Что такое перекрестноточный теплообменник?
Перекрестноточный теплообменник — это теплообменник, который передает тепло от одной жидкости к другой жидкости в AHU (Air Handling Unit). Перекрестноточный теплообменник имеет вертикальное направление потока.
В отличие от роторного теплообменника, перекрестноточный теплообменник не передает влагу. В таких теплообменниках также отсутствует риск короткого замыкания воздушного потока.
Перекрестноточные теплообменники используются в системах вентиляции и охлаждения, где необходимо перевести тепло от одного воздушного потока к другому. Эти теплообменники обычно состоят из тонкой металлической панели, изготовленной из алюминия. Эти панели используются для обмена тепловой энергией или теплом.
Обычные перекрестноточные теплообменники имеют квадратное сечение. Тепловая эффективность обычного перекрестноточного теплообменника составляет от 40% до 65%. Если вам нужен более высокий тепловой КПД (т.е. до 75% — 85%), вы можете использовать двухпоточный или противоточный теплообменник.
Кожухотрубный теплообменник является примером перекрестноточного теплообменника. В его теплообменнике одна жидкость движется внутри трубок, а другая — вокруг трубки со стороны кожуха. Жидкость вокруг трубки течет под углом 90 o по сравнению с потоком жидкости внутри трубки.
Такие теплообменники чаще всего используются в двухфазных системах. Другим примером такого теплообменника является конденсатор, используемый в паровой системе. В этом теплообменнике пар проходит через трубку со стороны корпуса и переходит в жидкую фазу. Во время этого процесса теплообменник конденсирует большое количество пара.
Кожухотрубные теплообменники доступны для всех направлений потоков, таких как перекрестный поток, противоток и параллельный поток. На приведенной ниже схеме представлены различные направления потоков в кожухотрубных теплообменниках.
Пластинчато-пластинчатый теплообменник является еще одним примером перекрестного потока. Пластинчато-пластинчатый теплообменник имеет несколько ребер, расположенных между параллельными пластинами, и жидкость течет по этим ребрам. Эти ребра увеличивают площадь теплообмена и повышают скорость теплообмена. Ребра имеют различную конструкцию, например, перфорированную, волнистую, треугольную или прямоугольную.
Типы перекрестноточных теплообменников
- Теплообменник несмешанного потока
- Теплообменник со смешанным потоком
1) Теплообменники со смешанным потоком
Теплообменник со смешанным перекрестным потоком также известен как теплообменник без оребрения, поскольку он не имеет ребер (как показано на рисунке ниже).
В этом теплообменнике жидкость течет перпендикулярно трубкам и обтекает трубки со стороны кожуха. В этом типе может возникнуть турбулентный поток жидкости. Этот турбулентный поток способствует увеличению коэффициента теплопередачи. Он имеет более низкий перепад давления, чем типы перекрестноточных теплообменников.
2) Несмешивающийся перекрестноточный теплообменник
Теплообменник несмешивающегося потока также известен как оребренный теплообменник, поскольку вокруг трубок установлены ребра, позволяющие жидкости протекать по трубкам. Эти ребра помогают увеличить скорость теплопередачи, поскольку они увеличивают эффективную площадь поверхности теплообмена.
Однако эти теплообменники имеют высокие потери давления в системе. Кроме того, эти теплообменники имеют высокую стоимость и вес из-за добавления ребер.
Производительность перекрестного потока и скорость теплопередачи
Логарифм средней разницы температур (LMTD) используется для расчета производительности теплообменника. Вы можете увеличить LMTD для достижения более высокой производительности. Скорость теплопередачи перекрестного теплообменника может быть рассчитана по приведенной ниже формуле:
Эта формула такая же, как и формула теплопередачи для противоточных и параллельных теплообменников.
Конструкция перекрестноточного теплообменника
Конструкция перекрестноточного теплообменника позволяет двум жидкостям двигаться перпендикулярно друг другу. Согласно Bright Hub Engineering, этот теплообменник обычно используется в тех случаях, когда одна жидкость является газом, а другая — жидкостью.
Например, в автомобильном радиаторе движущийся вверх и вниз воздух охлаждает горячую жидкость, которая течет из стороны в сторону. Этот теплообменник также очень часто используется в конденсаторах пара, где жидкость в конце процесса превращается в газ.
Преимущества и недостатки перекрестноточных теплообменников
В перекрестноточном теплообменнике холодная жидкость и горячая жидкость текут вертикально относительно друг друга. Обычно это удобный способ фактической установки выходного и входного отверстий в небольшом корпусе. Это одна из самых эффективных конструкций по сравнению с параллельными теплообменниками.
С точки зрения термодинамики, перекрестноточные теплообменники имеют большую эффективность, чем противоточные и параллельные теплообменники.
Перекрестноточные теплообменники имеют более высокий LMTD, чем параллельноточные теплообменники. Перекрестноточные теплообменники требуют меньшей площади потока, чем параллельноточные теплообменники для заданного расхода и температур на входе и выходе.
По этим причинам теплообменники с параллельным потоком не находят широкого применения в системах, а теплообменники с перекрестным потоком являются идеальным вариантом. Поэтому эти теплообменники являются наиболее часто используемыми теплообменниками, так как при поперечном потоке легче обеспечить соединения выходного и входного коллекторов.
Эти теплообменники имеют компактную конструкцию. Многоходовой перекрестноточный теплообменник легче изготовить, чем противоточные и параллельные теплообменники.
Разница между параллельным, противоточным и перекрестноточным теплообменником
Применение перекрестноточного теплообменника
- Перекрестноточные теплообменники используются в холодильниках.
- Они также используются в холодильной промышленности.
- Они используются для автомобильных радиаторов.
- Этот теплообменник используется для конденсатора в паровой системе.
Раздел часто задаваемых вопросов
Из каких частей состоит перекрестноточный теплообменник?
Перекрестноточный теплообменник состоит из следующих основных частей:
- Пластины
- Узлы затяжки
- Прижимная пластина
- Опорная колонна
Для чего используются перекрестноточные теплообменники?
Перекрестноточные теплообменники используются для передачи тепловой энергии от одной жидкости к другой. Чаще всего он применяется в автомобильных радиаторах и холодильниках.
Каковы примеры теплообменника?
Наиболее распространенными примерами теплообменников являются системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, конденсаторы, пароперегреватели, испарители, экономайзеры, воздухоподогреватели и градирни, используемые на электростанциях.
