Transcript File

DIJELOVI INSTALACIJA
DIO:
Izmjenjivači topline
Izmjenjivači topline
•Termoenergetski uređaji u kojima se
izmjenjuje toplina između dvije struje
tekućina. Koriste se u brodskim sustavima:
• hlađenja motora,
• ulja za podmazivanje,
• zraka za prednabijanje,
• goriva,
• tereta.
Izmjenjivači topline
Termoenergetski uređaji u kojima se izmjenjuje toplina između dvije
struje tekućina. Koriste se u brodskim sustavima:
 hlađenja motora,
 ulja za podmazivanje,
 zraka za prednabijanje,
 goriva,
 tereta.
Podjela
 rekuperatori
 regeneratori
 direktni (izravni) izmjenjivači
Rekuperatori
 istosmjerni
 protusmjerni
 križni
Termodinamičke osnove
Izmjena topline može biti:
 provođenje (kondukcija),
 konvekcija,
 zračenje (zanemarivo).
Stijenka koja odvaja dvije struje tekućina je cijevnog ili pločastog oblika.
Termodinamičke osnove
Termodinamičke osnove
Toplinski tok u protusmjernom pločastom rekuperatoru:
 k ... koeficijent prolaza topline [W/m2K],
 A ... površina preko koje se izmjenjuje toplina [m2],
 Δm, log ... srednja logaritamska razlika temperatura [K]:
Termodinamičke osnove
Termodinamičke osnove
Toplinski tok u protusmjernom cijevnom rekuperatoru:
 L ... duljina cijevi [m]
 k ... koeficijent prolaza topline [W/mK]
Termodinamičke osnove
Termodinamičke osnove
U proračunima se koristi sljedeći izraz:
pri čemu se otpori uslijed onečišćenja određuju iskustveno.
Termodinamičke osnove
Općenito se koeficijent prijelaza topline računa kao:




Nu … Nusseltova značajka,
Pr ... Prandtlova značajka,
Re ... Reynoldsova značajka (bitna kod prisilnog strujanja),
Gr ... Grashoffova značajka (bitna kod prirodnog strujanja)
Termodinamičke osnove
Termodinamičke osnove
Termodinamičke osnove
Termodinamičke osnove
Ako je broj redova cijevi manji od 10, koeficijent prijelaza topline se
smanjuje za faktor prema tablici:
Koeficijent prijelaza topline za pločaste izmjenjivače nije moguće
jednoznačno odrediti. Određuje se toplinski tok za jednu ploču u
ovisnosti o razlici temperatura na ulazu te prema tome potreban broj
ploča.
Proračun pada tlaka
Kroz cijevi:
 Linijski pad tlaka
 Lokalni pad tlaka
λ je faktor trenja i određuje se prema Moodyevom dijagramu.
ξ je faktor dodatnog otpora i određuje se prema tablicama.
Moodyev dijagram
Lokalni gubici
 utjecanje u veliki spremnik  = 1
 ušće (uvaljana cijev)  = 0.5
 zakretanje protoka u cijevi za 180 °:
Pad tlaka na strani ulja
Po formuli:
 gdje je:
… Eulerov (kavitacijski) broj
Pad tlaka na strani ulja
Konstrukcija
 Cijevni izmjenjivači
Cijevi su uvaljane u pregradu
komore, u nekim slučajevima
zavarene ili zalemljene
Komore od
čeličnog lijeva,
bronce ili
nehrđajućeg
čelika
Prirubnice napravljene prema
standardima i moguće ih je
rotirati za po 90°
Cijevi od bakra, admiralitetske
mjedi, legure bakra i nikla,
nehrđajućeg čelika ili titana
Zazori u pregradama trebaju biti
što manji kako bi se smanjilo
prostrujavanje tekućine
1, 2 ili 4 prolaza
Prirubnice velikog promjera
zbog manje potrebne brzine i
manjeg pada tlaka
Postolje je podesivo
zbog lakše montaže
Plašt od mjedi ili
nehrđajućeg čelika
Pločasti izmjenjivači
Sastoje se od blisko postavljenih ploča između kojih
naizmjenice struje toplija i hladnija tekućina.
Pločasti izmjenjivači
 rastavljivi
– zabrtvljeni
 nerastavljivi
– zavareni (čelik)
– zalemljeni (bakar)
Pločasti izmjenjivači
Konfiguracija i oblika ploča se bira kako bi se intenzivirale turbulencije i
povećao koeficijent prijelaza topline.
Usporedba cijevnih i pločastih izmjenjivača topline




ekonomske značajke
pogonske značajke
težina i dimenzije
pouzdanost
Hladnjak ulja za podmazivanje
Protok [m3/h]
Promjena temperature [°C]
Dozvoljeni pad tlaka [bar]
Izmijenjena toplina [kW]
Morska voda
310
s 32 na 34.1
0.5 (0.2)
Površina za izmjenu topline [m2]
Koeficijent prolaza topline – čisto [W/m2K]
Koeficijent prolaza topline – prljavo [W/m2K]
Broj ploča/cijevi
Dimenzije ploče/cijevi
Pad tlaka ulje/voda [bar]
Duljina/visina/širina [mm]
Materijal površine i debljina stjenke [mm]
Težina praznog [kg]
Duljina za izvlačenje cijevnog registra [mm]
Ulje za podmazivanje SAE 30
270
s 50.7 na 45
1.0 (0.5)
735.6
Pločasti
Cijevni
Varitherm 805 HV H2 711/2750
74
147
813
386
669
350
153
1460
0.49 m2
12x1
0.98/0.51
0.98/0.31
2052/910/1578
3576/860/970
Titan, 0.6
CuZn21Al12, 1
1391
2790
2750