Теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла из одного места в другое. Их функция состоит в извлечении тепла из жидкости, такой как горячая вода или пар, и направлении его к другой, например, холодной воде или воздуху. Этот процесс, при котором тепло передается от одной жидкости к другой, называется Теплообмен. Поскольку теплообменники применяются во многих местах, таких как заводы, электростанции или даже наши дома, они становятся очень важными. Без них, как бы мы управляли теплом в этих системах?
Чтобы иметь четкое представление о механизме работы теплообменников, объясняются некоторые аспекты того, как работает передача тепла. Тепло — это форма энергии, которая передается от горячих объектов к холодным. Когда вы, например, касаетесь горячей плиты, тепло передается от плиты к вашей руке, из-за чего возникает ощущение тепла. Вот хороший повод быть осторожным с горячими поверхностями. Существует три механизма передачи тепла: проводимость, конвекция и излучение.
Конвекция происходит, когда тепло уносится движущимися жидкостями, такими как воздух и вода. Это очень значимый механизм передачи тепла в случае различных типов устройств, таких как теплообменники. Например, горячая вода течет через теплообменник и посредством конвекции передает свое тепло холодной воде, которая также течет через теплообменник.
Это процесс передачи тепла, называемый излучением, который происходит без всякого прямого контакта между объектами. Например, рассмотрите, как Земля нагревается Солнцем простым способом. Это потому, что тепло от Солнца проходит через космическое пространство — но поскольку в вакууме нет молекул, оно согревает нашу планету, не касаясь нас.
Теплообменники замечательны тем, что они могут помогать экономить энергию. Они извлекают тепло из горячей жидкости и затем передают его в холодную, делая это без потери энергии. В процессной печи - это очень очевидно и широко используется, но с использованием теплообменника можно сэкономить около 25 до 35% энергии; например, завод, который нагревает воду, проходящую через несколько этапов/уровней на том же предприятии, теперь, поскольку первый этап горячий, возможна альтернатива четвертому холодному уровню, таким образом можно избежать необходимости дополнительного нагревателя. Таким образом, тепловая энергия не пропадает зря, что приводит к значительной экономии ежемесячных счетов.
Разница температур между двумя жидкостями играет важную роль в передаче тепла. Больше тепла передается при большей разнице температур. Именно поэтому важно проектировать теплообменник, учитывая правильную разницу температур. Это важный фактор для инженеров, чтобы обеспечить эффективную работу теплообменника.
Особенно интересным дизайном является микроканальный теплообменник. Другой способ описания этих теплообменников заключается в том, что они выглядят как маленькие каналы, шириной всего несколько миллиметров. Эти маленькие каналы могут обеспечивать хорошую тепловую производительность в очень малом объеме благодаря высокому соотношению площади к объему. Это делает их идеальными кандидатами для такого типа теплообмена.