Теплообменники – это аппараты, предназначенные для передачи тепла из одного места в другое. Их функция — извлекать тепло из жидкости, такой как горячая вода или пар, и направлять его к другой жидкости, например, к холодной воде или воздуху. Этот процесс передачи тепла от одной жидкости к другой называется теплообменом. Поскольку теплообменники применяются во многих местах, таких как фабрики, электростанции или даже в наших домах, они становятся очень важными. Ниже них, как мы будем управлять теплом в этих системах?
Чтобы иметь четкое представление о механизме работы теплообменников, дается несколько объяснений о том, как работает передача звука. Тепло – это форма энергии, которая течет от горячих предметов к холодным. Например, когда вы прикасаетесь к горячей плите, тепло передается от плиты к вашей руке, что, в свою очередь, создает ощущение тепла. Вот веская причина опасаться горячих поверхностей. Существует три механизма движения тепла: конвекция и излучение.
Конвекция возникает, когда тепло уносится движущимися жидкостями, такими как воздух и вода. Это очень важный механизм передачи тепла в устройствах различного типа, таких как теплообменники. Например, горячая вода протекает через теплообменник и за счет конвекции отдает свое тепло холодной воде, которая также течет через теплообменник.
Это процесс теплопередачи, называемый излучением, который происходит без прямого контакта между объектами. В качестве примера рассмотрим, как Земля нагревается Солнцем простым способом. Это потому, что солнечное тепло распространяется через космос, но поскольку в вакууме нет молекул, оно нагревает нашу планету, не касаясь нас.
Теплообменники прекрасны тем, что могут помочь сэкономить энергию. Они извлекают тепло из горячей жидкости, а затем перемещают ее в какую-нибудь холодную, при этом не теряя при этом никакой энергии. В технологической печи – это очень очевидно и широко используется, но с использованием теплообменника мы можем сэкономить от 25 до 35% энергии; например, завод, который нагревает воду, которая проходит через несколько ступеней/уровней на одном и том же заводе, теперь, поскольку первая ступень горячая, возможна альтернатива холодному четвертому уровню, чтобы можно было избежать еще одной работы нагревателя. Таким образом, тепловая энергия не тратится зря, что приводит к значительной экономии ежемесячных счетов.
Разница температур между двумя жидкостями играет важную роль в теплопередаче. При большей разнице температур передается больше тепла. Вот почему так важно проектировать теплообменник с учетом правильной разницы температур. Это важный момент для инженеров, позволяющий гарантировать эффективную работу теплообменника.
Особенно интригующей конструкцией является микроканальный теплообменник. Еще одна особенность этих теплообменников заключается в том, что они выглядят как крошечные каналы шириной всего несколько миллиметров. Эти крошечные каналы способны обеспечить хорошие тепловые характеристики в очень небольшом объеме благодаря высокому соотношению площади к объему. Это делает их идеальными кандидатами для такого рода теплообмена.