Heat exchangers dapat diklasifikasikan sesuai dengan pengaturan arus. Dalam paralel-arus panas exchangers, kedua cairan masukkan Exchanger yang sama di akhir, dan dalam perjalanan paralel satu sama lain ke sisi lain. Di counter-arus panas yang exchangers cairan masukkan Exchanger dari seberang berakhir. Penghitung saat ini desain yang paling efisien, karena dapat mentransfer yang paling panas dari panas (transfer) media. Lihat countercurrent tukar. Dalam lintas arus panas Exchanger, perjalanan sekitar cairan yang tegak lurus satu sama lain melalui Exchanger.
Untuk efisiensi, heat exchangers dirancang untuk memaksimalkan permukaan bidang tembok antara kedua cairan, sambil meminimalkan perlawanan terhadap aliran cairan melalui Exchanger. The Exchanger kinerja juga dapat dipengaruhi oleh penambahan Fins atau corrugations dalam satu atau dua arah, yang daerah dan meningkatkan permukaan Mei saluran cairan atau mempersudikan arus gangguan.
Yang mengemudi suhu di seluruh permukaan heat transfer berbeda dengan posisi, tapi yang sesuai berarti suhu dapat didefinisikan. Paling sederhana dalam sistem ini adalah log berarti perbedaan suhu (LMTD). Kadang-kadang langsung pengetahuan tentang LMTD tidak tersedia NTU dan metode yang digunakan.
Jenis heat exchangers
[sunting] Shell dan tabung panas Exchanger
J Shell dan Tube heat Exchanger
Artikel utama: Shell dan tabung panas Exchanger
Shell dan tabung panas exchangers terdiri dari serangkaian tabung. Satu set ini tabung berisi cairan yang harus dipanaskan atau didinginkan baik. Kedua cairan berjalan melalui tabung yang sedang hangat atau didinginkan agar dapat menyediakan panas atau menyerap panas yang diperlukan. J set tabung yang disebut tabung bundel dan dapat terdiri dari beberapa jenis tabung: polos, longitudinally bersirip, dll Shell dan Tube heat exchangers biasanya digunakan untuk aplikasi tekanan tinggi (dengan tekanan yang lebih besar dari 30 bar dan suhu lebih besar dari 260 ° C. [2] Ini karena shell dan tube exchangers panas yang kuat karena bentuk.
Ada beberapa fitur desain thermal yang akan diambil pada saat merancang tabung di shell dan tube exchangers panas. Ini termasuk:
* Tube diameter: Menggunakan tabung kecil diameter membuat panas Exchanger keduanya kompak dan ekonomis. Namun, adalah lebih mungkin untuk Exchanger panas ke balaukan cepat dan ukuran yang kecil membuat mekanis pembersihan dari fouling sulit. Berlaku ke atas fouling dan pembersihan masalah, lebih besar tabung diameters dapat digunakan. Dengan demikian untuk menentukan diameter tabung, ruang yang tersedia, biaya dan fouling sifat cairan yang harus dipertimbangkan.
* Tube ketebalan: The ketebalan tembok dari tabung biasanya ditetapkan untuk memastikan:
o Tidak cukup ruang untuk korosi
o Itu arus-getaran telah dipaksa tahan
o kekuatan aksial
o Kemampuan untuk persediaan suku cadang dengan mudah biaya
Kadang-kadang tembok ketebalan ditentukan oleh maksimum tekanan diferensial di seluruh dinding.
* Tube panjang: exchangers panas biasanya lebih murah bila mereka ada yang lebih kecil shell diameter dan panjang tabung panjang. Oleh karena itu, biasanya ada yang bertujuan untuk membuat panas Exchanger fisik selama mungkin sementara tidak melebihi kemampuan produksi. Namun, ada banyak keterbatasan untuk ini, termasuk ruang yang tersedia di situs mana yang akan digunakan dan kebutuhan untuk memastikan bahwa ada yang tersedia dalam tabung panjang yang diperlukan dua kali panjang (sehingga tabung dapat diambil dan diganti). Selain itu, harus diingat bahwa lama, tabung tipis yang sulit untuk mengambil dan menggantinya.
* Tube pitch ketika merancang tabung, adalah praktis untuk memastikan bahwa tabung pitch (yakni, pusat-pusat jarak berdampingan tabung) tidak kurang dari 1,25 kali tabung 'diameter.A lebih besar di luar tabung pitch mengarah ke yang lebih besar keseluruhan diameter shell yang mengarah ke lebih mahal Exchanger panas.
* Tube kerut: jenis tabung, terutama digunakan untuk inner tubes, meningkatkan pergolakan dari cairan dan efek yang sangat penting dalam heat transfer memberikan kinerja yang lebih baik.
* Tube Layout: merujuk kepada bagaimana tabung yang berada di dalam tempurung. Terdapat empat jenis utama tabung layout, yang, segitiga (30 °), diputar segitiga (60 °), square (90 °) dan diputar square (45 °). Pola segitiga yang bekerja untuk memberikan mentransfer panas yang lebih besar karena mereka memaksa cairan ke dalam arus yang lebih bergolak fashion sekitar piping. Square pola bekerja di mana tinggi fouling berpengalaman dan pembersihan lebih teratur.
* Mencengangkan Desain: baffles digunakan dalam shell dan tube exchangers panas langsung ke cairan di seluruh buntelan tabung. Mereka berjalan tegak lurus ke shell terus buntelan, mencegah tabung menurun lebih dari yang panjang panjang. Mereka juga dapat mencegah tabung dari vibrating. Yang paling umum jenis mencengangkan adalah berupa ruas mencengangkan. Berbentuk setengah lingkaran yang berupa ruas baffles yang berorientasi pada 180 derajat ke berdekatan baffles memaksa cairan mengalir ke atas dan ke bawah antara buntelan tabung. Mencengangkan adalah jarak besar thermodynamic perhatian ketika merancang shell dan tube exchangers panas. Baffles harus spaced dengan pertimbangan untuk konversi tekanan drop dan transfer panas. Thermo ekonomi untuk optimasi disarankan bahwa baffles spaced tidak bisa lebih dekat dari 20% dari shell's inner diameter. Memiliki baffles spaced terlalu dekat menyebabkan penurunan tekanan yang lebih besar karena arus redirection. Akibatnya memiliki baffles spaced terlalu berjauhan berarti mungkin ada di tempat dingin sudut antara baffles. Juga penting untuk memastikan baffles yang cukup dekat spasi bahwa tabung tidak berkurang. Utama yang lain adalah jenis mencengangkan disk dan donut mencengangkan yang terdiri dari dua konsentris baffles, di luar yang lebih luas seperti yang mencengangkan donut, sedangkan inti mencengangkan adalah berbentuk sebagai disk. Jenis cairan yang menyusahkan memaksa untuk menyebarkan setiap sisi disk kemudian melalui mencengangkan menghasilkan donut yang berbeda jenis cairan mengalir.
Plate heat Exchanger
Artikel utama: Plate heat Exchanger
Jenis lain adalah panas Exchanger Exchanger plat panas. Satu terdiri dari beberapa, tipis, sedikit terpisah-piring yang sangat besar dan cairan permukaan daerah aliran petikan untuk mentransfer panas. Ini ditumpuk-piring susunan dapat lebih efektif, dalam satu ruang, dari shell dan tabung panas Exchanger. Kemajuan paking brazing dan teknologi telah membuat piring-jenis Exchanger semakin panas praktis. Dalam aplikasi HVAC, exchangers panas besar dari jenis ini disebut-piring dan kerangka; bila digunakan dalam buka loops, heat exchangers ini biasanya dari jenis gasketed periodik untuk membolehkan disassembly, pembersihan, dan inspeksi. Ada banyak jenis permanen disimpan dlm gudang-plate heat exchangers, seperti dip-brazed dan kekosongan-brazed plat varietas, dan mereka sering ditentukan untuk ditutup-loop aplikasi seperti refrigeration. Plate heat exchangers juga berbeda dalam jenis piring yang digunakan, dan di konfigurasi mereka piring. Beberapa piring Mei dicap dengan "chevron" atau pola lainnya, di mana orang lain mungkin memiliki machined Fins dan / atau grooves.
[sunting] yg membarui heat Exchanger
Ketiga jenis panas Exchanger adalah panas yg membarui Exchanger. Dalam hal ini, yang panas (panas sedang) dari proses yang digunakan untuk cairan hangat yang akan digunakan dalam proses, dan yang sama jenis cairan yang digunakan baik samping panas Exchanger (exchangers panas ini dapat berupa piring-dan - bingkai atau shell-dan-tabung konstruksi). Exchangers ini hanya digunakan untuk gas dan bukan untuk cairan. Faktor utama yang selama ini adalah kapasitas panas dari heat transfer matriks. Juga lihat: Countercurrent tukar, Regenerator, alat
Adiabatic roda panas Exchanger
J keempat jenis panas Exchanger menggunakan intermediate cairan atau solid untuk terus menyimpan panas, yang kemudian dipindahkan ke sisi lain dari panas Exchanger yang akan dirilis. Dua contoh ini adalah adiabatic roda, yang terdiri dari roda besar dengan benang halus memutar melalui panas dan dingin cairan, dan cairan exchangers panas. Jenis ini digunakan bila dapat diterima untuk sejumlah kecil terjadi pencampuran antara dua sungai. Lihat juga: Air preheater.
[sunting] Plate sirip heat Exchanger
Jenis Exchanger menggunakan panas "sandwiched" berisi petikan Fins untuk meningkatkan efektifitas dari unit. Crossflow yang meliputi desain dan counterflow digabungkan dengan berbagai konfigurasi seperti sirip lurus Fins, offset Fins dan berombak Fins.
Piring dan sirip exchangers panas biasanya terbuat dari aluminium alloys yang menyediakan transfer panas tinggi efisiensi. Materi yang memungkinkan sistem beroperasi pada suhu yang lebih rendah dan mengurangi berat peralatan. Piring dan sirip exchangers panas yang banyak digunakan untuk layanan suhu rendah seperti gas alam, helium dan oksigen pencairan tanaman, udara pemisahan tanaman industri dan transportasi seperti pesawat terbang dan mesin motor.
Kelebihan dan plat fin heat exchangers:
* Mentransfer panas tinggi terutama dalam efisiensi gas perawatan
* Heat transfer area yang lebih besar
* Kira-kira 5 kali di berat ringan daripada yang dari shell dan tube heat Exchanger
* Kuasa menahan tekanan tinggi
Kekurangan dari piring dan sirip heat exchangers:
* Might menyebabkan clogging sebagai jalur sangat sempit
* Sulit untuk membersihkan jalur
[sunting] Fluid heat exchangers
Ini adalah panas Exchanger lulus dengan gas ke atas melalui pancuran dari cairan (biasanya air), dan cairan ini kemudian diambil di tempat lain sebelum didinginkan. Hal ini umumnya digunakan untuk pendinginan gas sementara juga menghapus impurities tertentu, jadi memecahkan dua masalah sekaligus. Hal ini banyak digunakan di espreso mesin sebagai energi metode pendinginan super-air panas yang akan digunakan dalam ekstraksi dari kopi.
Sampah panas unit pemulihan
J Waste Heat Recovery Unit (WHRU) adalah panas yang Exchanger recovers panas dari gas panas ketika mentransfer ke media kerja, biasanya air atau minyak. Aliran gas panas yang bisa saja menguras gas dari turbin gas atau mesin diesel atau gas dari limbah industri atau sulingan.
[sunting] Dynamic besot permukaan heat Exchanger
Lain jenis panas Exchanger disebut "(dinamis) besot permukaan panas Exchanger". Hal ini terutama digunakan untuk pemanasan atau pendinginan kelekatan tinggi dengan produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan aplikasi-fouling. Lama waktu berjalan tercapai karena terus Scraping dari permukaan, sehingga menghindarkan fouling dan berkelanjutan panas mencapai transfer rate selama proses.
Rumus yang digunakan untuk ini akan T = J * U * LMTD, dimana T = heat transfer rate.
Tahap-perubahan panas exchangers
Khas ketel reboiler yang digunakan untuk industri penyulingan menara
Khas air permukaan didinginkan kondensator
Selain pemanasan atau pendinginan cairan di bawah hanya satu fase, heat exchangers dapat digunakan baik untuk panas yang menguap ke cair (atau mendidih) atau digunakan sebagai condensers dingin yang uap dan menyingkat ke cair. Dalam kimia dan refineries, reboilers digunakan untuk memanaskan makanan untuk masuk menara penyulingan sering exchangers panas. [3] [4]
Penyulingan set-up yang biasanya digunakan untuk menyingkat condensers distilat Vapors kembali menjadi cair.
Pembangkit tenaga listrik yang ada uap-driven turbines umumnya menggunakan exchangers panas ke dalam uap air mendidih. Heat exchangers unit atau serupa untuk memproduksi uap dari air yang sering disebut boiler atau uap generator.
Di nuklir daya tanaman disebut air diberi tekanan udara reactors, khusus besar panas exchangers panas yang lulus dari SD (reaktor tanaman) ke sistem sekunder (uap tanaman) sistem produksi dari uap air dalam proses, generator uap dipanggil. Semua fosil-fueled nuklir dan pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan uap-driven turbines ada condensers ke permukaan mengkonversikan memperkurus uap dari turbines ke condensate (air) untuk kembali digunakan. [5] [6]
Untuk melestarikan energi dan kapasitas pendinginan dalam kimia dan tanaman lainnya, yg membarui exchangers panas dapat digunakan untuk mentransfer panas dari satu aliran yang perlu didinginkan ke aliran lain yang perlu dipanaskan, seperti pendinginan dan distilat reboiler feed sebelum pemanasan.
Istilah ini juga dapat merujuk kepada exchangers panas yang mengandung bahan dalam struktur mereka yang memiliki perubahan tahap. Ini biasanya yang solid ke fase cair karena dengan volume kecil perbedaan antara keadaan ini. Tahap ini perubahan secara efektif bertindak sebagai penyangga karena terjadi pada suhu konstan tetapi masih memungkinkan untuk panas Exchanger untuk menerima tambahan panas. Salah satu contoh di mana ini telah diinvestigasi adalah untuk digunakan dalam pesawat terbang tinggi daya elektronik.
HVAC udara coils
Salah satu luas menggunakan heat exchangers untuk ACnya gedung dan kendaraan. Ini kelas exchangers panas umumnya disebut coils udara, atau hanya coils karena sering berbelit-internal sistem pipa-pipa. Cair ke udara, atau udara-ke-cair HVAC coils biasanya diubah dari crossflow susunan. Dalam kendaraan, panas coils sering disebut heater core.
Cair di samping ini exchangers panas, cairan yang umum adalah air, air-solusi glycol, uap, atau pendingin. Untuk pemanasan coils, dan uap air panas yang paling umum, air panas dan cairan ini diberikan oleh boiler, misalnya. Untuk cooling coils, air dingin dan menyegarkan yang paling umum. Air dingin yang disediakan dari chiller yang potensial terletak sangat jauh, tetapi harus datang dari pendingin terdekat condensing unit. Ketika sebuah pendingin yang digunakan, yang berliku-liku pendinginan adalah alat menguap dalam uap-compression refrigeration siklus. HVAC coils ini yang menggunakan langsung-perluasan dari refrigerants biasanya disebut DX coils.
Di samping udara HVAC coils ada perbedaan yang signifikan antara mereka yang digunakan untuk pemanasan dan pendinginan untuk mereka. Karena psychrometrics, udara yang telah didinginkan sering kelembaban condensing dari itu, kecuali dengan aliran udara sangat kering. Pemanas udara beberapa aliran udara yang akan meningkatkan kemampuan untuk menampung air. Heating coils jadi tidak perlu mempertimbangkan kondensasi uap air pada sisi udara, tetapi pendinginan coils harus dirancang secara memadai dan dipilih khusus untuk menangani mereka laten (uap air) dan juga masuk akal (pendinginan) beban. Air yang dikeluarkan disebut condensate.
Bagi banyak iklim, atau uap air HVAC coils dapat terkena kondisi beku. Karena air memperluas pembekuan atas, ini agak mahal dan sulit untuk mengganti tipis-tembok panas exchangers mudah rusak atau hancur hanya satu beku. Karena itu, membekukan perlindungan coils merupakan perhatian utama dari desainer HVAC, installers, dan operator.
Pengenalan indentations (1/08/1934) ditempatkan di dalam pertukaran panas Fins dikontrol kondensasi, molekul air yang memungkinkan untuk tetap didinginkan di udara. Temuan ini diperbolehkan untuk pendinginan tanpa icing dari mekanisme pendinginan. Penemu John C. Raisley Paten nomor 2046968 yang dikeluarkan 7 Juli 1936 [10]
Heat exchangers langsung pembakaran-furnaces, khas di banyak Residences, tidak 'coils'. Mereka, sebagai gantinya, gas untuk udara panas exchangers yang biasanya terbuat dari baja dicap sheet metal. Pembakaran produk-produk yang lulus pada satu sisi ini exchangers panas, dan udara ke disyaratkan pada lainnya. J retak panas Exchanger karena itu situasi berbahaya yang memerlukan perhatian segera karena pembakaran produk kemudian kemungkinan untuk memasuki gedung.
Spiral heat exchangers
J spiral heat Exchanger (SHE), dapat merujuk ke spiral (yg bergelung) tabung konfigurasi, [11] lebih umum, istilah merujuk kepada sepasang permukaan yang datar yg bergelung untuk membentuk dua saluran di counter-aliran susunan. [ 12] Setiap dua saluran memiliki satu jalur panjang lengkung. J sepasang cairan tangentially port yang terhubung ke luar dari lengan spiral, aksial dan port yang umum, tapi opsional. [13]
Keunggulan utama dari SHE adalah sangat efisien penggunaan ruang. Atribut ini sering leveraged dan sebagian lainnya reallocated untuk mendapatkan peningkatan performa, menurut tradeoffs dikenal dalam panas Exchanger desain. (A tradeoff penting adalah biaya modal vs biaya operasi.) J kompak SHE dapat digunakan untuk memiliki tapak yang lebih kecil dan lebih rendah sehingga semua di sekeliling-biaya modal, atau lebih dari ukuran SHE dapat digunakan untuk memiliki sedikit tekanan terjatuh, kurang energi pemompaan , efisiensi panas tinggi, dan menurunkan biaya energi. [12]
Konstruksi
Jarak antara lembar di saluran spiral yang dikelola dengan menggunakan spacer studs yang kimpal sebelum rolling. Setelah utama spiral pak telah terguling, bergantian atas dan bawah ujung-ujungnya adalah lasan dan setiap akhir ditutup oleh gasketed penutup berbentuk kerucut atau rata bolted ke body.This menjamin tidak pencampuran dua cairan yang akan terjadi. Jika terjadi kebocoran, maka akan dari pinggiran penutup ke udara, atau ke petikan berisi cairan yang sama. [14]
Cukup pembersihan
SHES sering digunakan di pemanasan dari cairan yang berisi solids sehingga ada kecenderungan untuk curang bagian dalam panas Exchanger. Rendahnya tekanan drop SHE yang memberikan kemampuan untuk menangani fouling mudah. SHE yang menggunakan "membersihkan diri" mekanisme, dimana fouled permukaan diterjemahkan menyebabkan peningkatan kecepatan cairan, sehingga meningkatkan drag (gesekan atau cairan) pada fouled permukaan, sehingga membantu mengeluarkan blockage yang panas dan tetap menjaga Exchanger bersih. "The internal dinding yang membentuk heat transfer permukaan seringkali agak tebal, yang menjadikan SHE sangat kuat, dan dapat berlangsung lama dalam lingkungan yang menuntut." [15] Mereka juga mudah dibersihkan, membuka keluar seperti oven dimana apapun yang membangun foulant dapat dihapus oleh tekanan mencuci.
Arus perjanjian
Terdapat tiga jenis utama mengalir dalam spiral heat Exchanger:
1. Arus Countercurrent: Kedua cairan mengalir dalam arah berlawanan, dan digunakan untuk cair-cair, dan gas condensing pendinginan aplikasi. Unit biasanya terpasang vertikal ketika condensing kukus dan mount horizontal ketika menangani konsentrasi tinggi dari solids.
2. Arus spiral / Cross Flow: Satu cairan dalam arus spiral dan yang lainnya di lintas arus. Spiral arus adalah petikan lasan di setiap sisi untuk jenis spiral heat Exchanger. Aliran jenis ini sangat cocok untuk menangani rendah kepadatan gas yang melewati salib arus, tekanan menghindari kerugian. Dapat digunakan untuk cair-cair cair satu aplikasi jika memiliki perangkat yang lebih besar dari nilai arus yang lain.
3. Didistribusikan kukus / Spiral arus: Ini adalah desain kondensator, dan biasanya terpasang vertikal. Perangkat ini dirancang untuk diperuntukkan bagi sub-pendinginan keduanya condensate dan non-condensables. Coolant yang bergerak dalam spiral dan daun melalui bagian atas. Gas panas yang keluar masuk sebagai bagian bawah condensate melalui outlet.
Aplikasi
SHE yang sangat ideal untuk aplikasi seperti pasteurization, obat pencerna pemanasan, pemulihan panas, sebelum pemanasan (lihat: recuperator), dan tembusan pendinginan. Endapan untuk pengobatan, SHES umumnya lebih kecil dibandingkan jenis lainnya exchangers panas. [Kutipan diperlukan]
Seleksi
Karena banyaknya variabel yang terlibat, memilih optimal exchangers panas adalah menantang. Tangan perhitungan yang mungkin, tetapi banyak Iterasi biasanya diperlukan. Karena itu, exchangers panas yang paling sering dipilih melalui program-program komputer, baik oleh sistem desainer, yang biasanya insinyur, atau peralatan oleh vendor.
Dalam rangka untuk memilih sesuai panas Exchanger, sistem desainer (atau peralatan vendor) akan terlebih dahulu mempertimbangkan keterbatasan desain heat Exchanger untuk setiap jenis. Meskipun biaya sering dievaluasi kriteria pertama, ada beberapa kriteria pilihan penting lainnya yang meliputi:
* Tinggi / rendah tekanan batas
* Thermal Kinerja
* Suhu berkisar
* Produk Mix (cair / cair, particulates atau tinggi solids cair)
* Tekanan Drops di seluruh Exchanger
* Fluid kapasitas aliran
* Cleanability, pemeliharaan dan perbaikan
* Bahan yang diperlukan untuk konstruksi
* Kemampuan dan kemudahan masa depan ekspansi
Memilih hak panas Exchanger (HX) memerlukan pengetahuan dari berbagai jenis Exchanger panas, serta lingkungan di mana unit harus beroperasi. Biasanya dalam industri manufaktur, beberapa perbedaan jenis exchangers panas digunakan hanya untuk satu proses atau sistem untuk mendapatkan produk akhir. Misalnya, untuk ketel HX pra-pemanasan, double pipa HX untuk 'operator' cairan dan plat dan bingkai HX terakhir untuk pendinginan. Dengan pengetahuan yang cukup panas Exchanger jenis operasi dan persyaratan yang sesuai pilihan dapat dibuat untuk mengoptimalkan proses. [16]
Monitoring dan pemeliharaan
Integritas inspeksi dari plat berbentuk tabung dan panas Exchanger dapat diuji di situ dengan daya konduksi atau metode gas helium. Metode ini memastikan integritas dari piring atau tabung untuk mencegah kontaminasi silang dan kondisi yang gaskets.
Pemantauan kondisi panas Exchanger tabung dapat dilakukan melalui metode seperti Nondestructive eddy sekarang tes.
Mekanik air yang mengalir dan deposito seringkali oleh simulasi komputer atau cairan dinamika CFD. Fouling merupakan masalah serius di beberapa exchangers panas. Air sungai sering digunakan sebagai pendinginan air, yang akan memasuki puing biologi Exchanger panas dan membangun lapisan, penurunan koefisien heat transfer. Common masalah lain adalah skala, yang terdiri dari didepositkan lapisan bahan kimia seperti calcium carbonate atau magnesium carbonate.
Fouling
Fouling terjadi ketika cairan yang masuk melalui panas Exchanger, dan impurities dalam cairan menerjunkan ke permukaan tabung. Air hujan ini impurities dapat disebabkan oleh:
* Frequent menggunakan panas Exchanger
* Tidak membersihkan panas Exchanger secara teratur
* Mengurangi kecepatan cairan yang bergerak melalui panas Exchanger
* Over-lem yang panas Exchanger
Efek fouling cukup banyak berkembang di tabung dingin dari panas Exchanger, daripada di tabung panas. Hal ini disebabkan karena kurang impurities mungkin larut dalam cairan yang dingin. Hal ini karena akan meningkatkan kelarutan sebagai suhu meningkat.
Fouling mengurangi lintas daerah setempat untuk ditransfer ke panas dan menyebabkan peningkatan dalam tahan panas mentransfer panas di seluruh Exchanger. Ini karena daya konduksi panas dari lapisan fouling rendah. Ini akan mengurangi keseluruhan koefisien heat transfer dan efisiensi panas Exchanger. Ini pada gilirannya, dapat mengakibatkan peningkatan biaya pemeliharaan dan pemompaan.
Pemeliharaan
Plate heat exchangers perlu dissembled dan dibersihkan secara berkala. Berbentuk tabung exchangers panas dapat dibersihkan oleh seperti asam sebagai metode pembersihan, sandblasting, tinggi tekanan air jet, peluru pembersihan, atau drill tongkat.
Dalam skala besar untuk sistem pendinginan air panas exchangers, seperti perawatan air pemurnian, penambahan bahan kimia, dan pengujian, digunakan untuk meminimalkan fouling dari peralatan pertukaran panas. Pengolahan air lainnya juga digunakan dalam sistem uap untuk pembangkit tenaga listrik, dan lain-lain untuk meminimalkan fouling dan korosi yang bertukar panas dan peralatan lainnya.
Berbagai perusahaan sudah mulai menggunakan air borne oscillations teknologi untuk mencegah biofouling. Tanpa menggunakan bahan kimia, jenis teknologi ini telah membantu dalam memberikan tekanan rendah di drop exchangers panas.
Dalam alam
Manusia
Manusia juga berfungsi sebagai paru-paru yang sangat efisien Exchanger panas karena permukaan area yang besar volume ratio. [17]
Spesies yang ada di luar testes (seperti manusia), maka artery ke testis dikelilingi oleh sebuah lubang veins disebut pampiniform kekusutan. Ini judul cools darah ke testis, sedangkan yang kembali reheating darah.
Burung, ikan, ikan paus
"Countercurrent" exchangers panas yang terjadi secara alami dalam sistem sirkulasi dan ikan paus. Arteries ke kulit membawa darah hangat dengan veins dari kulit membawa darah dingin, menyebabkan hangat arterial darah bertukar panas dingin dengan darah berkenaan dgn urat darah halus. Ini akan mengurangi panas secara keseluruhan kerugian dalam air dingin. Heat exchangers juga hadir di lidah baleen whales sebagai besar volume air mengalir melalui mulut mereka. [18] [19] burung rawa menggunakan sistem yang sama untuk membatasi kerugian panas dari tubuh melalui kaki ke dalam air.
[sunting] Dalam industri
Exchangers panas yang banyak digunakan dalam industri baik untuk pendinginan dan pemanasan proses industri skala besar. Jenis dan ukuran panas Exchanger digunakan dapat disesuaikan dengan proses yang sesuai, tergantung pada jenis cairan, fase nya, suhu, kepadatan, kelekatan, tekanan, komposisi kimia dan berbagai lainnya thermodynamic properti.
Dalam proses industri banyak terdapat limbah energi panas atau streaming yang sedang habis, exchangers panas dapat digunakan untuk memulihkan ini panas dan meletakkannya untuk digunakan oleh pemanasan yang berbeda dalam proses streaming. Praktik ini menyimpan banyak uang dalam industri sebagai panas disertakan ke aliran lainnya dari exchangers panas lain akan berasal dari sumber eksternal yang lebih mahal dan lebih berbahaya bagi lingkungan.
Heat exchangers banyak digunakan dalam industri, beberapa di antaranya termasuk:
Pengolahan air limbah *
* Refrigeration systems
* Wine-tempat pembuatan bir industri
* Petroleum industri
Pada pengolahan air limbah industri, heat exchangers memainkan peranan penting dalam menjaga suhu optimal dalam anaerobic digesters sehingga mendorong pertumbuhan mikroba yang mengeluarkan polusi dari limbah air. Umum jenis exchangers panas yang digunakan dalam aplikasi ini adalah dua pipa panas Exchanger serta plat dan bingkai Exchanger panas.
[sunting] Dalam pesawat terbang
Dalam pesawat terbang komersial, exchangers panas yang digunakan untuk mengambil panas dari mesin minyak panas dingin ke sistem bahan bakar. [20] Hal ini akan meningkatkan efisiensi bahan bakar, serta mengurangi kemungkinan air entrapped pembekuan bahan bakar di dalam komponen. [21]
Pada awal 2008, sebuah Boeing 777 terbang dengan British Airways Penerbangan 38 crashed hanya singkat dari landasan. Dalam sebuah awal 2009-Boeing-update dikirim ke operator pesawat terbang, masalah yang diidentifikasi sebagai khusus untuk Rolls-Royce-bahan bakar minyak mesin arus panas exchangers. [21] Lain-lain exchangers panas, atau pesawat Boeing 777 powered by GE atau Pratt dan Whitney mesin, tidak terpengaruh oleh masalah. [21]
[sunting] J model sederhana panas Exchanger
J sederhana panas Exchanger [22] dapat dibayangkan sebagai dua pipa lurus dengan cairan mengalir, yang thermally tersambung. Hendaklah pipa bertimbang panjang L, membawa cairan dengan kapasitas panas Ci (energi per unit massa per unit perubahan suhu) dan membiarkan massa menilai aliran dari cairan melalui pipa akan ji (massa per unit waktu), di mana di bawah garis i berlaku untuk 1 atau pipa pipa 2.
Suhu profil untuk pipa adalah T1 (x) dan T2 (x) di mana x adalah jarak di sepanjang pipa. Menganggap negara yang stabil, sehingga tidak profil suhu fungsi waktu. Juga menganggap bahwa hanya transfer panas yang lebih kecil dari volume cairan dalam satu pipa adalah cairan elemen dalam pipa lainnya di posisi yang sama. Tidak akan ada transfer panas di sepanjang pipa yang disebabkan oleh perbedaan suhu di dalam pipa. Oleh Newton dari hukum pendinginan tingkat perubahan energi dari kecil volume cairan adalah proporsional terhadap perbedaan antara temperatur yang sesuai dan unsur lainnya di dalam pipa:
\ frac (du_1) (dt) = \ gamma (T_2-T_1)
\ frac (du_2) (dt) = \ gamma (T_1-T_2)
dimana ui (x) adalah energi panas per unit panjang dan γ adalah thermal sambungan konstan per unit panjang antara dua pipa. Perubahan ini di internal energi hasil perubahan suhu dari unsur cairan. Waktu menilai perubahan untuk elemen cairan yang sedang dijalankan bersama oleh arus adalah:
\ frac (du_1) (dt J_1) = \ frac (dT_1) (dx)
\ frac (du_2) (dt J_2) = \ frac (dT_2) (dx)
dimana Ji = Ciji adalah "aliran massa menilai thermal". Differential equations pemerintahan yang panas Exchanger dapat ditulis sebagai:
J_1 \ frac (\ partial T_1) (\ partial x) = \ gamma (T_2-T_1)
J_2 \ frac (\ partial T_2) (\ partial x) = \ gamma (T_1-T_2)
Perlu diketahui bahwa, karena sistem di negara yang stabil, tidak ada sebagian dari derivatif suhu sehubungan dengan waktu, dan karena tidak mentransfer panas di sepanjang pipa, tidak ada di kedua derivatif sebagai x ditemukan di panas equation. Kedua-urutan pertama digabungkan differential equations Mei dipecahkan untuk menghasilkan:
J-T_1 = \ frac (Bk_1) (k) \, e ^ (-Kx)
T_2 = A + \ frac (Bk_2) (k) \, e ^ (-Kx)
dimana K1 = γ / J1, k2 = γ / J2, k = K1 + k2 dan A dan B adalah dua sampai sekarang yg tak dpt ditentukan konstan integrasi. Mari T10 dan T20 menjadi temperatur di x = 0 dan membiarkan T1L dan T2L menjadi temperatur pada akhir pipa di x = L. Menentukan rata-rata suhu di setiap pipa sebagai:
\ overline (T _1) = \ frac (1) (L) \ int_0 ^ LT_1 (x) dx
\ overline (T) _2 = \ frac (1) (L) \ int_0 ^ LT_2 (x) dx
Menggunakan solusi di atas, suhu ini adalah:
T_ (10) A = \ frac (Bk_1) (k) T_ (20) = A + \ frac (Bk_2) (k)
T_ () 1L = A-\ frac (Bk_1) (k) e ^ (-KL T_) (2L) = A + \ frac (Bk_2) (k) e ^ (-KL)
\ overline (T) _1 = A-\ frac (Bk_1) (k ^ 2L) (1-e ^ (-KL)) \ overline (T) _2 = A + \ frac (Bk_2) (k ^ 2L) (1 -- e ^ (-KL))
Memilih salah dua di atas suhu akan mengizinkan konstan integrasi yang akan dihapuskan, dan yang lainnya akan memungkinkan suhu ke empat ditemukan. Total energi ditransfer ditemukan oleh integrasi kalimat waktu untuk menilai perubahan internal energi per unit length:
\ frac (dU_1) (dt) = \ int_0 ^ L \ frac (du_1) (dt) \, dx = J_1 (T_ (1L-T_) (10)) = \ gamma L (\ overline (T-) _2 \ overline (T) _1)
\ frac (dU_2) (dt) = \ int_0 ^ L \ frac (du_2) (dt) \, dx = J_2 (T_ (2L-T_) (20)) = \ gamma L (\ overline (T-_1) \ overline (T) _2)
Oleh konservasi energi, jumlah tenaga kedua adalah nol. Kuantitas \ overline (T-) _2 \ overline (T) _1 dikenal sebagai log berarti perbedaan dan suhu adalah ukuran efektivitas panas di Exchanger mentransfer energi panas.
Lihat juga
* Teknik Arsitektur
* Heat pump
* Panaskan pemulihan ventilasi
* Jas kapal
* Login berarti perbedaan suhu (LMTD)
* Mechanical engineering
* Micro heat Exchanger
* Reboiler
* Generator Uap (nuklir power)
* Thermosiphon
