2.8. Siltummaiņi ar ribotām virsmām
Parasti siltummaiņus ar ribotām virsmās lieto, ja siltuma apmaiņa notiek starp vidēm ar stipri atšķirīgiem siltumatdeves koeficientiem, piemēram, sildot gaisu, kuram α1 = 10....60 W/m2•K, ar ūdens tvaiku, kuram α2 ≈ 11600 W/m2•K. Šādos gadījumos siltuma apmaiņas veicināšanai tajā pusē, kur atrodas vide ar mazāku siltumatdeves koeficientu, palielina virsmu, izveidojot ribas. Parasti vide, kurai ir mazāks siltumatdeves koeficients, atrodas ārpusē, tādēļ arī ribas ir ārpusē [3]. Pie šādām ierīcēm pieder ekonomaizeri.
2.8.1. Vēsture
Pirmais veiksmīgi darbojošos ekonomaizeru patentēja E. Grīns 1845. gadā, kuru izmantoja, lai paaugstinātu tvaika rašanās efektivitāti stacionārajos tvaika dzinēju katlos. E. Grīna tipa ekonomaizeriem tika dots nosaukums – Zaļie ekonomaizeri. Pirmais ekonomaizers sastāvēja no masīvām vertikāli novietotām metāla caurulēm, kuru galos bija ūdens rezervuāri, gar caurulēm gāja dūmgāzes, kuras sildīja caurulēs un rezervuāros esošo ūdeni [53].
Ar ekonomaizeriem vēlāk tika aprīkoti praktiski visi stacionārie tvaika dzinēji, lai uzlabotu to efektivitāti [53].
2.8.2. Darbības princips
Ekonomaizers ir divgājienu cauruļu tipa siltuma apmaiņas iekārta, kurai pa caurulēm plūst dūmgāzes. Caurules no ārpuses apskalo šķidrums. Dūmgāzes plūst no augšas uz leju (pirmais gājiens), apakšējā daļā atrodas gāzu pagrieziena tvertne, kur gravitācijas spēka iedarbības rezultātā nosēžas cietās daļiņas, ko satur dūmgāzes. Tālāk dūmgāzes pa vertikālām caurulēm (otrais gājiens) nonāk augšējā dūmu izvadā [53].
2.8.4. Konstrukcija
SECINĀJUMI
1. Lai sasniegtu augstus siltumpārejas koeficientus, siltumnesējus vajag laist cauri aparātam ar lielu ātrumu, bet līdz ar to palielinās hidrauliskās pretestības, kā arī, lai iegūtu augstus siltumpārejas koeficientus, siltummaiņu virsmai jābūt attīrītai no piesārņojumiem, un lai tos notīrītu virsmai jābūt viegli pieejamai.
2. Lai palielinātu ātrumu vienam no siltumnesējiem, siltumpārejas koeficients būtiski pieaugs tikai tādā gadījumā, ja siltuma atdeves koeficients otram siltumnesējam ir pietiekami augsts un siltuma pretestība sieniņai un aizsērējumi ir nelieli.
3. Ja siltumatdeves koeficients starpcauruļu telpā ir būtiski zemāks nekā caurulēs (piemēram, ja starpcauruļu telpā ieiet gāze, bet caurulēs ir šķidrums), tad ātruma pieaugums caurulēs gandrīz neietekmē siltumpārejas koeficienta lielumu; šajā gadījumā nepieciešams palielināt siltumatdeves koeficientu starpcauruļu telpā, piemēram, ieviešot tajās šķēršļus.
4. Lai risinātu jautājumu, kuru no siltumnesējiem laist caurulēs un kuru ārpus caurulēm vajag ievērot sekojošu norādījumus:
Siltumnesējus, no kuriem izdalās nogulsnes rekomendē laist no tās siltumapmaiņas puses, kurā ir vieglāk veikt attīrīšanu;
lai sasniegtu augstu siltumpārejas koeficentu, siltumnesēju ar mazāku siltumu nepieciešams laist pa caurulēm;
siltumnesējus ar korozīvām īpašībās uz aparātu lietderīgi ir laist pa caurulēm, jo antikorozīvo materiālu vajadzēs izmantot tikai caurulēm, restēm un kamerām, bet apvalks var tikt taisīts no jebkura materiāla;
lai mazinātu siltuma zudumus siltumnesējs ar augstāko temperatūru lietderīgi laist pa caurulēm.
5. Siltummaiņu pielietojums un konstrukciju veidi ir daudz un dažādi.
6. Glodenes visbiežāk tiek lietotas ķīmiskajā rūpniecībā, lai uzsildītu šķīdumus reaktoros vai rezervuāros.
7. Cauruļveida siltummaiņus izmanto pie lieliem siltumnesēja tilpumiem, laižot to pa caurulēm (piemēram, gāzu siltummaiņos un pie siltummaiņos, kuros izmanto sistēmas gāze-šķidrums), kā arī organisko vielu tvaika kondensatoros.
8. Siltummaiņus ar dubultcaurulēm izmanto, lai sasildītu vai atdzesētu sistēmas. Plaši pielieto sistēmām šķidrums-šķidrums, kā arī gāze- šķidrums. Siltummaiņi tiek lietoti gadījumos, kad nenotiek fāžu pārejas (piemēram, šķidrums netiek iztvaicēts vai sasaldēts).
9. Spirālveida siltummaiņiem ir nevainojamas siltuma apmaiņas un šķidruma apstrādes īpašības, ko var plaši izmantot sarežģītos rūpnieciskos procesos.
10. Visbūtiskākais siltumcauruļu pielietojums ir aviācijas industrijā un elektronikas industrijā.
11. Ekonomaizerus visplašāk izmanto katlu iekārtās, kur uzsilda ūdeni ar prom aizejošām dūmgāzēm.
12. Plākšņveida siltummaiņus pielieto siltumapmaiņai ķīmijas, naftas ķīmijas, apkures un elektroenerģijas nozarēs.
…
