Wymiennik ciepła zasada działania i zastosowanie
Urządzenia określane jako wymienniki ciepła służą do wymiany cieplnej pomiędzy określonymi mediami o różnych temperaturach. Reakcja ta w zależności od rodzaju zastosowanej technologii działa na zasadzie przewodzenia, konwekcji albo promieniowania. Procesy chłodzenia lub ogrzewania odbywają się w specjalnym obwodzie, który w zależności od konstrukcji wymiennika może być wyposażony w parownik, skraplacz, sprężarkę oraz systemy orurowań czy płyt.
Przy czym wymienniki ciepła znajdują zastosowanie zarówno w chłodnictwie komercyjnym (lodówki, zamrażarki, klimatyzacje) oraz przemysłowym (maszyny do chłodzenia i mrożenia), jak i w branży grzewczej (np. pompy ciepła). W przypadku instalacji chłodzących czynnikami chłodzącymi są zazwyczaj freony, amoniak oraz CO2.
Wymienniki ciepła – rodzaje
Klasyfikacja rodzajów wymienników jest niezwykle szeroka i zależy od konstrukcji oraz sposobu działania danego wymiennika, co z kolei powiązane jest z rodzajem instalacji. Pod względem przebiegu procesu chłodzenia mogą być to wymienniki kontaktowe lub wymienniki ciepła bezkontaktowe. Konstrukcyjnie rozróżnia się je na płaszczowo-rurowe, płytowe oraz spiralne. Natomiast ze względu na rodzaj medium np. w przypadku szybkiego mrożenia żywności w technologi fluidyzacyjnej stosowane są zazwyczaj:
-
wymienniki ciepła freonowe
-
wymienniki ciepła amoniakowe
-
wymienniki ciepła CO2
Warto mieć na uwadze, że tym, co jest ważne w przypadku przemysłowych urządzeń wykorzystujących wymienniki ciepła, jest przede wszystkim ich efektywność. A na to z kolei wpływa rodzaj zastosowanego w danej aplikacji czynnika. Obecnie najczęściej spotykane są wymienniki ciepła freonowe oraz wymienniki ciepła amoniakalne, jednak wraz z rosnącą presją ekologiczną, wprowadzane zostają alternatywne rozwiązania, którymi są m. in. wymienniki ciepła bazujące na CO2.
Wymienniki ciepła CO2 – wiodąca technologia przyszłości?
Dwutlenek węgla to czynnik chłodzący, który był szeroko stosowany w stacjonarnych systemach chłodniczych już w XIX wieku. Wraz z wynalezieniem freonów został on niemal całkowicie zapomniany w branży chłodniczej. Aktualnie powraca do łask i staje się coraz częściej stosowanym czynnikiem chłodzącym, który w przeciwieństwie do amoniaku NH3, może znaleźć swoje miejsce także w użytku komercyjnym.
W aplikacjach przemysłowych wymienniki ciepła CO2 również mogą być użytkowane, jako ekologiczna i bezpieczna alternatywa dla wcześniej wymienionych rozwiązań, którymi są wymienniki ciepła amoniakowe i freonowe. Pod względem technologicznym dwutlenek węgla jest czynnikiem opłacalnym i znajduje obecnie coraz szersze zastosowanie jako czynnik niskiego stopnia w układach kaskadowych używanych m. in. w maszynach do zamrażania żywności.
