Ze względu na sposób przepływu ciepła
Podział
Wymienniki ciepła są bardzo szeroką grupą urządzeń, które, w zależności od przeznaczenia, mogą różnić się między sobą wielkością i rodzajem budowy. Wiedza dotycząca wymienników ciepła obejmuje wiele różnych dziedzin (np. termodynamika, mechanika, metalurgia). Konieczne jest więc jej usystematyzowanie. Istnieje wiele podziałów opartych na różnych aspektach działania lub budowy wymienników1.
Podział ze względu na sposób przepływu ciepła
Ze względu na sposób przepływu ciepła wymienniki można podzielić na dwie główne grupy ? wymienniki kontaktowe (w których dochodzi do kontaktu płynów) oraz bezkontaktowe (w których płyny nie mają ze sobą kontaktu).
Wymienniki bezkontaktowe można podzielić na rekuperatory (wymienniki przeponowe, z bezpośrednią wymianą ciepła), regeneratory (z pośrednią wymianą ciepła) oraz złoża fluidyzacyjne.
W rekuperatorach płyny oddzielone są ścianką (przeponą), w poprzek której zachodzi wymiana ciepła. Jeżeli w wymienniku takim nie zachodzi dodatkowa generacja ciepła są to rekuperatory proste. Istnieją również rekuperatory, w których po jednej ze stron dodatkowo wytwarzane jest ciepło (np. na drodze reakcji spalania lub reakcji jądrowej). Wymienniki takie nazywają się rekuperatorami z wytwarzaniem ciepła. Przykładem takich wymienników są np. reformery lub kotły płomienicowe. Rekuperatory proste są najczęściej spotykaną odmianą wymienników w przemyśle. Należą do nich np. wymienniki płaszczowo-rurowe lub wymienniki płytowe.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
Ruch ciepła wymiennikach
Ruch ciepła wymiennikach
Istnieją trzy mechanizmy przenoszenia ciepła:
przewodzenie - ruch ciepła bez ruchu masy (np. przez ściankę wymiennika)
konwekcja - ruch ciepła z jednoczesnym ruchem masy (np. z płynu do ścianki wymiennika)
promieniowanie - ruch ciepła poprzez fale elektromagnetyczne. Ten mechanizm ma znaczenie jedynie w wysokich temperaturach8.
Przewodzenie
Osobny artykuł: Przewodzenie ciepła.
Ruch ciepła przez przewodzenie opisuje prawo Fouriera, które stwierdza, że ilość przepływającego ciepła jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur oraz współczynnika przewodzenia ciepła ? (charakterystycznego dla każdej substancji). Ruch ciepła przez przewodzenie wyraża równanie:
Q ˙ = ? ? d ? ? T \displaystyle \dot Q=\lambda \cdot d\cdot \Delta T \displaystyle \dot Q=\lambda \cdot d\cdot \Delta T
gdzie:
? ? współczynnik przewodzenia ciepła (kW/mK)
d ? odległość przenikania ciepła (m)
?T ? różnica temperatur (K).
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
Ogrzewanie spalinowe
Ogrzewanie spalinowe
Ogrzewanie spalinowe polega na dostarczaniu ciepła uzyskanego w wyniku procesu spalania materiału zwanego paliwem. W tradycyjnych układach są to:
materiały stałe:
węgiel i jego pochodne (zobacz też: węgiel kamienny, węgiel brunatny, koks)
inne materiały palne (drewno, papier, odpady gospodarcze itp.)
materiały gazowe:
gaz miejski
gaz ziemny
mieszanka gazów: propanu i butanu,
materiały ciekłe:
ropa naftowa lub olej opałowy.
Piec opalany węglem ? izbowy
Piec węglowy w wykonaniu tradycyjnym ? tzw. piec izbowy, pozostaje w wielu gospodarstwach domowych głównym źródłem energii cieplnej. Jest kłopotliwy w eksploatacji, ponieważ:
wymaga dostarczenia ciężkiego paliwa (często po schodach),
wymaga nadzoru podczas palenia i wygaszania,
po rozgrzaniu emituje dużo ciepła, które po zgaszeniu paleniska stopniowo się zmniejsza. Po wieczornym ?napaleniu? rano w pomieszczeniu jest już zimno. Piec taki zabudowany w kuchni służy jednocześnie do przygotowywania potraw. Budową tradycyjnych pieców zajmuje się zdun.
Niekiedy do dawnych pieców zamiast palenisk węglowych montuje się palniki gazowe. Znacznie zwiększa to komfort eksploatacji (eliminuje konieczność noszenia ciężkiego paliwa, nadzoru podczas palenia i wygaszania, zapewnia możliwość ponownego zapalenia w każdej chwili, znacznie zmniejsza zanieczyszczenie powietrza, zapewnia łatwą regulację). Także możliwy jest montaż w takich piecach specjalnych grzałek elektrycznych (ich moc na ogół wymaga zasilania trójfazowego). Zapewnia to wysoki komfort (możliwe jest zastosowanie zegara sterującego, włączania na określony czas, często po taryfie nocnej, możliwa jest regulacja ? zwykle 3-stopniowa), chociaż piec rozgrzewa się wolniej niż opalany węglem czy (tym bardziej) gazem.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Ogrzewanie