Ruch ciepła wymiennikach
Ruch ciepła wymiennikach
Istnieją trzy mechanizmy przenoszenia ciepła:
przewodzenie - ruch ciepła bez ruchu masy (np. przez ściankę wymiennika)
konwekcja - ruch ciepła z jednoczesnym ruchem masy (np. z płynu do ścianki wymiennika)
promieniowanie - ruch ciepła poprzez fale elektromagnetyczne. Ten mechanizm ma znaczenie jedynie w wysokich temperaturach8.
Przewodzenie
Osobny artykuł: Przewodzenie ciepła.
Ruch ciepła przez przewodzenie opisuje prawo Fouriera, które stwierdza, że ilość przepływającego ciepła jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur oraz współczynnika przewodzenia ciepła ? (charakterystycznego dla każdej substancji). Ruch ciepła przez przewodzenie wyraża równanie:
Q ˙ = ? ? d ? ? T \displaystyle \dot Q=\lambda \cdot d\cdot \Delta T \displaystyle \dot Q=\lambda \cdot d\cdot \Delta T
gdzie:
? ? współczynnik przewodzenia ciepła (kW/mK)
d ? odległość przenikania ciepła (m)
?T ? różnica temperatur (K).
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
wpływ promieniowania powodują
Rekuperatory z wytwarzaniem ciepła ? przykłady
W tego typu wymiennikach energia wytwarzana jest zwykle w procesie spalania lub rekcji jądrowej. W procesach tych powstają duże ilości energii, które następnie przenikają przez powierzchnię wymiany ciepła. W wymiennikach takich znaczna część ciepła może być przekazywana na drodze promieniowania, co musi być uwzględnione w procesie projektowania. Duży strumień energii i wpływ promieniowania powodują, że elementy takich wymienników muszą być projektowane zgodnie ze specjalnymi standardami. Zmiany zachodzące w materiale pod wpływem dużych ilości ciepła powodują, że wymienniki takie projektuje się na konkretną długość życia (wyrażoną zwykle w roboczogodzinach), po upływie którego muszą być wymienione6. Wymienniki pracujące w takich warunkach muszą częściej niż zwykłe wymienniki przechodzić inspekcję.
Kocioł płomienicowy i płomieniówkowo-płomienicowy
Osobny artykuł: Kocioł płomienicowy.
Osobny artykuł: Kocioł płomienicowo-płomieniówkowy.
Kocioł płomienicowy jest zbiornikiem, wewnątrz którego biegną rury zwane płomienicami. Wewnątrz płomienic znajduje się palenisko. W procesie spalania wytwarza się energia, która ogrzewa wodę w zbiorniku. Kocioł płomienicowo-płomieniówkowy oprócz płomienic posiada wiązki cieńszych rurek zwanych płomieniówkami (przez które przepływają gazy spalinowe), które zwiększają powierzchnię wymiany ciepła.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
Montaż kolektorów słonecznych i dużych okien w domach
W naszych czasach bardzo rozpowszechnionym zjawiskiem jest wykorzystywanie energii słonecznej do ogrzewania domu. W tym celu na domach montowane są kolektory słoneczne, a dodatkowo wstawiane duże okna w tych częściach domu, które są bardzo nasłoneczniane, co wzmacnia efekt nagrzewający. Jednak w naszym klimacie same kolektory słoneczne nie wystarczają do skutecznego ogrzewania domu, dlatego bardzo często współpracują one z ogrzewaniem podłogowym, które ogrzewa dom od podłoża i dodatkowo ochrania je przed napływem zimnego powietrza. Poza tym można montować w domach żaluzje zewnętrzne, które dodatkowo ochraniają budynek przed wychłodzeniem, a same kolektory wykorzystywać do ogrzewania wody używanej do kąpieli czy mycia naczyń.