Soojusvahetit

Soojusvahetit on seade, mille eesmärk on soojusenergia ülekandmine kahe või enama voolu vahel, mis asuvad erinevatel temperatuuridel ning ei segune üksteisega. Seda kasutatakse nii soojendamiseks kui jahtumaks protsessides või süsteemides, kus on vaja kontrollida vedelike või gaaside temperatuuri.

Levinumad konstruktsioonid on plaatsoojusvahetid ja kesta-toru soojusvahetid. Plaatsoojusvahetites liiguvad kaks vedelikku vastastikku üksikute plaatide vahel, mis moodustavad kanalid; see võimaldab suurkuju soojusvahetust väikse ruumi ja kõrge efektiivsusega. Kesta-toru soojusvahetid koosnevad suurest korpuses, mille sees liiguvad torud; vedeliku liik võib erineda teises kanal ja seina kaudu soojusvahetamiseks. Tänapäeval on populaarsed ka kompaktsete konstruktsioonide lahendused ja õhkjahutusega soojusvahetid.

Toimimise põhimõtted: soojusvahetus toimub soojusjuhtivuse ja konvektsiooni kaudu läbi soojusvahetuspinna. Vedelikud võivad voolata vastastikku (counterflow) või paralleelselt, mis mõjutab lõplahendust ja soojusülekande efektiivsust. Üldine soojusvahetuskoefitsient on U ja soojusvahetuspind on A. Soojusmaht Q on Q = m_dot Cp ΔT; arvutustes kasutatakse sageli LMTD- või NTU-meetodit.

Materjalid ja korrosioon: tavalised materjalid on roostevaba teras, vask ja alumiinium; kõrgemate temperatuuride või korrosiivsete vedelike jaoks kasutatakse tiitani või nikli sulameid. Korrosioon, fouling ja rõhk võivad vähendada soojusvahetuskoefitsienti; seetõttu valitakse materjalid keskkonna ja vedelike omaduste järgi ning rakendatakse hooldust.

Rakendused: soojusvahetid on laialdaselt kasutusel hoonete ventilatsiooni- ja kliimasüsteemides (HVAC), tööstusprotsessides, toidu ja joogi tööstuses, elektriseadmete jahutamisel, autotööstuse radiaatorites ning energiasektoris.

Kokkuvõte: Soojusvahetit on kriitiline seade, mis võimaldab tõhusat soojusülekannet ilma vedelike segunemiseta; nende valik sõltub temperatuurivahemikust, voolukiirusest ja keskkonnast.