Isı eşanjörleri, ısıyı bir yerden başka bir yere aktarmak için tasarlanmış cihazlardır. İşlevleri, sıcak su veya buhar gibi bir sıvıdan ısıyı çıkarmak ve onu soğuk su veya hava gibi başka bir yere yönlendirmektir. Isının bir sıvıdan diğerine aktarıldığı bu işleme Isı Transferi denir. Isı eşanjörleri fabrikalar, enerji santralleri veya hatta evlerimiz gibi birçok yerde uygulandığından çok önemli hale gelirler. Bunların altında, bu sistemlerde ısıyı nasıl yönetiriz?
Isı değiştiricilerin arkasındaki çalışma mekanizması hakkında net bir fikir edinmek için, ısı transferinin nasıl çalıştığına dair birkaç şey açıklanmaktadır. Isı, sıcak nesnelerden soğuk nesnelere akan bir enerji biçimidir. Örneğin sıcak bir sobaya dokunduğunuzda, ısı sobadan elinize aktarılır ve bu da elinizin sıcak hissetmesini sağlar. Sıcak yüzeylere karşı dikkatli olmak için iyi bir neden burada. Isının hareketine ilişkin üç mekanizma vardır: iletim, konveksiyon ve radyasyon.
Konveksiyon, ısının hava ve su gibi hareket eden akışkanlar tarafından taşınmasıyla gerçekleşir. Isı eşanjörleri gibi çeşitli tipteki cihazlar söz konusu olduğunda çok önemli bir ısı transfer mekanizmasıdır. Örneğin, sıcak su bir ısı eşanjöründen akar ve konveksiyon yoluyla ısısını eşanjörden akan soğuk suyla birlikte bırakır.
Nesneler arasında doğrudan bir temas olmadan gerçekleşen radyasyon adı verilen bir ısı transferi sürecidir. Bir örnek olarak, Dünya'nın güneş tarafından basit bir şekilde nasıl ısıtıldığını düşünün. Bunun nedeni, güneşten gelen ısının uzayda seyahat etmesidir - ancak vakumda molekül olmadığından, bize dokunmadan gezegenimizi ısıtır.
Isı eşanjörleri enerji tasarrufuna yardımcı olabilmeleri açısından harikadır. Sıcak bir sıvıdan ısıyı alırlar ve daha sonra onu soğuk bir sıvıya akıtırlar, bunu yaparken de enerji kaybetmezler. Bir işlem fırınında - Çok belirgindir ve yaygın olarak kullanılır, ancak ısı eşanjörü kullanarak yaklaşık %25 ila %35 enerji tasarrufu sağlayabiliriz; örneğin, aynı tesisteki birkaç adımdan/seviyeden geçen suyu ısıtan bir fabrika, şimdi ilk adım sıcak olduğundan alternatif bir soğuk dördüncü seviye mümkün olabilir, böylece bir ısıtıcı görevi daha önlenebilir. Bu şekilde hiçbir ısı enerjisi israf edilmez, bu da aylık faturalarınızda önemli tasarruflara yol açar.
İki sıvı arasındaki sıcaklık farkı ısı transferinde önemli bir rol oynar. Daha büyük bir sıcaklık farkıyla daha fazla ısı transfer edilir. Bu nedenle ısı eşanjörünü uygun sıcaklık farkını göz önünde bulundurarak tasarlamak önemlidir. Bu, mühendislerin ısı eşanjörünün etkili bir şekilde çalışmasını sağlamak için önemli bir husustur.
Özellikle ilgi çekici bir tasarım, mikro kanallı ısı değiştiricidir. Bu ısı değiştiricilere giden bir diğer yol, sadece birkaç milimetre genişliğinde küçük kanallar gibi görünmeleridir. Bu küçük kanallar, yüksek alan-hacim oranı nedeniyle çok küçük bir hacimde iyi bir termal performans sağlayabilir. Bu onları bu tür ısı değişimi için ideal adaylar yapar.