300 likes | 880 Views
BRODSKI POMOĆNI STROJEVI. Izmjenjivači topline. Izmjenjivači topline. Termoenergetski uređaji u kojima se izmjenjuje toplina između dvije struje tekućina. Koriste se u brodskim sustavima: hlađenja motora, ulja za podmazivanje, zraka za prednabijanje, goriva, tereta. Podjela.
E N D
BRODSKI POMOĆNI STROJEVI Izmjenjivači topline
Izmjenjivači topline Termoenergetski uređaji u kojima se izmjenjuje toplina između dvije struje tekućina. Koriste se u brodskim sustavima: • hlađenja motora, • ulja za podmazivanje, • zraka za prednabijanje, • goriva, • tereta.
Podjela • rekuperatori • regeneratori • direktni (izravni) izmjenjivači
Rekuperatori • istosmjerni • protusmjerni • križni
Termodinamičke osnove Izmjena topline može biti: • provođenje (kondukcija), • konvekcija, • zračenje (zanemarivo). Stijenka koja odvaja dvije struje tekućina je cijevnog ili pločastog oblika.
Termodinamičke osnove PRIJELAZ PROVOĐENJE PRIJELAZ topline topline topline topliji fluid toplija stijenka hladnija stijenka hladniji fluid ║ ▲ ╚═══════► PRIJENOS (PROLAZ) topline ══════════╝
Termodinamičke osnove Toplinski tok u protusmjernom pločastom rekuperatoru: • k ... koeficijent prolaza topline [W/m2K], • A ... površina preko koje se izmjenjuje toplina [m2], • Δm, log ... srednja logaritamska razlika temperatura [K]:
Termodinamičke osnove Toplinski tok u protusmjernom cijevnom rekuperatoru: • L... duljina cijevi [m] • k... koeficijent prolaza topline [W/mK]
Termodinamičke osnove U inženjerskim proračunima se koristi sljedeći izraz: pri čemu se otpori uslijed onečišćenja određuju iskustveno.
Termodinamičke osnove Općenito se koeficijent prijelaza topline računa kao: • Nu … Nusseltova značajka, • Pr ... Prandtlova značajka, • Re ... Reynoldsova značajka (bitna kod prisilnog strujanja), • Gr ... Grashoffova značajka (bitna kod prirodnog strujanja)
Termodinamičke osnove Za dovoljno duge cijevi (L>40d) na unutarnjoj strani vrijedi: Pri čemu su:
Termodinamičke osnove S vanjske strane cijevi vrijedi prema Grimsonu:
Termodinamičke osnove Ako je broj redova cijevi manji od 10, koeficijent prijelaza topline se smanjuje za faktor prema tablici: Koeficijent prijelaza topline za pločaste izmjenjivače nije moguće jednoznačno odrediti. Određuje se toplinski tok za jednu ploču u ovisnosti o razlici temperatura na ulazu te prema tome potreban broj ploča.
Proračun pada tlaka Kroz cijevi: • Linijski pad tlaka • Lokalni pad tlaka λ je faktor trenja i određuje se prema Moodyevom dijagramu. ξ je faktor dodatnog otpora i određuje se prema tablicama.
Lokalni gubici • utjecanje u veliki spremnik = 1 • ušće (uvaljana cijev) = 0.5 • zakretanje protoka u cijevi za 180 °:
Pad tlaka na strani ulja Po formuli: • gdje je: … Eulerov (kavitacijski) broj
Konstrukcija • Cijevni izmjenjivači
Cijevi su uvaljane u pregradu komore, u nekim slučajevima zavarene ili zalemljene Prirubnice napravljene prema standardima i moguće ih je rotirati za po 90° Prirubnice velikog promjera zbog manje potrebne brzine i manjeg pada tlaka Cijevi od bakra, admiralitetske mjedi, legure bakra i nikla, nehrđajućeg čelika ili titana Komore od čeličnog lijeva, bronce ili nehrđajućeg čelika Plašt od mjedi ili nehrđajućeg čelika Zazori u pregradama trebaju biti što manji kako bi se smanjilo prostrujavanje tekućine 1, 2 ili 4 prolaza Postolje je podesivo zbog lakše montaže
Pločasti izmjenjivači Sastoje se od blisko postavljenih ploča između kojih naizmjenice struje toplija i hladnija tekućina.
Pločasti izmjenjivači • rastavljivi • zabrtvljeni • nerastavljivi • zavareni (čelik) • zalemljeni (bakar)
Pločasti izmjenjivači Konfiguracija i oblika ploča se bira kako bi se intenzivirale turbulencije i povećao koeficijent prijelaza topline. H-pločaV-ploča
Usporedba cijevnih i pločastih izmjenjivača topline • ekonomske značajke • pogonske značajke • težina i dimenzije • pouzdanost