SCHIMBATOARE DE CALDURASCHIMBATOARE DE CALDURA

Aparate termice în care are loc transferulcăldurii de la un agent termic mai cald(agentul termic primar) către un agent termic mai rece (agentul termic secundar), în procesele de răcire, încălzire, condensare, vaporizare, etc.

CLASIFICAREA CLASIFICAREA SCHIMBATOARELOR DE SCHIMBATOARELOR DE

CALDURACALDURA

1. Funcţie de modul de realizare al transferului de căldură;

2. Funcţie de tipul constructiv;

3. Funcţie de numărul de fluide;

4. Funcţie de starea de agregare a agenţilor termici;

5. Funcţie de compactitatea aparatului;

6. Funcţie de modul de realizare a curgerii;

7. Funcţie de destinaţie;

8. Funcţie de material.

CLASIFICAREA CLASIFICAREA SCHIMBATOARELOR DE SCHIMBATOARELOR DE

CALDURACALDURA-1. Funcţie de modul de realizare al transferului de căldură:

Schimbătoare de căldură cu contact indirect (de suprafaţă)

Schimbătoare de căldură cu contact direct

Schimbătoare

de căldură

recuperative

Schimbătoare

de căldură

regenerative

Schimbătoare

de căldură cu

strat fluidizat

Schimbătoare

de căldură fără

umplutură

Schimbătoare

de căldură cu

umplutură

1. Funcţie de modul de realizare al transferului de căldură:

Schimbătoare de căldură cu contact indirect:

a) schimbător recuperativ ţeavă în ţeavă :

b) schimbător recuperativ cu ţevi şi manta :

Schimbătoare de căldură cu contact indirect:

c) schimbător de căldură cu plăci:

cu garnituri: sudate:

Schimbătoare de căldură cu contact indirect:

d) schimbător de căldură spiral:

secţiuni: montaj:

-Schimbătoare de căldură cu contact indirect:e) schimbător regenerativ cu umplutură fixă; f) schimbător regenerativ rotativ;

g) schimbător cu strat fluidizat :

-Schimbătoare de căldură cu contact direct:

a) fără umplutură b) cu umplutură

2. Funcţie de tipul constructiv :

Cu strat fluidizatCu strat

mobilRotative

Cu umplutură mobilăCu umplutură fixă

Schimbătoare de căldură regenerative

Cu ţevi

nervurate

Cu plăci

nervurateLamelareSpiraleCu plăci

Cu

serpentine

Cu ţevi

şi manta

Ţeavă în

ţeavă

Cu suprafeţe extinsePlaneTubulare

Schimbătoare de căldură recuperative

3. Funcţie de numărul de fluide :

• schimbătoare cu 2 fluide (marea majoritate);

• schimbătoare cu 3 fluide;

• schimbătoare cu mai mult de 3 fluide.

4. Funcţie de starea de agregare a agenţilor termici :

5. Funcţie de compactitatea aparatului :

• aparate fără schimbarea stării de agregare a agenţilor termici;

• aparate cu schimbarea stării de agregare a unui agent termic;

• aparate cu schimbarea stării de agregare a ambilor agenţi termici.

Compactitatea unui schimbător de căldură este caracterizată de

raportul între suprafaţa sa de schimb de căldură şi volumul său.

In funcţie de acest criteriu distingem:

• schimbătoare compacte (compactitatea mai mare de 700 m2/m3);

• schimbătoare necompacte (compactitatea mai mică de 700 m2/m3).

6. Funcţie de modul de realizare a curgerii :

a) contracurent;

b) echicurent;

c) curent încrucişat cu ambele fluide amestecate;

d) curent încrucişat cu un fluid amestecat şi celălalt neamestecat;

e) curent încrucişat cu ambele fluide neamestecate;

f) curgere compusă.

f) curgerea compusă:

a) o trecere prin manta şi două treceri prin ţevi;

b) două treceri prin manta şi patru treceri prin ţevi;

c) o trecere prin manta şi trei treceri prin ţevi;

d) trei treceri prin manta şi şase treceri prin ţevi.

7. Funcţie de destinaţie (scop) :

8. Funcţie de material :

• preîncălzitoare;

• răcitoare;

• vaporizatoare;

• generatoare de vapori;

• răcitoare frigorifice;

• condensatoare;

• boilere, etc.

• metalice (fontă, oţel, cupru, alamă, oţel inoxidabil, titan, etc.);

• nemetalice (ceramice, sticlă, grafit sau materiale plastice).

CerinCerinţţeleele agenagenţţilorilor termicitermici

� Coeficienti de transfer de caldura ridicati (α);

� Pierderi de presiune reduse (∆p);

� Debite mici de fluid (M).

Cerinte:

Termohidraulice;

Fizico-chimice;

Economice;

Fiziologice.

CerinCerinţţeleele termohidraulicetermohidrauliceCăldura specifică:

[ ] ( )..;dacã ctTctQcMWTcMQ pp =∆=↑↓⇒∆⋅⋅= &&&&

[ ] ↓⇒↓⇒⋅⋅⋅

∆⋅= p

emi

p PMWpM

P &&

dacãηηηρ

( )

( )p

p

hcb

c

b

c

c

daNu

↑↑↑⇒⇒

≈

÷∈

⋅⋅=

⋅=⋅⋅⋅=

Prcu Pr~

8,0

45,03,0

Pr

PrRe

ααλ

ρνλ

αε

Căldura latentă de vaporizare:

[ ] ( ).dacã ctQrMWrMQ =↑↓⇒⋅= &&&&

CerinteleCerintele termohidraulicetermohidrauliceConductivitatea termică:

( )

( ) ↑↑⇒⇒

÷∈

⋅⋅=

⋅=⋅⋅⋅=

÷ λαλαλ

ρνλ

αε

dacã~

45,03,0

Pr

PrRe

7,055,0

c

c

daNu

p

hcb

Densitatea: ( )

optimp

w

d

lfp

=⇒

∆⇒⋅⋅

+⋅=∆

⇒

∑

÷

αρρξ

ραα

~2

~Pr~

2

45,03,0

Vâscozitatea:

Dacă ↓⇒

↑∆

↓⇒

↓⋅

=

↑⋅⋅

=

⇒↑ να

ν

λ

ρν

ν catrebuie

p

dw

c

h

p

Re

Pr

Temperatura de saturaţie:

( ) ↑⇔↑↑→= satsatsatsat pTpfT

AlteAlte cerintecerinteFizico-chimice

� să nu fie corozivi;

� să nu fie inflamabili;

� să nu dea amestecuri explozive;

� să nu creeze depuneri pe suprafeţele de schimb de căldură.

Economice

� ieftini;

� uşor de transportat.

Fiziologice

� să nu fie toxici;

� să nu influenţeze calitatea alimentelor.