Výmenníky tepla

Výmenníky tepla sa podľa spôsobu odovzdávanie tepla v nich rozdeľujú na:
• povrchové, resp. rekuperátorové (rekuperátory) – k výmene tepla dochádza prostredníctvom teplovýmennej plochy,
• kontaktné, príp. regenerátorové (regenátory) – k výmene tepla dochádza na ploche vytvorenej napríklad aj hladinou kvapaliny,
• zmiešavacie (ejektory a zmiešavacie čerpadlá) – dochádza k premiešaniu kvapalín.
V povrchových výmenníkoch tepla nedochádza ku kontaktu teplonosných médií, ktoré sú navzájom oddelené pevnou teplovýmennou plochou. Tieto teplovodné látky majú rôzne prevádzkové tlaky a spôsob napojenia výmenníkov je charakterizovaný ako tlakovo nezávislý. Prevádzkový tlak na primárnej strane je zvyčajne vyšší ako na sekundárnej. V súčasnosti sa tieto typy najčastejšie inštalujú do odovzdávacích staníc tepla. V regenerátorových výmenníkoch tepla obtekajú teplonosné látky striedavo teplovýmennú plochu, ktorá má veľkú akumulačnú schopnosť. V prvej fáze teplonosné médium obteká teplovýmennú plochu a zohrieva ju, v ďalšej fáze obteká teplonosnú plochu sekundárne médium a odoberá z nej teplo. Tento spôsob odovzdávania tepla je charakteristický pre výmenu tepla vo vetracích a klimatizačných zariadeniach.

V zmiešavacích zariadeniach chýba teplovýmenná plocha, čo znamená, že sa teplonosné látky zmiešavajú. Tento spôsob odovzdávania je charakteristický pre tlakovo závislé odovzdávacie stanice tepla. Teplonosné látky po zmiešaní nemožno od seba rozdeliť a zároveň dochádza k prenosu tlakových pomerov z jednej tepelnej siete do druhej.

Rozdelenie výmenníkov

Podľa vyhotovenia môžeme výmenníky rozdeliť na klasické rúrové, doskové a špirálové. Klasické rúrové výmenníky tepla zvyčajne tvorí valcovitý plášť, v ktorom je umiestnená ohrevná vložka zložená zo zväzku vhodne tvarovaných rúr. Ohrevnú vložku vlastne tvoria teplovýmenné plochy, pričom jedna teplonosná látka prúdi vnútorným priestorom rúr a druhá teplonosná látka prúdi okolo ich vonkajšieho priestoru. Používajú sa prevažne na prípravu teplonosnej látky pre sústavy ústredného vykurovania a na prípravu ohriatej vody. Pri umiestňovaní týchto výmenníkov tepla sú pomerne vysoké nároky na priestor a dispozičné riešenie technickej miestnosti, aby sa zabezpečila jednoduchá demontáž a údržba teplovýmenných plôch.

226817

Doskové výmenníky tepla

Doskové výmenníky tepla sú zložené zo špeciálnych dosák z veľmi kvalitnej tvarovanej ocele. Susediace dosky vytvárajú kanál, v ktorom sa vedie striedavo teplé a studené médium cez zväzok dosiek. Bežne používané jednocestné doskové výmenníky tepla využívajú 100-percentný protiprietok oboch médií. Všetky otvory sú umiestnené v pevnej doske rámu a umožňujú jednoduchšiu inštaláciu. V prípade, že teplotné rozdiely teplonosných látok sú malé, je výhodnejšie použiť viaccestný doskový výmenník tepla. Počet dosiek vo výmenníku tepla závisí od požadovaného výkonu. Vo vnútri balíka dosiek majú dosky v oporných bodoch kovové spoje. Skupina dosiek sa skladá buď iba z jedného typu profilu, alebo z kombinácie niekoľkých profilov. Ak sa použije iba jeden druh profilu, každá druhá doska je otočená o 180 °C. Takto formované prietokové kanály medzi doskami vytvárajú mnoho oporných bodov. Dvojstenný výmenník tepla ponúka zvýšenú bezpečnosť prevádzky vďaka použitiu dvoch lisovaných dosiek, ktoré sú spolu zvarené vo vstupných a výstupných dierach. Medzi každým párom dosiek je presakujúca medzera. Aj v prípade poškodenia dosky koróziou sa médiá nemôžu premiešať, pretože uniknutá kvapalina by vytiekla medzi spojenými doskami do okolitého prostredia, kde je viditeľná. V špeciálnych prípadoch, kde doskové výmenníky tepla dosahujú obyčajne svoje limity, sa môže použiť výmenník tepla so širokými medzerami medzi doskami (môžu dosahovať šírku až 12 mm). Takéto doskové výmenníky umožňujú bezproblémový prenos tepla a sú riešením pre teplonosné média, ktoré napríklad môžu obsahovať pevné látky, kryštály, drť alebo viskózne produkty.
{R1}

Doskové výmenníky tepla poskytujú vysoký stupeň tepelného prenosu vďaka turbulencii spôsobenej tvarom dosiek. Špeciálne usporiadanie tesnení v doskách zamedzuje akémukoľvek zmiešaniu. V oblasti otvoru sú obe médiá oddelené dvojitým tesnením. Používajú sa na prípravu teplonosnej látky a ohriatej vody. Pri umiestňovaní nie sú veľké požiadavky na dispozičné riešenie a navyše sa dajú umiestniť aj do malých priestorov. Doskové rekuperátorové výmenníky sú samostatné vzduchotechnické zariadenia. Výmenníky možno zaradiť do potrubnej siete alebo doplniť ventilátormi a nevyhnutnými i spojovacími potrubnými dielami. Špeciálnym druhom sú lamelové výmenníky, ktoré sa vyrábajú na báze medených rúr a hliníkových lamiel. Maximálna veľkosť jedného lamelového bloku môže byť približne 3,5 × 4 m. Každý výmenník tepla určený do vzduchotechnického systému sa testuje na tesnosť suchým vzduchom na 34 barov, aby sa vylúčilo riziko možných netesností.

Špirálové výmenníky tepla

Špirálové regeneračné výmenníky tepla patria s ohľadom na svoju konštrukciu a spôsob prevádzky medzi zariadenia s najväčšou účinnosťou. Ich názov je odvodený od tvaru teplovýmennej plochy, ktorú tvoria rúrky ohnuté do tvaru špirály. Sú z kvalitnej ocele alebo medi. Vonkajší povrch rúrok je upravený tak, aby sa zväčšila teplovýmenná plocha. Vo vzduchotechnike sa používajú predovšetkým ako súčasť zostavy do jednotiek pre prívod a odvod vetracieho vzduchu, možno ich použiť aj ako samostatné diely.

Dôležitá je kvalita

Výmenník tepla musí byť vyrobený z materiálu, ktorý ma minimálne takú dlhú životnosť ako ostatné komponenty vykurovacej alebo vzduchotechnickej sústavy (aspoň 30 rokov). Pri výmenníkoch sa odporúča použiť tesnenie, ktoré sa nemusí lepiť. Optimálne uloženie tesnenia v jeho žliabku a upevnenie pomocou vylisovaných zúbkov v žliabku má vysokú odolnosť proti tlaku a umožňuje rýchlu a jednoduchú výmenu tesnenia. Rozoberateľné výmenníky šetria náklady vďaka svojim vysokým výkonom, nízkym investíciám, kompaktnej inštalácii a jednoduchej údržbe. Na porušenie upozornia presakujúce medzery.

Základné diely doskových výmenníkov tepla: • zloženie a počet dosiek výmenníka závisí od požadovaného tepelného prenosu, • tesnenie dosiek zaručuje, že prietokové kanály sú vzájomne bezpečne utesnené. Tesnenie tiež určuje smer toku vo výmenníku, • rám obsahujúci súbor dosiek je pritiahnutý sťahovacími skrutkami, • príruby pre primárny a sekundárny okruh média sú obvykle súčasťou pevného rámu výmenníku tepla.