Wymiennik ciepła rurowy - wszystko, co warto wiedzieć

1679 Wyświetlenia 5 Lubię
Wysłany dnia: 2023-08-22
 

✅ Wszystko co należy wiedzieć o wymiennikach ciepła rurowych, nazywanych także płszczowo-rurowymi - a potocznie: basenowymi

Wymiennik ciepła rurowy, znany również jako płaszczowo-rurowy, jest nieodłącznym elementem procesów wymiany ciepła w przemyśle, ale nie tylko. Składa się z rur, które umożliwiają przepływ substancji, oraz osłon zewnętrznych, tworzących płaszcz. Dzięki temu rozwiązaniu energia termiczna przekazywana jest między dwoma różnymi substancjami. Wymiennik rurowy znajduje szerokie zastosowanie w różnych branżach, takich jak przemysł chemiczny, energetyka czy produkcja żywności. Wydajność zarówno produkcji, jak i bezpieczeństwo procesów zależą często od prawidłowego działania wymiennika rurowego ciepła. Dlatego warto poznać jego zasady działania oraz korzyści, jakie może przynieść w przemyśle. Ważnym zagadnieniem są również jego przewagi nad tradycyjnymi wymiennikami płytowymi w zakresie niskich strat ciśnień. Dlatego też często stosowane są również np. do ogrzewania basenów. Wszystkiego dowiedz się z poniższego artykułu.

Do czego służy rurowy wymiennik ciepła?

Rurowy wymiennik ciepła służy do efektywnej wymiany ciepła między płynami o różnych temperaturach. Jest to urządzenie składające się z rur, przez które przepływają dwa niezależne strumienie płynów. Jeden strumień jest o wyższej temperaturze, a drugi o niższej. Wymiana ciepła odbywa się poprzez przewodzenie i przepływ ciepła między tymi płynami. Jakie to media przepływają przez rurki wymiennika? To już zależy od potrzeby i od konkretnego zastosowania.

Rurowy wymiennik ciepła może być stosowany w różnych branżach, takich jak przemysł chemiczny, energetyka czy przemysł spożywczy, np. w pasteryzacji mleka, soków itp. Jest wykorzystywany do chłodzenia, nagrzewania lub odzyskiwania ciepła. Dzięki temu urządzeniu możliwa jest optymalizacja procesów termicznych i zwiększenie efektywności energetycznej w wielu aplikacjach przemysłowych, o czym bardziej szczegółowo piszemy w kolejnym paragrafie.

Wymiennik płaszczowo-rurowy - zastosowanie w przemyśle i nie tylko

✅ Do czego stosuje się wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe?

Wymiennik płaszczowo-rurowy to urządzenie, które znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu. Jednym z głównych obszarów, gdzie jest niezbędny, jest przemysł chemiczny. Wymienniki tego typu są stosowane do:

  • regulacji temperatury podczas reakcji chemicznych,
  • destylacji (oddzielania substancji od siebie dzięki różnicy w temperaturze ich wrzenia),
  • konwersji fazowej (zmiany stanu skupienia),
  • suszenia substancji chemicznych,
  • odzyskiwania energii powstającej w procesach chemicznych.

Kolejnym sektorem, w którym wykorzystuje się te urządzenia, jest przemysł spożywczy. Wymienniki płaszczowo-rurowe pomagają w następujących procesach:

  • pasteryzacja,
  • chłodzenie i grzanie produktów,
  • krystalizacja (np. cukru lub czekolady),
  • odparowywanie i koncentracja (np. soków owocowych, mleka),
  • odzyskiwanie energii cieplnej z produktów ubocznych powstających podczas procesów produkcyjnych.

Ponadto, wymienniki płaszczowo-rurowe są niezastąpione w przemyśle naftowo-gazowym. Służą do skutecznego kondensowania i odparowywania substancji takich jak ropa naftowa lub gaz ziemny. Ten proces jest nieodzowny w wydobyciu, przetwarzaniu i transportowaniu tych surowców.

Dzięki różnym zastosowaniom, wymienniki płaszczowo-rurowe odgrywają kluczową rolę w efektywnym funkcjonowaniu wielu gałęzi przemysłu. Warto również wspomnieć o nieprzemysłowym wykorzystaniu wymienników rurowych. Urządzenia te doskonale sprawdzają się również do podgrzewania wody w basenach. 

Wymiennik ciepła rurowy - konstrukcja 

✅ Jak zbudowany jest wymiennik ciepła rurowy?

Wymiennik ciepła rurowy to urządzenie stosowane do przekazywania ciepła między dwoma płynami. Składa się z cylindrycznego płaszcza z umieszczonymi w nim rurami o cienkich ściankach. Ta konstrukcja zapewnia większą powierzchnię wymiany ciepła, co przyczynia się do bardziej efektywnej transmisji energii cieplnej między płynami. Wymienniki ciepła rurowe są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, takich jak przemysł chemiczny, przemysł spożywczy czy energetyka. Mogą być wykorzystywane do ogrzewania, chłodzenia lub rekuperacji ciepła. Dzięki swojej budowie i właściwościom, wymienniki ciepła rurowe są niezwykle skutecznym i popularnym rozwiązaniem umożliwiającym kontrolę temperatury mediów płynnych w różnego rodzaju procesach technologicznych. Poniżej znajduje się opis poszczególnych elementów konstrukcyjnych wymiennika rurowego.

Rurki w płaszczowo-rurowym wymienniku ciepła

Rurki w płaszczowo-rurowym wymienniku ciepła są kluczowym elementem w procesie wymiany ciepła. Konstrukcja rurek zależy od warunków pracy, dlatego różne materiały są wykorzystywane do ich produkcji. Stal jest powszechnie stosowana ze względu na swoją trwałość i odporność na korozję. Stopy niklu są wykorzystywane w przypadku agresywnych warunków chemicznych. Stopy miedzi są preferowane ze względu na swoją wysoką przewodność cieplną. Natomiast stopy tytanu są wykorzystywane w przypadku wymagających warunków pracy, gdzie ważna jest wytrzymałość mechaniczna i odporność na wysokie temperatury. Dzięki różnym materiałom zastosowanym w rurkach możliwe jest optymalne działanie wymiennika ciepła w różnych warunkach.

Płaszcz rurowego wymiennika ciepła

Płaszcz rurowego wymiennika ciepła jest elementem o kształcie cylindrycznym, który otacza rurki, tworząc komorę. Dzięki przepływowi mediów uruchamia się wymiana ciepła. Sama struktura płaszcza, czasem w połączeniu z przegrodami pozwala na lepsze mieszanie mediów i przyspiesza proces wymiany ciepła. Dodatkowo wymienniki rurowe zmniejszają ryzyko powstawania nagromadzenia osadów i zakamienień, co przekłada się na dłuższą żywotność urządzenia - w tym zyskując główną przewagę nad wymiennikami płytowymi. Płaszcz rurowego wymiennika ciepła jest niezwykle istotnym elementem w procesie efektywnej wymiany ciepła. 

Króćce w rurowym wymienniku ciepła

Króćce w rurowym wymienniku ciepła to krótkie podejścia, które łączą płaszcz lub głowice z rurami. Przez króćce wlotowe medium dostarczane jest do wymiennika. Przez króćce wylotowe medium wydostaje się z wymiennika rurowego.

Wymiennik rurowy ciepła - zasada działania, przykład

Wymiennik rurowy ciepła jest urządzeniem służącym do efektywnego transferu ciepła pomiędzy dwoma różnymi medium bez ich bezpośredniego kontaktu i mieszania się. W naszym przykładzie posłużymy się bardzo typowym przypadkiem, który często występuje w przemyśle.

W procesie produkcyjnym olej mineralny przekracza dopuszczalną temperaturę. Chcąc go schłodzić, można skorzystać z wymiennika - np. rurowego wymiennika ciepła. Cieczą chłodzącą w tym przypadku może być zimna woda, która przepływa przez rury wymiennika ciepła. Z kolei rozgrzany olej krąży w drugim obiegu (płaszczowym) - po zewnętrznej stronie rur. Gorący olej, krążąc przez wymiennik ciepła, oddaje ciepło poprzez powierzchnię rur do wody o niższej temperaturze. Przegrody znajdujące się w wymienniku rurowym skutkują zwiększeniem burzliwości przepływu płynu, a co za tym idzie, również zwiększeniem efektywność wymiany ciepła.

Przewagi wymienników ciepła rurowych nad płytowymi

✅☑️ Czy wymienniki rurowe są lepsze niż płytowe? Jakie są ich przewagi na wymiennikami płytowymi?

Wymienniki płaszczowo-rurowe nie koniecznie muszą być lepsze od płytowych w każdym zastosowaniu. Są to urządzenia o nieco innej budowie - toteż mają inną specyfikę parametrową niż modele tradycyjne płytowe. Powierzchnia wymiany ciepła w wymienniku rurowym posiada jednak mniejszy współczynnik przekazu cieplnego niż w przypadku modeli płytowych - co oznacza, że aby uzyskać tą samą wydajność co odpowiednik płytowy - model rurowy wymaga większych gabarytów.

Nie mniej - wymienniki płytowe charakteryzują się większymi oporami na przepływach (większe są straty ciśnienia medium przepływającego przez jego kanały. To nie dyskwalifikuje ich z używania w domowych instalacjach grzewczych, ale już w wielu instalacjach przemysłowych właśnie z tego powodu wymienniki ciepła rurowe będą po prostu lepszym, choć nie zawsze tańszym rozwiązaniem. Nie jest to więc rozwiązanie ani lepsze ani gorsze - ale posiadające zdecydowanie inną specyfikę, czyli również inne spektrum zastosowań.

Wymiennik ciepła rurowy do marynizacji silnika łodzi - ciekawostka

Jeszcze jednym ciekawym zastosowaniem wymiennika ciepła rurowego, w czym sprawdza się zdecydowanie lepiej niż wersja płytowa - jest tzw. marynizacja silników łodzi, czyli używanie wymiennika rurowego jako chłodnicy, w której rolę medium chłodzącego odgrywa woda zaburtowa. Wymienniki płytowe, ze względu na specyfikę budowy i zbyt duże straty ciśnień nie są najlepszym rozwiązaniem do marynizacji, podczas gdy rurowe - sprawdzają się genialnie i mają mniejszą podatność na przytykanie się.

W tym specyficznym i rzadkim zastosowaniu należy jednak pamiętać o prawidłowym doborze wymiennika pod kątem materiałowym. Stal nierdzewna może pracować tylko z wodą słodką, zaś woda morska wymaga wymienników tytanowych, niestety bardzo drogich.

Wymiennik basenowy jako przykład wymiennika rurowego

Wymiennik basenowy jest dobrym przykładem wymiennika rurowego. Służy on do podgrzewania wody w basenie. Wymienniki basenowe mogą być wykonane z różnych materiałów, takich jak tytan lub stal nierdzewna (316L). Oba te materiały są odporne na korozję (tytan również w środowisku wody morskiej/słonej), co jest istotne w przypadku zastosowania w basenach. Dzięki strukturze rurowej wymiennik basenowy zapewnia skuteczną wymianę ciepła między medium grzewczym a ogrzewaną wodą. To sprawia, że jest to skuteczne i wydajne rozwiązanie do podgrzewania wody w basenie. 

W naszej ofercie można znaleźć zarówno wymienniki basenowe tytanowe, jak i stalowe, takie jak:

_________

Aktualizacja: 11-2024

 
Opublikowany w: Wymienniki ciepła i wszystko z nimi związane, Ogrzewanie basenu i wymienniki ciepła basenowe

Zostaw komentarz

Kod bezpieczeństwa