Izmjenjivač topline

Izmjenjivač topline je naprava namijenjena prelazu topline s jednog medija na drugi, a može biti izveden da se medije dodiruju, ili da su odvojeni pregradom koja spriječava njihov izravni kontakt. Njihova je upotreba vrlo rasprostranjena, od kućnih grijača i hladnjaka, automobilskih rashladnika, industrijskih izmjenjivača,... Može se reći da nema segmenta života u kojem ne srećemo izmjenjivače topline.

Strujanje u izmjenjivačima

Protustrujni (A) i paralelni (B) tok

Izmjenjivači topline se mogu podijeliti na više načina. Jedan od načina je prema namjeni gdje ih dijelimo na:

rashladnike

grijače

Kako samo ime govori, rashladnici hlade medij, ponekad služe i kao kondenzatori,a grijači služe za zagrijavanje, a ponekad služe i kao isparivači.

Izmjenjivači topline se mogu podijeliti prema strujanju u njima. Po tome poznamo tri tipa izmjenjivača:

izmjenjivači s paralelnim tokom fluida

izmjenjivači s protustrujnim tokom

izmjenjivači s kombiniranim strujanjem

Izmjenjivači topline, kao i sve naprave se izrađuju da bi bili što ekonomičniji. Kod izmjenjivača topline to znači da imaju što veću površinu izmjene topline smještenu u što manji volumen, te što veći koeficijent prijelaza topline. Kako razne vrste strujanja imaju različite koeficijente prijelaza topline, izmjenjivačima se često ugrađuju umeci koji usmjeruju tok fluida kroz njih ili da bi stvorili ili pospješili turbulenciju.

Ukupna toplina koja se u izmjenjivaču topline izmjenjuje ovisi o nekoliko čimbenika, a računa se po formuli za prijelaz topline:

$Q = K \times\ A \times\Delta t\,$

Iz gornje formule možemo izvesti površinu na kojoj se izmjenjuje toplina:

$A = \frac{Q}{K\times\Delta t}$ (m2)

gdje su :

K - koeficijent prijelaza topline

A - površina prijelaza topline

Q - izmjenjena toplina

$\delta t$ - temperaturni pad

Za proračun prijelaza topline u izmjenjivačima topline potrebno je poznavati koeficijent, vrste materijala izmjenjivača, kao i srednje temperature medija koji će izmjenjivati toplinu.

Koeficijent prijelaza topline sa jednog medija na drugi se općenito računa po formuli:

$K = \cfrac{1}{\cfrac{1}{\alpha_1}+ \cfrac{1}{\alpha_2}+ \cfrac{\lambda}{\delta} }$

gdje su:

$\alpha \,$- koeficijent prijelaza topline s medija na stijenku

$\lambda \,$- koeficijent toplinske provodljivosti stijenke

$\delta \,$- debljina stijenke izmjenjivača

• 

  Slika 1: Cijevni izmjenjivač, obostrano jednoprolazni, paralelnog toka

• 

  Slika 2: Cijevni izmjenjivač, dvoprolazni unutra, jednoprolazni van cijevi, kombinirani tok

• 

  Slika 3: Cijevni izmjenjivač, obostrano dvoprolazni, protustrujnog toka

Vidi članke

• Rashladnik
• Proračun rashladnika
• Brodski rashladnici
• Parni kondenzator
• Koeficijent prijelaza toplineIzmjenjivači topline