Wymiennik rurowy ciepła - wszystko, co warto wiedzieć

Wymiennik ciepła rurowy, znany również jako płaszczowo-rurowy, jest nieodłącznym elementem procesów wymiany ciepła w przemyśle. 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 ten 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. Dowiedz się więcej 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.

Rurowy wymiennik ciepła może być stosowany w różnych branżach, takich jak przemysł chemiczny, energetyka czy przemysł spożywczy. 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

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

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 przewody, 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.

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: