harus memenuhi sejumlah persyaratan. Pertama, memiliki koefisien perpindahan panas yang tinggi, dan kedua, tahan lama dan tahan terhadap suhu tinggi. Bahan yang paling populer adalah tembaga, aluminium danbaja. Opsi terakhir kurang disukai, karena logam seperti itu berat, yang mengurangi efisiensi. Bagaimanapun, penukar panas untuk geyser harus berfungsi setidaknya 5 tahun.
Kesimpulan
Jadi kami meninjau jenis utama penukar panas. Spesies seperti shell-and-plate dibiarkan tanpa perhatian. Pada prinsipnya, mereka sedikit berbeda dari pipih klasik atau bergaris. Tetapi Anda sering dapat menemukan kompor mandi dengan penukar panas dengan casing. Namun, fitur utamanya adalah peralatan ini tahan terhadap suhu tinggi dan tekanan pengoperasian. Rumah dapat dibuat dari bahan seperti titanium, baja tahan karat atau baja karbon. Sangat menarik bahwa kompor mandi dengan penukar panas shell-and-plate diatur dengan baik untuk uap atau kondensat, yang, tidak diragukan lagi, merupakan keuntungan yang signifikan. Pada prinsipnya, ini bisa melengkapi cerita, karena sekarang Anda tahu semua yang Anda butuhkan tentang penukar panas.
