Warmteomvormers zijn apparaatjes ontworpen om warmte van de ene plaats naar de andere te transfereren. Hun functie is om warmte uit een vloeistof zoals heet water of stoom te extraheren en het naar een andere zoals koud water of lucht te leiden. Dit proces waarbij de warmte wordt overgedragen van de ene vloeistof naar de andere wordt warmteoverdracht genoemd. Aangezien warmteomvormers worden toegepast op veel plaatsen zoals fabrieken, elektriciteitscentrales of zelfs onze huizen, worden ze erg belangrijk. Zonder hen, hoe zouden we warmte in deze systemen beheren?
Om een duidelijk beeld te krijgen van de werking achter warmtewisselaars, wordt kort uitgelegd hoe warmteoverdracht werkt. Warmte is een vorm van energie die stroomt van hete naar koude objecten. Wanneer je bijvoorbeeld een hete kachel aanraakt, wordt warmte overgedragen van de kachel naar je hand, wat het gevoel van warmte veroorzaakt. Hier is een goede reden om uit te kijken voor hete oppervlakken. Er zijn drie mechanismen voor de beweging van warmte: geleiding, conventie en straling.
Convectie treedt op wanneer warmte wordt meegenomen door bewegende vloeistoffen zoals lucht en water. Het is een zeer belangrijke warmtetransfermethode in het geval van verschillende soorten apparaten zoals warmtewisselaars. Als voorbeeld stroomt heet water door een warmtewisselaar en geeft door conventie zijn warmte af aan het koude water dat ook door de wisselaar stroomt.
Het is een warmtetransferproces genaamd straling, dat plaatsvindt zonder enige directe contact tussen de objecten. Als voorbeeld kun je overwegen hoe de Aarde wordt verwarmd door de zon op een eenvoudige manier. Dit komt doordat de warmte van de zon door de ruimte reist - maar omdat er geen moleculen in een vacuüm zijn, verwarmt het onze planeet zonder ons daadwerkelijk te raken.
Warmte-exchangers zijn prachtig omdat ze helpen om energie te besparen. Ze halen warmte uit een hete vloeistof en brengen deze over naar een koude vloeistof, zonder energieverlies. In een procesoven - Het is erg duidelijk en breed gebruikt, maar met behulp van een warmte-exchanger kun je ongeveer 25 tot 35% energie besparen; bijvoorbeeld een fabriek die water verwarmt dat door verschillende stappen/levels gaat in dezelfde installatie, nu omdat het heet in de eerste stap, kan de mogelijkheid voor een koude vierde stap worden overwogen, zodat een extra verwarmer niet nodig is. Op deze manier wordt er geen warmte-energie verspild, wat leidt tot aanzienlijke besparingen op je maandelijkse rekeningen.
Het temperatuursverschil tussen de twee vloeistoffen speelt een belangrijke rol in de warmte-overdracht. Meer warmte wordt overgedragen bij een groter temperatuursverschil. Daarom is het belangrijk om een warmte-exchanger te ontwerpen met het juiste temperatuursverschil in gedachten. Dit is een belangrijke overweging voor ingenieurs om te waarborgen dat de warmte-exchanger effectief functioneert.
Een bijzonder intrigerend ontwerp is de microkanaalwarmteomvormer. Een andere manier om naar deze warmteomvormers te verwijzen is dat ze eruitzien als tiny kanaaltjes, slechts een paar millimeter breed. Deze kleine kanalen kunnen dankzij het hoge oppervlakte-volumeverhouding een goede thermische prestatie leveren in een zeer klein volume. Dat maakt ze ideaal geschikt voor dit soort warmtewisseling.