Czym jest wymiennik ciepła?

W ogólnym ujęciu wymienniki ciepła to nic innego jak urządzenia pozwalające na wymianę ciepła pomiędzy danymi mediami, którymi mogą być ciecze lub gazy. Do wymienników ciepła zalicza się parowniki i skraplacze. W nowoczesnych aplikacjach przemysłowych zastosowanie znajdują wymienniki ciepła o zróżnicowanej konstrukcji, wszystkie jednak działają na podobnej zasadzie. Natomiast budowa wymiennika ciepła zależy przede wszystkim od sposobu przepływu ciepła, który kategoryzowany jest jako kontaktowy i bezkontaktowy (np. fluidyzacja).

Ponadto konstrukcja i materiały, z jakich wykonane są wymienniki ciepła, muszą być dostosowane pod względem wytrzymałości i swoich właściwości, do użytego w danym urządzeniu czynnika chłodniczego, którym może być np. freon, amoniak lub CO2. W ten sposób rozróżnia się np. wymiennik ciepła freonowy czy wymienniki ciepła amoniakalne. Jak przebiega sam proces wymiany ciepła w wymiennikach?

Wymiennik ciepła – zasada działania

Podstawą działania wymiennika ciepła w urządzaniach chłodniczych są zjawiska konwekcji i przewodzenia, które umożliwiają wymianę ciepła pomiędzy cieczami i gazami. Wymiana ta może przebiegać w różny sposób, zależny już od wcześniej wspomnianego rodzaju przepływu ciepła, który może być kontaktowy – kiedy dochodzi do bezpośredniego kontaktu czynników lub bezkontaktowy, kiedy czynniki są od siebie oddzielone. Ponadto wymienniki ciepła mogą działać w różnych układach strumieni:

  • współprądowych
  • przeciwprądowych
  • krzyżowych
  • złożonych

Skoro temat działania wymienników ciepła został nieco przybliżony, to warto przejść do tego, jakie są ich rodzaje.

Wymienniki ciepła – rodzaje i zastosowanie

Rodzaje wymienników ciepła dzielą się głównie pod kątem typu ich konstrukcji oraz materiałów użytych do ich produkcji. W przypadku materiałów, z jakich budowane są wymienniki ciepła, pod uwagę brane są parametry fizyczne i właściwości chemiczne czynników użytych w danej aplikacji przemysłowej. Zalicza się do nich przede wszystkim stopień agresywności czynnika, jego toksyczność, a także gęstość, temperatura czy ciśnienie robocze.

Pod względem konstrukcji rozróżnia się natomiast:

  • wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe
  • wymienniki ciepła płytowe
  • wymienniki ciepła spiralne

Wymienniki ciepła znajdują zastosowanie zarówno w chłodzeniu, jak i ogrzewaniu. Są one podstawowym elementem chłodziarek, zamrażarek czy klimatyzacji. Używane są w pompach ciepła, zwiększając skutecznie efektywność instalacji grzewczych. Ponadto jednak są szeroko stosowane przemyśle, stanowiąc nieodłączny element instalacji chłodniczych.