Lämmönsiirtölaite

Lämmönsiirtölaite on laite, jonka tehtävänä on siirtää lämpöenergia kahden väliaineen välillä siten, että toinen virta on lämpimämpi ja toinen viileämpi. Sillä mahdollistetaan sekä lämmitys että jäähdytys prosesseissa, rakennuksissa sekä energiantuotannossa. Lämmönsiirto tapahtuu lämpötilavaihtelun vuoksi konduktion, konvektion ja mahdollisesti faasimuutoksen kautta, riippuen järjestelmästä ja käyttökohteesta.

Lämmönsiirtölaite voidaan nähdä eräänlaisena lämpöä siirtävänä seinänä kahden virtaavan nesteen tai kaasun välillä. Tärkeimmät suunnitteluun liittyvät mittarit ovat kokonaislämmönsiirtokerroin (U), siirrettävä lämpömäärä (Q), siirtopinta-ala (A) sekä lämpötilojen välillä käytettävä logaritminen lämpötilaero (ΔT_l). Siirto saadaan aikaan: Q = U · A · ΔT_l. Tehokkuuteen vaikuttavat muun muassa virtausten suunnat, painehäviöt, tukkeutuminen sekä materiaalien lämmönjohtavuus ja korroosionkestävyys.

Tyypillisiä lämmönsiirtölaitteita ovat putkivaihtimet sekä levyvaihtimet, sekä näiden hybridiset tai kompaktit ratkaisut. Putkivaihtimet ovat yleisiä pitkissä putkistoissa ja ne soveltuvat suurille virtaamille, kun taas levyvaihtimet tarjoavat suurta pinta-alaa pienessä tilassa. Virtaus voidaan järjestää vastavirrallisena tai rinnakkain, mikä vaikuttaa LMTD-arvoon ja siten tehoon.

Käyttökohteita ovat teolliset prosessilämmitykset ja jäähdytystarpeet, rakennusten lämmitys- ja jäähdytys, sekä energiantuotannon ja ympäristötekniikan järjestelmät. Tärkeimpiä suunnittelutekijöitä ovat materiaalivalinta, puhdistus, huolto sekä käyttöpaineet ja lämpötilat.