Wymiennik ciepła i zasady jego działania

3553 Wyświetlenia 6 Lubię
Wysłany dnia: 2023-08-18
 

✅ Wymiennik ciepła - zasada działania. Jak działa to urządzenie?

Jeśli chcesz dowiedzieć się, jak działa wymiennik ciepła, do czego służy, poznać zasadę działa wymienników ciepła - zapraszamy do lektury poniższego artykułu. Wymiennik ciepła to urządzenie, które umożliwia efektywną wymianę ciepła między dwoma substancjami o różnej temperaturze. Jest to szczególnie przydatne w systemach centralnego ogrzewania, gdzie ciepło przekazywane jest z grzejników do powietrza w pomieszczeniu. Dzięki wymiennikowi ciepła możliwe jest osiągnięcie optymalnej temperatury w każdym pomieszczeniu, czasem nawet zmniejszenie zużycia energii, co przekłada się na oszczędności. Dowiedz się więcej i sprawdź, jak działa płytowy wymiennik ciepła do kotła CO lub innych zastosowań.

Teoria przewodnictwa cieplnego w wymienniku ciepła - główna zasada działania

Przepływ energii w wymienniku ciepła opiera się na prawach fizyki. Główną zasadą działania, na której opiera swoje funkcjonowanie każdy wymiennik ciepła, jest fakt, że ciepło zawsze przepływa od cieplejszego medium do zimniejszego. Aby doszło do przepływu ciepła i ustalenia równowagi w systemie, konieczna jest różnica temperatur między dwoma mediami. 

Jak działają wymienniki ciepła?

Jak działają wymienniki ciepła? W rzeczywistości ich praca jest niezwykle prosta:

✅ Płyn, czyli ciecz lub gaz o wyższej temperaturze oddaje swoje ciepło do płynu o niższej temperaturze. Ten proces ma na celu wyrównanie temperatur i utrzymanie stabilnej temperatury w systemie wymiany ciepła. Transport ciepła w dowolnym wymienniku odbywa się poprzez przekazanie energii wewnętrznej z jednego materiału do drugiego za pomocą przewodzenia. Tak naprawdę zasada działania wymiennika ciepła opiera się więc o proste prawa fizyki, które każdy z nas rozumie, nawet jeśli wiemy jak je książkowo nazwać.

Zasada działania dowolnego wymiennika ciepła

Wymiennik ciepła to urządzenie, którego zadaniem jest transfer ciepła z jednego medium do drugiego. Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje wymienników ciepła:

  • bezpośrednie - w których zarówno jedno, jak i drugie medium mają ze sobą kontakt (np. przemysłowa chłodnia kominowa, w której woda chłodzona jest w wyniku bezpośredniego kontaktu z powietrzem),
  • pośrednie - w których wymiana ciepła pomiędzy mediami ma miejsce bez ich bezpośredniego kontaktu (media są oddzielone od siebie np. metalową płytą - tak jak w płytowym wymienniku ciepła).

Podstawową zasadą działania wymiennika ciepła pozostaje jednak przekaz cieplny z jednego medium do drugiego - bez mieszania się (co ważne). W kolejnych paragrafach odpowiemy na pytanie czym jest, do czego służy oraz jak działa płytowy wymiennik ciepła.

Płytowy wymiennik ciepła - czym jest to urządzenie?

Płytowy wymiennik ciepła to urządzenie, które umożliwia efektywną wymianę ciepła między płynami o różnej temperaturze. Działanie tego urządzenia opiera się na procesach konwekcji i przewodzenia ciepła. Składa się z serii cienkich płyt, z których każda ma specjalnie zaprojektowaną strukturę. Ścianki tych płyt są lutowane (z wykorzystaniem miedzianych lutów o doskonałym przewodnictwie cieplnym) lub skręcane razem, tworząc kanały, przez które przepływają płyny. Wymiennik płytowy jest wykonany z wysokiej jakości stali nierdzewnej 316L, która zapewnia trwałość i odporność na korozję. Dzięki swojej konstrukcji i zastosowaniu odpowiednich materiałów płytowy wymiennik ciepła jest niezawodnym narzędziem do skutecznego transferu energii termicznej. 

Płytowy wymiennik ciepła - zasada działania 

Płytowy wymiennik ciepła jest urządzeniem stosowanym w układach grzewczych i chłodniczych, umożliwiającym efektywną wymianę ciepła pomiędzy dwoma płynami. Zasada działania płytowego wymiennika ciepła opiera się na przeprowadzaniu jednego płynu przez kanaliki wewnątrz płyt wymiennika, podczas gdy drugi płyn przepływa po drugiej stronie płyt. W ten sposób dochodzi do transferu ciepła pomiędzy płynami, co umożliwia ogrzewanie lub chłodzenie medium w danym systemie.

Płytowy wymiennik ciepła jest wydajnym rozwiązaniem, ponieważ ma dużą powierzchnię wymiany ciepła w stosunku do swojej objętości. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie znaczących oszczędności energii. Ponadto płytowy wymiennik ciepła umożliwia zwiększenie efektywności pracy układu grzewczo-chłodniczego poprzez optymalizację procesu wymiany ciepła. Warto zaznaczyć, że konstrukcja płytowa pozwala na łatwe dostosowanie wymiennika do konkretnych potrzeb użytkownika, takich jak przepływ płynów czy parametry cieplne. Dzięki temu płytowe wymienniki ciepła są wszechstronnym rozwiązaniem, które znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł chemiczny, spożywczy czy energetyczny.

Ponadto wymienniki płytowe mogą być z powodzeniem stosowane zarówno w instalacjach grzewczych, jak i chłodniczych. Wnioski płynące z badań i doświadczeń wskazują, że płytowe wymienniki ciepła są skutecznym sposobem na optymalizację procesów energetycznych, opartych na wymianie ciepła. Dzięki ich zaletom możliwe jest nie tylko oszczędzanie ciepła i energii, ale również poprawa wydajności oraz minimalizacja strat cieplnych. 

Rodzaje płytowych wymienników ciepła - zasada działania w zależności od zastosowania

Płytowe wymienniki ciepła są często stosowane do łączenia kotłów gazowych z instalacją CO. Są one szczególnie popularne w przypadku kotłów kondensacyjnych, których działanie opiera się na wykorzystaniu skroplin powstałych podczas spalania gazu. Płytowe wymienniki ciepła, takie jak:

 pozwalają efektywnie przekazywać ciepło z paleniska do wody zasilającej instalację CO. 

Płytowe wymienniki ciepła są również idealnym rozwiązaniem we wszystkich budynkach wyposażonych w kocioł CO na paliwo stałe, takie jak węgiel, pellet lub drewno. Dzięki swojej konstrukcji zapewniają skuteczną wymianę ciepła powstałą w wyniku spalania paliw stałych, co gwarantuje bezpieczeństwo instalacji i oszczędność energii. Płytowy wymiennik ciepła połączony z kotłem na paliwo stałe odprowadza nadmiar ciepłej wody z kotła, dzięki czemu nie dochodzi do przegrzania instalacji. 

  • Płytowe wymienniki ciepła do pomp ciepła

Wymienniki ciepła w przypadku pomp ciepła stosowane są w celu podzielenia instalacji hydraulicznej na dwa obiegi (glikolowy i wodny), dzięki czemu nie ma konieczności stosowania glikolu (zabezpieczającego instalację przed zamarzaniem) w całej instalacji. Takie rozwiązanie skutkuje znaczącym obniżeniem kosztów. Teoretycznie możliwe jest także oddzielenie instalacji pompy ciepła wypełnionej wodą, choć w praktyce jest to rozwiązanie rzadziej stosowane. Urządzenie to jednak nie gwarantuje jedynie niemieszania się mediów z 2 układów - ale dzieli układ na 2 mniejsze sub-jednostki, które są lepszym środowiskiem hydraulicznym, z lepszym balansem ciśnienia, temperatur i gwarantują lepsze środowisko dla pomp obiegowych. W krótkich słowach, taka instalacja pracuje zdecydowanie sprawniej.

Warto zaznaczyć, że instalacja pompy ciepła wymaga stosowania większego płytowego wymiennika ciepła niż w przypadku klasycznego kotła CO. Większy rozmiar wymiennika skutkuje zwiększeniem efektywności wymiany ciepła, dzięki czemu możliwe jest przekazywanie większej ilości energii cieplnej z jednego medium do drugiego. Dzięki temu pompa ciepła może skutecznie wykorzystywać energię odnawialną, taką jak energia z gruntu, aby zapewnić odpowiednie ogrzewanie lub chłodzenie pomieszczeń. Dobór wymiennika do pompy ciepła jest wymagający i zdecydowanie warto skonsultować go z fachowcami, gdyż wymaga zdecydowanie większej powierzchni płyt w porównaniu z doborem do kotłów czy kominków o zbliżonej mocy nominalnej w kW.

W tym zastosowaniu sprawdzają się np. wymienniki ciepła Nordic Tec Ba-60-50, Ba-60-60 czy Ba-32-90.

Płytowe wymienniki ciepła są idealnym rozwiązaniem dla kominków pracujących w układzie otwartym. Dzięki nim można efektywnie wykorzystać ciepło generowane przez kominek, ogrzewając np. pomieszczenia lub wodę użytkową. Płytowe wymienniki ciepła są łatwe w montażu i obsłudze, zapewniając wysoką efektywność i oszczędność energii. 

Płytowe wymienniki ciepła są niezbędne do oddzielenia kotła elektrycznego od instalacji. Dzięki nim możliwe jest dokładne przekazywanie energii cieplnej do wody. Wymienniki te składają się z płyt wykonanych z wysokiej jakości materiałów, które umożliwiają efektywny transport ciepła. Dzięki temu kotły elektryczne stają się bardziej wydajne i ekonomiczne, co przekłada się na oszczędność energii i kosztów eksploatacji. 

Płytowe wymienniki ciepła są również niezwykle przydatne w domowej produkcji piwa podczas chłodzenia brzeczki piwnej. Im większy wymiennik, tym krócej trwa proces chłodzenia, ponieważ większa powierzchnia wymiany ciepła pozwala na szybsze oddawanie energii. Dlatego stosowanie płytowych wymienników ciepła jest doskonałym rozwiązaniem dla piwowarów domowych, którzy chcą skrócić czas chłodzenia i poprawić wydajność procesu.

________

Aktualizacja: listopad 2024

 
Opublikowany w: Wymienniki ciepła i wszystko z nimi związane

Zostaw komentarz

Kod bezpieczeństwa