Lämmönvaihtimiin

Lämmönvaihtimet ovat laitteita, jotka siirtävät lämpöenergiaa kahden nesteen tai kaasun välillä siten, että virtaukset pysyvät erillään. Niiden tarkoituksena on sekä lämmittää että jäähdyttää sekä mahdollistaa energian talteenoton prosesseissa, rakennusten HVAC-järjestelmissä ja teollisuudessa.

Toimintaperiaate perustuu lämpötilagradienttiin: lämpö siirtyy väliseinän läpi sekä nesteiden konvektion kautta. Tämä voi tapahtua monella tavalla, mutta yleisimmät ratkaisut ovat kuorivaihtimet eli kuorivaihtimet (shell-and-tube), levyvaihtimet sekä ilmavirtojen avulla jäähdyttävät ratkaisut. Levyvaihtimet ovat kompaktin kokoisia ja korkeaa siirtokykyä omaavia, kun taas kuorivaihtimet soveltuvat suurille virtauksille ja vaativille nesteille.

Suunnittelussa kiinnitetään huomiota materiaalivalintaan, korroosio- ja kemiallisen yhteensopivuuden sekä likaantumisriskit, painehäviöt sekä puhdistusmahdollisuudet. Lämpökanavien sisäpinnat voivat kerätä likaa ja skaalautuvia kerrostumia, mikä heikentää siirtoa. Säännöllinen huolto, puhdistus ja vedenlaadun hallinta ovat olennaisia. Puhdistusmenetelmät vaihtelevat mekaanisesta poistamisesta kemiallisiin käsittelyihin sekä tarpeen mukaan jälkikäsittelyihin.

Suorituskyky ja mitoitus voidaan määrittää käyttämällä kaavoja kuten Q = U·A·LMTD tai Q = m·Cp·ΔT, sekä NTU-menetelmää suunnitteluun. Lämpövaihtimia voidaan toteuttaa useissa moduuleissa ja virtaukset järjestää rinnakkain tai vastavirtaa optimaalisen lämpötilan saavuttamiseksi. Käyttökohteita ovat rakennusten lämmitys ja jäähdytys, prosessiteollisuus sekä energiantuotanto, kemianteollisuus ja elintarviketeollisuus.