IZMJENJIVAITOPLINE

IZMJENA TOPLINEHladniji se medij grije, a topliji hladiPloasti izmjenjivai topline:PrehrambenaFermentativna industrija

Izmjenjivai topline sa cijevnim registrima i dvocjevni

Vaan utjecaj na izmjenu topline ini smjer strujanja medija, pa tako imamo:1. Istosmjerni (istostrujni)2. Protusmjerni (protustrujni)3. Unakrsno strujanje

1. ISTOSMJERNI IZMJENJIVA TOPLINE

1. PROTUSMJERNI IZMJENJIVA TOPLINE 1. UNAKRSNI IZMJENJIVA TOPLINE

Kod istosmjernog IT-a je temperatura hladnijeg medija na izlazu nia od bilo koje temperature toplijeg medijaKod protusmjernog IT-a temperatura hladnijeg

medija zna biti vea od temperature toplijeg medija i zato se vie koristiKoliina topline dQ koju u jedinici vremena

topliji medij neke temperature t1 predaje hladnijem mediju temperature t2 odreuje iz jednadbe bilanse topline

Elementarno toplinsko optereenje:dQ = m1c1dt1 = m2c2dt2 (W)dQ = K dA tsr. (W) jednadba

prolaza topline

[ ]2.

mtK

dQdAsr

=

Izraz za srednju logaritamsku razliku temperatura:

[ ]

sr.

sr.

0.

tK Q

tA K

ln ili log3,2

-

==

=

A

Q

C

tt

ttt

i

u

iusr

TIPOVI IZMJENJIVAA TOPLINE1. IT sa parnim platem2. Dvocjevni IT3. IT s cijevnim registrom Ako je potrebna velika izmjena topline Na oba kraja privarene cijevne stijene u koji ulazi

registar cijevi Podnice su spojene prirubnicama i vijcima

(mogunost zamjene) Para prolazi kroz meucijevni prostor odozgo

prema dolje, a tekuina odozdo prema gore Kondenzat se uklanja iz daljnjeg dijela

meucijevnog prostora preko kondenznog lonca

Dijele se na: Jednohodne tekuina struji istovremeno kroz

sve cijevi u istom smjeru Viehodne registar je podijeljen na vie sekcija

(hodova) cjevni IT Viehodni IT s vertikalno postavljenim cijevima

ima uzduno podijeljenu donju i gornju komoru na odjele

Dolazi do poveanja brzine strujanja tekuine,a time i koeficijent prijelaza topline (to poveavanje omoguavaju poprene pregrade)

Poprene pregrade su okrugle ploe s izrezanim segmentima ili naizmjenino poredani prstenovi i okrugle ploe

4. IT s plivajuom glavom Dobije se ugradnjom cijevi u jednu cijevnu

stijenku brtvenim spojem i ugradnjom cijevi U oblika u IT

Cijevi se odabiru tako da brzina strujanja u cijevima bude optimalna i da se mogu istiti

Najpogodnije su eline cijevi promjera 25, 38 i 57 mm

Za plinove i viskozne tekuine primjenjuju se i vei promjeri

Razmjetaj cijevi u cijevne stijenke odreuje se nakon to se odredi promjer d i broj cijevi n

Cijevi se razmjetaju u ahovskom poretku po stranama pravilnog esterokuta ili po koncentrinim krunicama ili po pravokutnicima radi lakeg ienja meucijevnog prostoraRazmak izmeu susjednih cijevi (korak

cijevi) treba biti to manji, radi breg strujanja tekuine

5. PLOASTI IT Sastoje se od vie valovitih paralelno postavljenih

ploa smjetenih izmeu dva okvira Spajaju se sa brtvom U ploi su ugraeni 4 otvora, a slue za ulaz

medija u meuprostor, odnosno prijelaz u sljedei meuprostor dviju ploa

Povrina ploe je valovita da se povea turbulentnost strujanja medija

Ploe su od nehrajueg elika, a razmak od 3 do 6 mm

Mediji struje protustrujno

6. IT s CIJEVNIM ZMIJAAMANajjednostavniji IT je zmijaa izraena od

ravnih cijevi spojenih koljenima ili je spiralno savijena cijev

Koeficijent prijelaza topline je neto vei nego za ravne cijevi

Da bi dolo do stvaranja kondenzata i odvod plinova, zmijae se dijele u nekoliko odvojenih sekcija (jedna iznad druge ili u obliku koncentrinih krunica) Brzina strujanja medija je obino manja nego

u ravnim cijevima radi veeg pada tlaka

7. SPIRALNI IT Povrina izmjene topline je spiralno savijeni

lim Sastoji se od 2 lima savinutih u obliku

spirala, inei dva spiralna kanala pravokutnog presjekaOba kanala poinju u sreditu, a zavravaju

na periferijiUnutarnji su krajevi spirala spojeni

pregradnom stijenomDa bi se poveala nesavitljivost i vrstoa

limova na kraju se ugrauju tzv. distancioni umeciMediji struje protustrujno

8. KALORIFERI Su IT sa izvana orebrenom povrinom tj.

cijevima u kojima se zrak grije parom ili tekuinom

Rebra poveavaju povrinu izmjene topline Vaan je izbor smjera rebara, radi poveanje

koeficijenta prijelaza topline Cilj je da zrak to je mogue dublje ue meu

rebra, zato se rebra stavljaju okomito na os cijevi koje grije zrak

UKAPLJIVANJEPARA

Ukapljivanje se naziva prijelaz pare ili plina u tekue stanje hlaenjem pare (plina) ili kompresijom i hlaenjem istovremeno

IT u kojima se para ukapljuje nazivaju se KONDENZATORI

Kondenzator je jedan od najvanijih dijelova rashladnog postrojenja

Tu se mijenja agregatno stanje rashladnog medija i pri tome se rashladnom mediju oduzima toplina koju je rashladni medij preuzeo u hladnjai i toplina ekvivalentna radu kompresije

Kondenzatori se mogu hladiti zrakom ili vodom

Kondenzatori koji se hlade vodom:1. Protoni kondenzatori (kondenzatori s

cijevnim registrom, dvocjevni i elementni kondenzator)

2. kropni kondenzator

U kondenzatoru s cijevnim registrom kroz cijevni prostor struji voda,a u meucijevnom se prostoru ukapljuje rashladni medij

Dvocjevni kondenzator je IT na principu cijev u cijev

Elementni kondenzator se sastoji iz vie izmjenjivaa topline spojenih u seriju

kropni se sastoji iz cijevi postavljenih jedna ispod druge preko kojih se iz korita s nazubljenim rubovima sliva vode u spremnik

Imaju 6 do 10 puta manji utroak vode od protonih kondenzatora

Konstrukcija ovisi o tlaku ukapljivanja, a dijele se na:1. Povrinske2. Kondenzatore mijeanja3. Ejektorske (u njima se vodena

struja direktno dodiruje s parom, te se para ukapljuje)

1. POVRINSKI KONDENZATORI Para se ukapljuje na vanjskim ili unutarnjim

povrinama cijevi, dok rashladna voda struji kroz cijevi ili oplahuje cijevi s vanjske strane

Hlaenje se ostvaruje s vodom ili zrakom, te kropljenjem vodom

Toplina se izmeu pare i rashladne vode izmjenjuje kroz pregradnu stijenku

Prostor za ukapljivanje je pod atmosferskim ili nekim drugim tlakom

Maksimalni podtlak koji se postie u kondenzatoru ovisi o koliini i temperaturi rashladne vode

Temperatura vode treba biti najmanje 50C nia od temperature pare koja ulazi u kondenzatorObino se rad kondenzatora ocjenjuje po

utroku vode za ukapljivanje 1kg pare

2. KONDENZATORI MIJEANJA Ovdje se para i rashladna voda mijeaju

rasprivanjem vode u parni prostor kondenzatora Pri tome para predaje toplinu isparavanja

rashladnoj vodi, zagrijava je i ukapljuje se Mogu se primjeniti samo za ukapljivanje vodene

pare ili para drugih manje vrijednih tekuina Ovi kondenzatori su vrlo rasprostranjeni u

industriji, jer imaju veliki uin, jednostavne su konstrukcije i lako se tite od korozije

Po nainu rada dijele se na mokre i suhe

Za ubrzanje ukapljivanja potrebno je ostvariti to veu povrinu dodira vode i pare

U ovisnosti o smjeru strujanja vode i pare razlikujemo:1. Istosmjerni2. Protusmjerni

U ovisnosti o visini smjetanja:1. Niske i 2. Visoke razine

Iz kondenzatora niske razine voda se odsisava pumpama, a iz kondenzatora visoke razine otjee bez pumpe

U suhim se protusmjernim kondenzatorima zrak odstranjuje odozgo gdje on ima temperaturu blisku poetnoj temperaturi rashladne vode

Istosmjerni se kondenzatori primjenjuju uglavnom za postrojenja relativno malog uina

SUHI ISTOSMJERNI KONDENZATOR Para ulazi u gornji dio plata kondenzatora i

mijea se s vodom, koja se rasprava mlaznicom

Kondenzat i voda se uklanjaju centrifugalnom pumpom

Za odravanja podtlaka koji nastaje zbog ukapljivanja pare, zrak i ukapljeni plinovi siu se vakuum pumpom

SUHI PROTUSMJERNI BAROMETARSKI KONDENZATOR

Sastoji se od plata unutar koga se nalaze prelivni podovi za kropljenje vode i barometarska cijev za otjecanje rashladne vode i kondenzata

Para ulazi u kondenzator odozgo kroz cijevni prikljuak, a voda se dovodi kroz cijev i tee postepeno preko rubova prelivnog poda i otvora u podovima

Zrak se sie kroz cijev, prolazi kroz hvatakapljica, na koji je prikljuena barometarska cijev

U plat barometarskog kondenzatora ugrauju se podovi u obliku segmenata i prstenova

Uin ovih kondenzatora je od 40 do 250 kgps-1 ukapljujue pare U ovim kondenzatorima je utroak energije

znatno manji nego u kondenzatorima niske razine

U industriji se upotrebljavaju u viestepenim isparnim stanicama koje rade pod vakuumom

Trokovi ukapljivanja ovise uglavnom o cijeni postrojenja i utroku rashladne vode i energije

Za smanjenje specifinog utroka vode potrebno poveati dimenzije kondenzatora

Ukupni tlak u kondenzatoru se sastoji iz parcijalnog tlaka pare i parcijalnog tlaka zraka

Prisustvo zraka i plinova koji se ukapljuju u kondenzatoru uzrokuju smanjenje parcijalnog tlaka pare i masenog udjela vode u smjesi

DIMENZIJE KONDENZATORA MIJEANJA Unutarnji se promjer kondenzatora odreuje iz

brzine i koliine strujanja pare u kondenzatoru Brzina strujanja pare ovisi o nainu rasprivanja

vode u kondenzatoru, tj. o veliini kapljice ili debljini struje

Promjer otvora u podovima kondenzatora i njihov broj se odabire polazei od veliine potrebne povrine izmjene topline struje i kapljice vode s parom

Treba paziti da otvori ne budu previe mali da ne doe do zaepljenja kondenzatora

Obino je promjer otvora u podu 2 mm za istu vodu i 5 mm za neistu vodu, a visina ruba poda je oko 40 mm

Barometarski kondenzatori obino imaju vanjske promjere 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,6 i 2 m

Barometarska cijev treba imati dovoljnu visinu da bi se tekuina udaljila iz kondenzatora gravitacionim otjecanjem

U cijevi se stalno nalazi stupac tekuine, koji izjednjauje razliku izmeu atmosferskog tlaka i tlaka u kondenzatoru

Visina stupca tekuine u barometarskoj cijevi treba biti vea od ukupne visine stupca u cijevi, jer tekuina treba svladati mjesne otpore na ulazu i izlazu, podune otpore strujanja

Obino se uzima promjer barometarske cijevi jednak promjeru prikljuaka za dovod rashladne vode, jer je koliina kondenzata neznatna u usporedbi s koliinom vode koja kropi kondenzator

Promjer prikljuaka za vodu se odreuje polazei od maksimalnog protoka i najvee brzine, koja je 2 ms-1