Home > Centrum wiedzy

Centrum wiedzy

Ciepło utajone

(Latent heat) ilość energii termicznej wymienionej pomiędzy układem a otoczeniem podczas przejścia fazowego. Pojęcie ciepło utajone używane jest jako ilość energii (jednostka dżul) oraz jako ilość energii na jednostkę substancji, która zmieniła stan skupienia. Na naszych kartach technicznych wyrażone wzorem J/kg.

Ciepło właściwe

(Specific Heat) ciepło potrzebne do zwiększenia temperatury ciała w jednostkowej masie o jedną jednostkę. To samo ciepło właściwe można zdefiniować również dla chłodzenia. Na naszych kartach technicznych wyrażone wzorem kJ/kgK.

Grafitowy wymiennik ciepła

Jest to rodzaj wymiennika, w którym wymiana ciepła zachodzi krzyżowo wewnątrz bloków z grafitu z wydrążonymi pionowymi i poziomymi kanałami, w których płyną produkty. Wymienniki konstrukcji API Schmidt-Bretten charakteryzują się najwyższą jakością grafitu, pochodzącego z Japonii, który został zaimpregnowany w żywicy fenolowej czyniąc go bardziej wytrzymałym.

Lepkość dynamiczna

(Dynamic viscosity) właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich tarcie wewnętrzne wynikające z przesuwania się względem siebie warstw płynu podczas przepływu. Innymi słowy jest to stosunek naprężeń ścinających do szybkości ścinania. Na naszych kartach technicznych wyrażona w jednostce cP (centypuaz).

Płytowy wymiennik ciepła

Jest to rodzaj wymiennika, w którym wymiana ciepła zachodzi pomiędzy pionowymi płytami przez kanały których płyną ciecze bądź przelatują gazy. Taki wymiennik może mieć konstrukcję rozkręcaną bądź spawaną (nierozkręcaną).

Przewodność cieplna (właściwa)

(Thermal conductivity) zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większej przewodności cieplnej. Na naszych kartach technicznych wyrażona wzorem W/mK.

Rurowy wymiennik ciepła

Jest to rodzaj wymiennika, w którym wymiana ciepła zachodzi pomiędzy poziomymi rurami a płaszczem. Jeden produkt płynie przez rury, drugi przez płaszcz. Taki wymiennik ma konstrukcję nierozkręcaną.

Współczynnik przenikania ciepła

(Heat transfer coefficient) współczynnik określający przenikanie ciepła przez przegrody termiczne. Im wyższy tym lepsza przenikalność ciepła wymiennika. Na naszych kartach technicznych określa się go jako K-Value (W/m²K).

Czynniki zanieczyszczające w wymiennikach ciepła

Czynniki zanieczyszczające, które mogą mieć wpływ na montowane wymienniki ciepła, są zwykle określane przez klienta na podstawie jego doświadczenia z prowadzenia zakładu lub procesu. Jeśli pozostaną niekontrolowane, poziom zanieczyszczenia może zniwelować wszelkie korzyści wynikające z precyzyjnej konstrukcji wymiennika ciepła. Czynnik zanieczyszczający zmienia teoretyczną przewodność cieplną z powodu nagromadzenia warstwy brudu lub innej substancji zanieczyszczającej na powierzchniach rur wymiennika ciepła, który często są one przewymiarowane przez użytkownika końcowego w celu zminimalizowania częstotliwości czyszczenia. W rzeczywistości, jeśli wymiennik nie będzie dostosowany do odpowiedniego czynnika zanieczyszczającego, konieczne będzie częstsze czyszczenie.

Mechanizmy zanieczyszczania różnią się w zależności od zastosowania, ale można je ogólnie podzielić na cztery typowe i łatwe do zidentyfikowania typy.

Zanieczyszczenie chemiczne

Występuje gdy reakcje chemiczne w płynach powodują osadzanie się warstwy zanieczyszczenia na powierzchni rury. Typowym przykładem tego zjawiska jest ułuskowenie w kotle lub boilerze spowodowane przez „twarde” sole osadzające się na elementach grzejnych, gdy rozpuszczalność soli zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Jest to poza kontrolą projektanta wymiennika ciepła, ale problem ten można  zminimalizować poprzez staranną kontrolę temperatury ściany rury w kontakcie z płynem. Typ zanieczyszczenia musi zostać usunięty przez obróbkę chemiczną lub mechaniczne procesy odkamieniania (szczotki druciane lub wiertła w celu usunięcia kamienia, strumień wody pod wysokim ciśnieniem).

Zanieczyszczenie biologiczne

Jest spowodowane namnażaniem się organizmów żywych w płynach, które następnie osadzają się na powierzchniach wymiennika ciepła. Ponownie jest to poza bezpośrednią kontrolą projektanta wymiennika ciepła, ale może mieć on wpływ na wybór materiałów, użytych do jego budowy. Część z nich, zwłaszcza nieżelazne, są trujące dla niektórych organizmów. Ten typ zanieczyszczenia jest zwykle usuwany przez obróbkę chemiczną lub mechaniczne procesy szczotkowania.

Osadzanie się zanieczyszczeń

Występuje gdy cząstki zawarte w płynie osiadają na powierzchni, gdy prędkość płynu spada poniżej poziomu krytycznego. W dużej mierze jest to kontrolowane przez projektanta wymiennika ciepła, ponieważ prędkość krytyczną dla dowolnej kombinacji płyn/cząstka można obliczyć i tym samym opracować projekt wymiennika uwzględniający minimalne poziomy prędkości wyższe niż poziom krytyczny. Montaż wymiennika ciepła w pionie może również zminimalizować efekt, ponieważ grawitacja miałaby tendencję do wyciągania cząstek z wymiennika ciepła z dala od powierzchni wymiany ciepła, nawet przy niskich poziomach prędkości. Typ zanieczyszczenia jest zwykle usuwany poprzez mechaniczne procesy szczotkowania.

Korozja

Występuje gdy w trakcie procesu warstwa produktów korozji narasta na powierzchniach rury, tworząc dodatkową powłokę, zwykle z materiału o wysokiej odporności termicznej. Skutki te można zminimalizować dzięki starannemu doborowi materiałów konstrukcyjnych odpornych na korozję. Są to materiały na bazie stali nierdzewnej i innych stopów na bazie niklu.

Rury faliste

Wykazano, że zastosowanie falistych rur jest korzystne w minimalizowaniu skutków co najmniej dwóch z opisanych powyżej mechanizmów zanieczyszczania: osadzania osadów z powodu zwiększonego poziomu turbulencji generowanych przy niższych prędkościach i zanieczyszczenia chemicznego. Zanieczyszczenie chemiczne jest zmniejszone, ponieważ zwiększone współczynniki przenikania ciepła wytwarzane przez rurę falistą powodują, że temperatury ścianek rur są bliższe temperaturze całego płynu roboczego.

  1. Podstawą decyzji jak duży naddatek powierzchni przyjąć na wymienniku płytowym jest wieloletnie doświadczenie API oraz samego projektanta w różnych procesach spożywczych. W niektórych przypadkach bywa że opieramy się również na wymaganiach (doświadczeniu) klienta.
  2. W uzasadnionych przypadkach API  jest w stanie podjąć ryzyko oszacowania o ile wydłuży się czas użytkowania wymiennika przy zaprojektowaniu konkretnego naddatku powierzchni. Są to jednak jedynie szacunki i taka ocena nie może być podstawą do planowania produkcji lub procesów mycia. Wytrącanie się osadu jest procesem dynamicznym,  zależnym od wielu czynników.
  3. API posiada doświadczenie w pracy z różnymi produktami na wynikach płytowych. Produkty stanowiące  największe wyzwanie biorąc pod uwagę osady i procesy wytrącanie się osadów na płytach to soki, produkty mleczarskie oraz płynna masa jajeczna i temu podobne.
  4. Zanieczyszczenie czyli „fouling” jest wartością obliczeniową. Opierając się na tej wartości projektant wymiennika posługując się oprogramowaniem komputerowym definiuje naddatek powierzchni podczas doboru wymiennika.  Zanieczyszczenie opisuje grubość dodatkowej warstwy powstałej na powierzchni wymiany ciepła na płytach wymiennika.