हम में से प्रत्येक ने सबसे सरल ताप विनिमायकों का सामना किया है। इसका एक ज्वलंत उदाहरण "पाइप में पाइप" या ऐसा कुछ का डिज़ाइन है। अगर हीट एक्सचेंजर का आविष्कार नहीं हुआ होता तो हमारे जीवन की कल्पना करना मुश्किल होता। आज बड़ी संख्या में हीट एक्सचेंजर्स हैं। वे न केवल तकनीकी विशेषताओं में, बल्कि दायरे, डिजाइन आदि में भी एक-दूसरे से भिन्न होते हैं। आइए इस विषय पर अधिक विस्तार से बात करें और दिलचस्प बिंदुओं से निपटें।
कुछ सामान्य जानकारी
हीट एक्सचेंजर एक ऐसा उपकरण है जिसका उपयोग गर्मी को एक माध्यम से दूसरे माध्यम में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। उसी समय, आपको यह समझने की आवश्यकता है कि हीट एक्सचेंजर, बिना हीटिंग उपकरण के, पूरी तरह से बेकार है, लेकिन परिसर में आप अद्भुत परिणाम प्राप्त कर सकते हैं और यहां तक \u200b\u200bकि बहुत बड़े और ठंडे कमरे को भी सफलतापूर्वक गर्म कर सकते हैं। इसके अलावा, वैज्ञानिकों ने लगातार दूसरे वातावरण में स्थानांतरित होने पर गर्मी के नुकसान को कम करने की कोशिश की है। आज यह संभव नहीं है100% दक्षता का दावा करते हैं, लेकिन हम सुरक्षित रूप से 90-95% की दक्षता के बारे में बात कर सकते हैं। विशेष रूप से तैयार सामग्री, साथ ही एक शीतलक के उपयोग के माध्यम से उत्पाद की परिचालन, साथ ही तकनीकी विशेषताओं को बढ़ाया जाता है। बेशक, यह सब कुछ उपकरणों की कीमत को बढ़ाता है, लेकिन यह इसके लायक है।
डिजाइनिंग करते समय, इंजीनियरों को लगातार परस्पर विरोधी आवश्यकताओं का सामना करना पड़ता है जिन्हें एक बोतल में मिलाने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिक प्रतिरोध को कम करना और साथ ही गर्मी हस्तांतरण गुणांक को बढ़ाना आवश्यक है। हीट एक्सचेंजर जंग के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए, लेकिन बनाए रखना बहुत मुश्किल नहीं है। यह सब इस तथ्य के कारण हुआ कि कई प्रकार के हीट एक्सचेंजर्स दिखाई दिए। जो स्थिति के अनुकूल होता है उसका उपयोग किया जाता है।
हीट एक्सचेंजर्स का वर्गीकरण
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, वर्तमान में बड़ी संख्या में हीट एक्सचेंजर्स हैं। सबसे पहले, उन्हें माध्यम में गर्मी हस्तांतरण की विधि के अनुसार अलग किया जाना चाहिए। यहां हीट एक्सचेंजर्स को निम्नलिखित समूहों में बांटा गया है:
- स्वास्थ्यवर्धक;
- पुनर्योजी;
- मिश्रण;
- विद्युत रूप से गरम।
आइए पुनरावर्ती ताप विनिमायकों पर करीब से नज़र डालते हैं। उत्पाद का डिज़ाइन एकल-परत या बहु-परत दीवार की उपस्थिति का तात्पर्य है जिसके माध्यम से गर्मी स्थानांतरित की जाती है। आमतौर पर यह पहले से ही स्थिर गति में होता है। यह दिलचस्प है कि ऐसे उपकरणों में, चरण को बदले बिना जबरन आंदोलन के साथ गर्मी हस्तांतरण किया जाता हैराज्यों। लेकिन यह केवल स्थायी रूप से संचालित हीट एक्सचेंजर्स पर लागू होता है। यदि हम आवधिक मोड के साथ इकाइयों के बारे में बात करते हैं, तो एक निश्चित अवधि के लिए हीटिंग, वाष्पीकरण और शीतलन किया जाता है, और यह सब अनुक्रमिक मोड में होता है। ऐसे उपकरण अस्थिर तापीय गति वाले हीट एक्सचेंजर्स से संबंधित हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि इनलेट और आउटलेट पर शीतलक का तापमान काफी भिन्न होता है। अक्सर, ऐसे समुच्चय कॉइल के रूप में पाए जाते हैं और लैमेलर, रिब्ड और अन्य रूप होते हैं। थोड़ी देर बाद हम कई प्रकार देखेंगे। लेकिन हीट एक्सचेंजर्स का वर्गीकरण यहीं खत्म नहीं होता है।
पुनर्जनन इकाइयाँ और विद्युत ताप
इस मामले में, पिछले एक की तरह ही, ऊष्मा विनिमय सतह का उपयोग ऊष्मा ऊर्जा को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, यह सतह एक प्रकार की नोक है। यह एक मध्यवर्ती संचयी साधन की भूमिका निभाता है जो गर्मी जमा करता है। कुल मिलाकर, पूरी प्रक्रिया को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है। पहले चरण में, नोजल एक निश्चित मात्रा में गर्मी को मानता है। फिर दूसरे चरण में संक्रमण होता है, और शीतलक को नोजल की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है। शीतलक के प्रवाह को बदलते समय ऐसा होता है। इस स्तर पर, नोजल धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है, और संचित गर्मी को गर्म वातावरण में छोड़ दिया जाता है, जो आपका कमरा हो सकता है।
पुनर्योजी गैर-स्थिर इकाइयाँ हैं। नोजल अक्सर गतिहीन होता है, और थर्मल प्रक्रियाओं को समकालिक रूप से दोहराया जाता है। इस प्रकार के उपकरणों को अक्सर स्क्रबर कहा जाता है याकूलिंग टावर्स।
विद्युत रूप से गर्म हीट एक्सचेंजर्स का सार यह है कि बिजली का उपयोग गर्मी के मुख्य स्रोत के रूप में किया जाता है। विद्युत ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए विद्युत चाप प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जाता है। वे प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष हीटिंग दोनों हो सकते हैं। उद्योग में सबसे आम ताप विनिमायक प्रेरण और प्रतिरोध हीटर हैं। जैसा कि आप देख सकते हैं, हीट एक्सचेंज उपकरण अलग हो सकते हैं, अब हम प्रत्येक प्रकार, उसके दायरे और डिजाइन सुविधाओं पर करीब से नज़र डालेंगे।
सर्पिल हीट एक्सचेंजर्स
डिवाइस सर्पिल चैनलों की एक जोड़ी है। वे आमतौर पर केंद्रीय विभाजन के चारों ओर घूमते हैं। ऐसा करने के लिए, वे लुढ़का हुआ सामग्री से बने होते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि सर्पिल हीट एक्सचेंजर्स उच्च चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थ को गर्म करने और ठंडा करने के लिए उपयुक्त हैं।
मोटे तौर पर, हीटिंग सतह धातु की दो शीटों से बनती है, जो एक वेल्ड के माध्यम से कोर से जुड़ी होती हैं। इकाई में केवल 2 चैनल होते हैं, आमतौर पर आयताकार, एक सर्पिल के रूप में बनाया जाता है। सर्पिल (आंतरिक) के अंत में एक विभाजित दीवार होती है और इसे पिन के साथ तय किया जाता है। हीट एक्सचेंजर्स को लंबवत और क्षैतिज दोनों तरह से बनाया जा सकता है। यदि अपर्याप्त स्थान या कमरे के जटिल विन्यास के कारण एक प्रकार को स्थापित करना संभव नहीं है, तो दूसरा, अधिक बेहतर, उपयोग किया जाता है। यह भी दिलचस्प है कि उपभोक्ता सर्पिल चुन सकता हैविभिन्न सर्पिल चौड़ाई वाले हीट एक्सचेंजर्स, 20 से 150 सेंटीमीटर तक। इसी समय, हीटिंग सतह 1 एमपीए के अधिकतम सिस्टम दबाव के साथ 3.2 से 100 वर्ग मीटर तक भिन्न हो सकती है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस हीट एक्सचेंज उपकरण के कई महत्वपूर्ण फायदे हैं। सबसे पहले, यह एक कम हाइड्रोलिक प्रतिरोध है। दूसरा, कॉम्पैक्टनेस और उच्च दक्षता और गर्मी हस्तांतरण तीव्रता। लेकिन यह सब इस तथ्य में योगदान देता है कि एक जटिल डिजाइन और मरम्मत के रूप में कमियां थीं।
प्लेट हीट एक्सचेंजर्स के बारे में
वर्तमान में कोलैप्सेबल और नॉन वियोज्य प्लेट हीट एक्सचेंजर्स का निर्माण किया जाता है। स्वाभाविक रूप से, कई कारणों से पहला प्रकार अधिक बेहतर है। सबसे पहले, यह रखरखाव में आसानी है। इस तरह के उपकरण बहुत जल्दी अलग हो जाते हैं और इकट्ठे हो जाते हैं, इसलिए किसी भी ब्रेकडाउन को कम समय में समाप्त कर दिया जाता है। गैर-वियोज्य मॉडल की आमतौर पर मरम्मत नहीं की जाती है, और यदि वे हैं, तो बहुत अधिक समय तक।
असल में, नाम से पता चलता है कि इस उपकरण में पूर्वनिर्मित प्लेटों का एक पैकेज होता है। उन्हें तांबे, टाइटेनियम, ग्रेफाइट आदि जैसे विभिन्न सामग्रियों से बनाया जा सकता है। लगभग हमेशा, प्रदर्शन गुणों में सुधार के लिए, प्लेटों को नालीदार बनाया जाता है। प्लेट हीट एक्सचेंजर्स में, ठंडे और गर्म शीतलक के प्रवाह परतों में गुजरते हैं।
उपकरण अपने आप में अच्छा है क्योंकि इसमें एक सक्षम लेआउट है। इससे हीट एक्सचेंज सतह के क्षेत्र को बढ़ाना और यह सब अपेक्षाकृत छोटे आयामों में फिट करना संभव हो गया।किसी भी मामले में, खरीदने से पहले, हीट एक्सचेंजर्स की गणना की जाती है, जो आपको डेटा प्राप्त करने की अनुमति देता है कि किसी विशेष मामले में डिवाइस को कितनी शक्ति की आवश्यकता होती है। यह समझना चाहिए कि एक पैकेज में एक साथ खींची गई सभी प्लेटें एक ही आकार के कारण आपस में चैनल बनाती हैं। उनमें से द्रव प्रवाहित होता है। खैर, अब हम कुछ और दिलचस्प विवरण देखेंगे जो इस उपकरण से संबंधित हैं।
गैसकेट का उपयोग करना
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, गर्मी हस्तांतरण का मुख्य तत्व प्लेट हैं। वे ठंडे मुहरबंद हैं। इसके लिए, संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है, जो इकाई के स्थायित्व और दक्षता में काफी वृद्धि कर सकता है। मॉडल के आधार पर प्लेटों की मोटाई 0.4 से 1.0 मिमी तक भिन्न हो सकती है। काम करने की स्थिति में, प्लेटों को एक दूसरे के खिलाफ कसकर दबाया जाता है। इस मामले में, छोटे स्लॉटेड चैनल बनते हैं। सामने की तरफ एक विशेष नाली है, वहां एक रबर गैसकेट (सील) स्थापित है। इसके अलावा, गैसकेट में छेद होते हैं जो तरल पदार्थ की आपूर्ति और हटाने के लिए आवश्यक होते हैं। यदि कोई एक छेद टूट जाता है, तो ठंडे और गर्म मीडिया के मिश्रण को रोकने के लिए जल निकासी खांचे की एक प्रणाली प्रदान की जाती है।
दो मीडिया के बीच एक प्रतिधारा के निर्माण के कारण, न केवल तापमान सेट में सुधार प्राप्त करना संभव था, बल्कि अपेक्षाकृत छोटे हाइड्रोलिक प्रतिरोधों के साथ तेज गर्मी हस्तांतरण भी संभव था। यह कहना अतिश्योक्तिपूर्ण नहीं होगा कि संचालन का मूल सिद्धांत प्रतिधारा पर आधारित है, अर्थात ताप की गति औरविभिन्न दिशाओं में तरल पदार्थ को गर्म करना। मिश्रण को रोकने के लिए, एक डबल रबर सील या धातु की प्लेट लगाई जाती है। उपकरणों की परिचालन आवश्यकताओं के आधार पर प्लेटों और चैनलों की संख्या भिन्न हो सकती है। निर्माण से पहले, हीट एक्सचेंजर्स की एक थर्मल गणना की जाती है, जिससे ऑपरेशन के इष्टतम मोड को निर्धारित करना संभव हो जाता है। कभी-कभी महंगी मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है जो आक्रामक वातावरण में दीर्घकालिक संचालन से डरते नहीं हैं।
प्लेट-फिन हीट एक्सचेंजर्स
PRT का उपयोग गैर-आक्रामक और गैसीय मीडिया में एक विस्तृत तापमान रेंज में -270 से +200 डिग्री सेल्सियस तक गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। इस मामले में, सिस्टम में दबाव 100 वायुमंडल तक पहुंच सकता है और वैक्यूम से शुरू हो सकता है। डिजाइन प्लेटों के दोनों किनारों पर एक काटने का निशानवाला सतह लगाने के विचार पर आधारित है। उत्पाद में ही कई पसलियां होती हैं, जिसकी बदौलत मीडिया के बीच गर्मी हस्तांतरण किया जाता है। यह ध्यान देने योग्य है कि यह फिन-प्लेट हीट एक्सचेंजर है जिसमें विभिन्न प्रकार के फिन आकार होते हैं। यह आपको परिचालन और तकनीकी विशेषताओं को थोड़ा बदलने की अनुमति देता है। अक्सर आप निरंतर और लहरदार पसलियों को देख सकते हैं। लेकिन इनके अलावा, और भी विदेशी हैं, जैसे कि छिद्रित और टेढ़ी-मेढ़ी। शीट धातु का उपयोग आमतौर पर सामग्री के रूप में किया जाता है। सिस्टम में दबाव और उपयोग किए गए द्रव के आधार पर उनकी मोटाई समायोज्य है।
अक्सर इस प्रकार के ताप विनिमायक विभिन्न प्रकार के प्रवाह के साथ बनाए जाते हैं। सबसे अधिक बार, काउंटरफ्लो का उपयोग किया जाता है, लेकिन वहाँ भी हैंस्ट्रेट-थ्रू और क्रॉस सर्किट। अगर हम संक्षेप में ऐसे उपकरणों की ताकत के बारे में बात करते हैं, तो उनमें से बहुत सारे हैं। सबसे पहले, ये परिचालन गुण हैं, जैसे तेज और गहन गर्मी हस्तांतरण। दूसरे, यह आकार में छोटा है। आज, कई लोग कहते हैं कि यह फिनेड हीट एक्सचेंजर्स हैं जो सबसे उन्नत हैं। अक्सर, पीआरटी का उपयोग ऊर्जा, तेल शोधन, रसायन और विमानन उद्योगों जैसे उद्योगों में किया जाता है। यह सब बड़ी संख्या में लाभों के साथ-साथ सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले तरल पदार्थों और दबावों की एक विस्तृत श्रृंखला के कारण है।
शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर: डिजाइन और विशेषताएं
सतह-प्रकार के हीट एक्सचेंज उपकरण, जिनकी हमने पहले ही समीक्षा की है, शेल और ट्यूब इकाइयों की तरह लोकप्रिय नहीं हैं। ये केवल वे उपकरण हैं जिनका उल्लेख बहुत शुरुआत में किया गया था, सरलतम संस्करण में - यह "पाइप इन पाइप" प्रणाली है। इस प्रकार का हीट एक्सचेंजर ट्यूबों का एक सिस्टम (बंडल) होता है जिसे एक आवरण में रखा जाता है। ट्यूबों को लुढ़काया जाता है और उत्पाद के शरीर में वेल्डेड किया जाता है। कुछ मामलों में, उन्हें अतिरिक्त रूप से जला दिया जाता है। यह 100% जकड़न सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। शरीर को अतिरिक्त नलिका के साथ आपूर्ति की जाती है। कुछ भाप की आपूर्ति के लिए आवश्यक हैं, अन्य घनीभूत हटाने के लिए। इसके अलावा, आवरण में अनुप्रस्थ झंझरी होते हैं, जिनका उपयोग इकाई की पूरी लंबाई के साथ हीट एक्सचेंज ट्यूबों का समर्थन करने के लिए किया जाता है। दिलचस्प बात यह है कि शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग 190 डिग्री सेल्सियस या. के तापमान पर किया जाता है15 बार से अधिक संतृप्त भाप दबाव।
कोई भी प्रणाली जिसमें द्रव गति शामिल है, पानी के हथौड़े के अधीन हो सकता है। यह घटना उपकरण को आंशिक रूप से या पूरी तरह से निष्क्रिय करने में सक्षम है। ऐसा होने से रोकने के लिए, विभिन्न प्रकार के भंडारण तत्वों का उपयोग किया जाता है, तथाकथित विस्तार टैंक। लेकिन हमारे मामले में, यह आवश्यक नहीं है, क्योंकि शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स उनके लिए बहुत प्रतिरोधी हैं। इसके अलावा, पर्यावरण की स्वच्छता के लिए कोई सख्त आवश्यकताएं नहीं हैं। ऐसे उपकरणों का एक महत्वपूर्ण नुकसान यह है कि इस प्रकार के सभी प्रकार के ताप विनिमायक बहुत धातु-गहन होते हैं, जो अंतिम लागत और आयामों को प्रभावित करते हैं।
गैस उपकरण के लिए हीट एक्सचेंजर्स
यह कोई रहस्य नहीं है कि किसी भी ठोस ईंधन या गैस बॉयलर के डिजाइन में हीट एक्सचेंजर होता है, उन्हें हीटर भी कहा जाता है। हम पहले ही मुख्य प्रकारों पर विचार कर चुके हैं। जैसा कि आपने शायद देखा, इन या उन प्रकारों का उपयोग विभिन्न उद्योगों में किया जाता है। कुछ उपकरणों को व्यापक अनुप्रयोग मिला है, अन्य कुछ उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं और दूसरों के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। हमारे मामले में, ट्यूबलर और प्लेट हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग होता है। पहले मामले में, हम ट्यूबों की एक प्रणाली के साथ काम कर रहे हैं, दूसरे में - प्लेटों के साथ। सिद्धांत रूप में, प्रकार की परवाह किए बिना, गीजर के लिए हीट एक्सचेंजर को कई आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। सबसे पहले, एक उच्च गर्मी हस्तांतरण गुणांक होना, और दूसरा, उच्च तापमान के लिए टिकाऊ और प्रतिरोधी होना। सबसे लोकप्रिय सामग्री तांबा, एल्यूमीनियम और हैंइस्पात। बाद वाला विकल्प कम बेहतर है, क्योंकि ऐसी धातु भारी होती है, जिससे दक्षता कम हो जाती है। किसी भी स्थिति में, गीजर के लिए हीट एक्सचेंजर को कम से कम 5 साल तक काम करना चाहिए।
निष्कर्ष
इसलिए हमने मुख्य प्रकार के हीट एक्सचेंजर्स की समीक्षा की। शेल-एंड-प्लेट जैसी प्रजातियों को बिना ध्यान दिए छोड़ दिया गया। सिद्धांत रूप में, वे क्लासिक लैमेलर या रिब्ड से थोड़ा भिन्न होते हैं। लेकिन आप अक्सर एक आवरण के साथ हीट एक्सचेंजर के साथ स्नान स्टोव पा सकते हैं। हालांकि, मुख्य विशेषता यह है कि उपकरण उच्च तापमान और परिचालन दबाव के लिए प्रतिरोधी है। आवास टाइटेनियम, स्टेनलेस स्टील या कार्बन स्टील जैसी सामग्रियों से बना हो सकता है। यह दिलचस्प है कि शेल-एंड-प्लेट हीट एक्सचेंजर के साथ स्नान स्टोव भाप या घनीभूत के लिए अच्छी तरह से विनियमित होते हैं, जो निस्संदेह एक महत्वपूर्ण लाभ है। सिद्धांत रूप में, यह कहानी को पूरा कर सकता है, क्योंकि अब आप हीट एक्सचेंजर्स के बारे में वह सब कुछ जानते हैं जो आपको चाहिए।
