W wymiennikach kontaktowych
W regeneratorach płyny naprzemiennie przepływają tą samą drogą. Wymiana ciepła jest możliwa dzięki magazynowaniu ciepła w złożu porowatym, przez które przepływają płyny. Proces taki nie jest ciągły, ale składa się z fazy ciepłej (w której ciepło jest oddawane przez płyn ciepły) oraz fazy zimnej (w której ciepło jest oddawane do płyny zimnego). Ze względu na nieciągłość procesu oraz ograniczenia konstrukcyjne wymienniki te są rzadziej spotykane w przemyśle.
W złożach fluidyzacyjnych zachodzą procesy, które są kombinacją procesów zachodzących w rekuperatorach i regeneratorach23. Złoże takie składa się ze zbiornika wypełnionego cząsteczkami ciała stałego. Na dnie zbiornika znajduje się wlot gazu, który przepływa przez zbiornik i opuszcza go na górze. Po osiągnięciu odpowiedniej prędkości przepływu gaz zaczyna unosić cząsteczki ciała stałego do góry. Cząsteczki unoszą się w zbiorniku zachowując się jak ciecz. Zbiorniki mogą być dodatkowo wyposażone w wężownicę lub płaszcz chłodzący. Ruch ciepła w takich aparatach odbywa się od cząsteczek ciała stałego (jak w regeneratorach) do gazu, a następnie poprzez ściankę płaszcza lub wężownicy (jak w rekuperatorach). Złoża fluidyzacyjne stosuje się np. w procesie zgazowania węgla, wytwarzania węgla aktywnego, suszenia, prażenia rud, krakowania i syntezy benzyny23.
Wymienniki kontaktowe można podzielić na wymienniki:
układ cieczy niemieszających się, w którym dochodzi do kontaktu dwóch niemieszających się cieczy. Przykładem procesów wykorzystujących ten układ wymiany ciepła może być skraplanie związków organicznych lub oparów oleju1.
typu gaz-ciecz, w których ciepło wymieniane jest pomiędzy cieczą (najczęściej wodą) oraz gazem. Ten rodzaj wymienników stosuje się w procesach chłodzenia cieczy oraz nawilżania gazu. Najczęściej spotykanym przykładem są wieże chłodnicze, w których woda ścieka drobnymi kroplami ochładzając się kosztem powietrza znajdującego się w wieży1.
typu ciecz-para, których dochodzi do wymiany ciepła pomiędzy płynami a ich parą. Ten rodzaj wymienników często stosuje się do ogrzewania wody poprzez bezpośredni wtrysk pary (np. w odpowietrzaczach1) lub chłodzenia pary przez bezpośredni wtrysk wody.
W wymiennikach kontaktowych płyny wchodzą w bezpośredni kontakt między sobą. Pomimo dużych ograniczeń, takie rozwiązanie posiada też pewne zalety1 - pozwala na uzyskanie bardzo dużych współczynników przewodzenia ciepła, jest stosunkowo tanie, nie ma problemu wytrącania się osadu na powierzchni wymiany ciepła. W dodatku wymiana ciepła pomiędzy kilkoma strumieniami jest stosunkowo prosta do zrealizowania.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
Rodzaje systemów regulacji działania nagrzewnicy
Nagrzewnica samochodowa
Nagrzewnica ? urządzenie będące częścią samochodu, służy do ogrzewania wnętrza kabiny.
Nagrzewnica zbudowana jest w postaci bloku użebrowanych rurek, przez które przepływa gorąca ciecz z układu chłodzenia silnika. Napływające z zewnątrz zimne powietrze przepływa przez nagrzewnicę i po ogrzaniu jest kierowane do wnętrza kabiny. Przepływ powietrza może być wspomagany wentylatorem.
Rodzaje systemów regulacji działania nagrzewnicy:
W przewodzie doprowadzającym gorącą ciecz do nagrzewnicy wmontowany jest zawór, którym reguluje się przepływ cieczy, a tym samym intensywność nagrzewania
Przepływ cieczy nie jest regulowany, cały czas jest maksymalny, reguluje się natomiast sposób przepływu powietrza. Powietrze wpadające z zewnątrz jest kierowane częściowo przez nagrzewnicę oraz bezpośrednio do kabiny, regulacja polega na ustawieniu stosunku powietrza nieogrzanego do powietrza ogrzanego.
W niektórych samochodach w nagrzewnicy wmontowana jest grzałka elektryczna zasilana z instalacji elektrycznej samochodu. Zadaniem tego elementu jest ogrzewanie przepływającego powietrza gdy temperatura cieczy chłodzącej jest zbyt niska, np. zaraz po uruchomieniu silnika. Rozwiązanie to powoduje duże obciążenia instalacji elektrycznej.
Innym sposobem ogrzewania samochodu jest ogrzewanie postojowe (zw. webasto), które nie pobiera ciepła z układu chłodzenia, ale z bezpośredniego spalania benzyny lub oleju napędowego w wydzielonej do tego specjalnej komorze. W tym systemie ogrzewanie kabiny nie jest uzależnione od pracy silnika. Jest stosowane na obszarach o niskiej temperaturze np. Szwecja, Alaska ale także coraz powszechniej w krajach o klimacie umiarkowanym gdyż pozwala szybciej przygotować samochód do jazdy (topi śnieg), wpływa na mniejsze zużycie paliwa i podnosi żywotność silnika (jednostka napędowa jest rozgrzana - nie występuje efekt tzw. zimnego startu)
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Nagrzewnica_samochodowa
Elementem grzewczym
Zbiorniki z wężownicą lub płaszczem
Ten typ wymiennika jest stosunkowo często spotykany w przemyśle. Składa się on ze zbiornika, w którym znajduje się lub przez który przepływa płyn. Elementem grzewczym jest wężownica, którą jest zwinięta rura znajdująca się w środku zbiornika, lub płaszcz zainstalowany na zewnątrz. Płyn wewnątrz zbiornika ogrzewa się lub ochładza kosztem płynu przepływającego w wężownicy lub płaszczu. Medium grzewczym jest zwykle para. Jako medium chłodzące najczęściej wykorzystuje się wodę.
Przykładem zbiornika z płaszczem są reaktory chemiczne. Gdy w reaktorze zachodzi reakcja egzotermiczna konieczne jest odebranie ciepła powstałego na skutek reakcji. Gdy reakcja jest endotermiczna konieczne jest dostarczenie energii. Z punktu widzenia chemii zbiornik taki jest reaktorem izotermicznym.
Zbiorniki z wężownicą wykorzystuje się np. w złożach fluidyzacyjnych2.
Kanał odzysku ciepła
Gazy spalinowe powstające w dużych piecach przemysłowych zawierają w sobie dużą ilość energii, która może być wykorzystana do ogrzewania innych gazów. W tym celu wykorzystuje się kanały odzysku ciepła. Są to podłużne tunele, w których zainstalowane są wiązki rurek przez które przepływają ogrzewane gazy. Gazy spalinowe opuszczające kanał emitowane są zwykle do atmosfery. Ponieważ temperatury spalin na wylocie z pieców sięgają kilkuset stopni konieczne jest zastosowanie wytrzymałych stali. W przeciwieństwie do innych wymienników, w kanałach odzysku ciepła (po zewnętrznej stronie rurek) przepływ burzliwy jest niepożądany, gdyż mógłby prowadzić do zbyt intensywnej wymiany ciepła i przegrzania rur.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a