Εναλλακτές θερμότητας.

Abstract

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία θα αναπτυχθεί το θέμα των εναλλακτών θερμότητας. Ποια είδη υπάρχουν και οι διάφορες λειτουργίες τους. Σε πολλές εγκαταστάσεις απαιτείται η μετάδοση θερμότητας μεταξύ δύο ρευστών. Οι διεργασίες αυτές πραγματοποιούνται σε συσκευές που ονομάζονται εναλλάκτες θερμότητας. Η αρχή λειτουργίας των εναλλακτών βασίζεται στη θερμοκρασιακή διαφορά ανάμεσα στα δυο ρευστά. Υπάρχει μεταφερόμενη ενέργεια υπό μορφή θερμότητας από το ρευστό υψηλής θερμοκρασίας προς το ρευστό χαμηλής. Η θερμότητα μεταφέρετε από το ζεστό ρευστό στο τοίχωμα μέσω συναγωγής, διαμέσου του τοιχώματος με αγωγή και από το τοίχωμα στο ψυχρό ρευστό και πάλι μέσω συναγωγής. Οι επιδράσεις της μεταφοράς με ακτινοβολία συμπεριλαμβάνονται συνήθως στους συντελεστές μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή. Οι εναλλάκτες συναντώνται σε συστήματα θέρμανσης, ψύξης και κλιματισμού, σε κύκλους παραγωγής ισχύος, σε συσκευές ανάκτησης θερμότητας, σε χημικές διεργασίες και όπου αλλού χρειαζόμαστε εναλλαγή θερμότητας. Πολλοί εναλλάκτες θερμότητας μοιάζουν στο εξωτερικό. Η διαφορά είναι στο εσωτερικό τους, στις λεπτομέρειες του σχεδιασμού και τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σφράγισης. Σημαντικό σημείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την αξιολόγηση ενός εναλλάκτη θερμότητας, είναι οι μορφές της πτυχώσεως εντός του εναλλάκτη. Πολλοί παράγοντες μπαίνουν στον σχεδιασμό, όπως η θερμική ανάλυση, το μέγεθος, το βάρος, η κατασκευαστική αντοχή, η πτώση πίεσης και το κόστος. Κατά την αξιολόγηση ενός εναλλάκτη θερμότητας, είναι πολύ σημαντικό όχι μόνο να διερευνήσει κανείς τα στοιχεία του προϊόντος που παρέχεται, αλλά και να αναλύσει το επίπεδο της έρευνας-ανάπτυξης που πραγματοποιούνται από τον κατασκευαστή, την εξυπηρέτηση μετά την τοποθέτηση σε λειτουργία και την διαθεσιμότητα ανταλλακτικών. Στους εναλλάκτες θερμότητας δεν καταναλώνεται άμεσα καύσιμο, η βέλτιστη όμως χρήση τους και η καλή λειτουργία τους επηρεάζει άμεσα την συνολική κατανάλωση του καυσίμου-ενέργειας, για παράδειγμα σε μια βιομηχανία. Το πολύ αυξημένο ενδιαφέρον για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο τις τελευταίες δεκαετίες, σε συνδυασμό με τα οικονομικά κίνητρα που έδωσαν οι περισσότερες κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο, οδήγησε τις εταιρείες να αναπτύξουν τεχνολογίες αποτελεσματικότερης αξιοποίησης της ενέργειας. Σημαντικό ρόλο για την επίτευξη του παραπάνω στόχου έπαιξαν και συνεχίζουν να παίζουν οι εναλλάκτες θερμότητας.

This diploma thesis is dealing with heat exchangers, their types and their characteristics. Heat exchangers are classified according to their heat transfer mode, flow arrangement and construction of the device. Fluids providing heat to the body of exchangers are in direct, indirect or half-direct contact. According to the flow arrangements, heat exchangers are divided into concurrent/counter current flow, cross-flow and mixed flow heat exchangers. The materials used to make heat exchanger devices have to resist to mechanical, chemical and thermal stresses that they may be submitted to. The most widely used materials are stainless steel and titanium. According to our expectations, the environment and the computer system used, we are driven to the best suitable choice of heat exchanger. Finally, we have to consider the importance of impact of heat exchangers on energy saving: electricity, combustible materials and water.