Co je tepelný výměník?
Tepelná čerpadla jsou užitečná pro snížení spotřeby energie a zlepšení energetické účinnosti ekologickým způsobem. Celosvětově rostoucí spokojenost s technologií HVAC pohání hledání lepších způsobů, jak zefektivnit výměníky tepla.
Tepelný výměník je zásadní pro udržení hladkého chodu celého systému tepelného čerpadla. Zatímco všechny výměníky tepelných čerpadel mají podobnou základní konstrukci, špičková tepelná čerpadla potřebují ty nejlepší možné výměníky tepla. Pojďme se ponořit do toho, jak tepelné výměníky fungují, jejich design, vhodnost a další důležité aspekty.
Co je tepelný výměník?
Výměník tepla je zařízení, které se zabývá základními aspekty procesu tepelné energie. Funguje na principech termodynamiky a umožňuje přenos tepla mezi kapalinami s různými vlastnostmi. Existuje spektrum konstrukcí výměníků tepla, od konvenčních až po moderní inovace.
Specifické konstrukční prvky jsou ovlivněny různými aplikacemi, jako jsou průmyslové zpracovatelské závody. Výměníky tepla získaly široké přijetíHVAC systémydíky jejich účinné regulaci teploty a hospodárnosti. Jejich využití vchladicí systémyje také široce přijímán.
Jak probíhá výměna tepla?
Principy tepelné dynamiky řídí přenos tepla uvnitř zařízení. Teplo se přirozeně přesouvá z oblastí s vysokou teplotou do oblastí s nižší teplotou. Systémy tepelných čerpadel primárně přenášejí teplo ze zdroje tepla do chladiče a fungují na principu pohybu tepla spíše než jeho vytváření.
Různé způsoby přenosu tepla zajišťují, že proces probíhá efektivně v chladicí kapalině. Výměník tepla není jedna jednotka, ale spíše kombinace cívek, desek, trubek a dalších součástí, které spolupracují za účelem usnadnění výměny tepla. Pojďme se ponořit hlouběji:
●Vedení- Jedná se o přenos tepla mezi molekulami s různou kinetickou energií. Když se molekuly srazí, ty s vyšší energií předávají teplo těm s nižší energií. Výměníky tepla využívají stěny, které fungují jako bariéry mezi tekutinami a usnadňují vedení. Fungují na základě Fourierova zákona vedení tepla a pokračují, dokud není dosaženo tepelné rovnováhy.
●Proudění -Tento proces se řídí Newtonovým zákonem chlazení a zahrnuje přenos tepelné energie, když se molekuly pohybují po stěnách výměníku tepla. Zahřáté molekuly expandují a stoupají kvůli své nižší hustotě a při pohybu předávají teplo chladnějším molekulám. Tento nepřetržitý proces vytváří konvekční proud.
●Tepelné záření-Při tomto procesu je elektromagnetická energie vyzařována z povrchu s vysokou teplotou. Na rozdíl od kondukce a konvekce nevyžaduje záření přenosové médium a proudí volně.
Typy výměníků tepla
Různé druhy výměníků tepla plní různé funkce, přičemž typ nepřímého kontaktu je jednou kategorií. Tyto výměníky tepla využívají desky a trubky jako přepážky, které zajišťují, že se použité tekutiny během procesu výměny tepla nemíchají.
Stěny trubek nebo desek jsou obvykle konstruovány z kovu a jsou klíčovými součástmi. Nepřímé výměníky tepla lze dále rozdělit na:
●Deskové výměníky tepla- Tato zařízení se skládají z tenkých desek těsně spojených dohromady, což umožňuje oddělený průtok tekutiny. Obvykle využívají konfiguraci protiproudého toku a nabízejí možnosti přizpůsobení, jako jsou polštářové nebo talířové žebra.
●Plášťové a trubkové výměníky tepla- Tento typ obsahuje více trubek umístěných ve větším válcovém krytu. Trubky jsou izolované, přičemž tekutiny proudí uvnitř a na vnějším povrchu trubek výměníku tepla. Plášťové a trubkové výměníky tepla podporují konfiguraci protiproudého i souběžného proudění a jsou kompatibilní s jednofázovými i dvoufázovými kapalinami.
Jak funguje výměník tepla?
Jak tepelné výměníky fungují
Výměníky tepla jsou nástroje navržené tak, aby umožňovaly přenos tepla mezi molekulami tekutiny o různých teplotách. Výměníky tepla pro klimatizaci jsou kompatibilní s rozmanitou řadou typů kapalin kategorizovaných jako procesní kapalina nebo užitková kapalina.
Chladivo je běžně používaná kapalina v moderních tepelných čerpadlech, která jsou životně důležitými součástmi v různých průmyslových odvětvích pro vytápění i chlazení.
Fungování výměníků tepla v systémech HVAC
HVAC systémy primárně využívají prostor pro výměnu tepelné energie. Výměník tepla v systémech HVAC funguje výměnou tepla a studeného vzduchu. Problémy s výměníky tepla mohou významně ovlivnit celkový výkon systému HVAC.
Špatně fungující výměník tepla neusnadňuje proces výměny tepla, což vede k nepohodlí a zhoršené kvalitě vzduchu v budově.
