Теплові обмінники - це апарати, призначені для передачі тепла з одного місця в інше. Їх функція полягає в витягуванні тепла з рідини, такої як гаряча вода або пар, і напрямленні його до іншої, наприклад, холодної води або повітря. Процес, за допомогою якого тепло передається від однієї рідини до іншої, називається Тепловим Обміном. Оскільки теплові обмінники застосовуються у багатьох місцях, таких як заводи, електростанції або навіть наші будинки, вони стають дуже важливими. Без них, як би ми керували теплом у цих системах?
Щоб мати чітке уявлення про механізм функціонування теплообмінників, пояснюється декілька аспектів про те, як працює передача тепла. Тепло - це форма енергії, яка пересувається від гарячих об'єктів до холодних. Коли ви дотикаєтеся до гарячої плитки, наприклад, тепло передається від плитки до вашої долоні, через що вона відчувається як тепла. Ось добра причина бути обережним з гарячими поверхнями. Існує три механізми руху тепла - провідність, конвекція і радіація.
Конвекція відбувається, коли тепло переноситься рухомими рідинами, такими як повітря і вода. Це дуже значущий механізм передачі тепла у випадку різних типів пристроїв, таких як теплообмінники. Наприклад, гаряча вода тече через теплообмінник і за допомогою конвекції віддає своє тепло холодній воді, яка також тече через теплообмінник.
Це процес передачі тепла, який називається радіацією, і він відбувається без будь-якого прямого контакту між об'єктами. Наприклад, розгляньте, як Земля нагрівається сонцем у простий спосіб. Це тому, що тепло від сонця подорожує через простір — але оскільки немає молекул у вакуумі, воно нагріває нашу планету, не торкаючись нас.
Мінячі тепла чудові тим, що вони допомагають економити енергію. Вони витягують тепло з гарячої рідини і потім пересилають його для потоку в якійсь холодній, роблячи це без втрат енергії. У процесній печі - це дуже очевидно і широко використовується, але за допомогою міняча тепла можна зекономити приблизно 25 до 35% енергії; наприклад, завод, який гріє воду, яка проходить кілька етапів/рівнів у тому самому цеху, тепер, оскільки перший етап є гарячим, можливо альтернативний четвертий холодний рівень, отже, можна уникнути додаткової функції грілки. Таким чином, немає втраченого теплового енергогену, що призводить до значних збережень на ваших місячних рахунках.
Різниця температури між двома рідинами грає важливу роль у передачі тепла. Більше тепла передається при більшій різниці температур. Саме тому важливо проектувати мінячі тепла, враховуючи правильну різницю температур. Це важлива уява для інженерів, щоб забезпечити ефективне функціонування міняча тепла.
Особливо цікавий дизайн - це микроканальний тепловий обмінник. Інший спосіб опису цих теплових обмінників полягає в тому, що вони виглядають як маленькі канали, лише кілька міліметрів ширини. Ці маленькі канали здатні забезпечувати хорошу теплову продуктивність у дуже малому об'ємі завдяки високому співвідношенню площі до об'єму. Це робить їх ідеальними кандидатами для такого виду теплового обміну.