Czy widziałeś kiedyś smugi dymu unoszące się z kominów i zastanawiałeś się, ile energii bezużytecznie pompują w powietrze? Może mniej niż myślisz! Oszczędzanie energii jest ogromnym i kosztownym problemem dla szefów fabryk i jest jednym z powodów, dla których często instaluje się dzisiaj urządzenia zwane wymiennikami ciepła, aby odzyskać jak najwięcej ciepła z gazów odlotowych.

Wymienniki ciepła mają również wiele innych znanych zastosowań:

• Silniki w samochodach, statkach i samolotach wykorzystują wymienniki ciepła do wydajniejszej pracy,

• Kotły gazowe wykorzystują je do podgrzewania ciepłej wody,

• Jeśli masz w domu lodówkę lub klimatyzator, one również używają wymienników ciepła.

Czym więc dokładnie są wymienniki ciepła i jak działają? Przyjrzyjmy się temu bliżej!

Co to jest wymiennik ciepła?

Załóżmy, że masz gazowy piec centralnego ogrzewania (kocioł), który ogrzewa grzejniki ciepłej wody w różnych pokojach w domu. Działa poprzez spalanie gazu ziemnego, tworząc linię lub siatkę strumieni gorącego gazu, które wystrzeliwują w górę nad wodą przepływającą przez sieć rur. Gdy woda przepływa przez rury, pochłania energię cieplną i nagrzewa się. Taki układ rozumiemy przez wymiennik ciepła: strumienie gazu ochładzają się, a woda nagrzewa się.

Wymiennik ciepła to urządzenie, które umożliwia przejście ciepła z płynu (cieczy lub gazu) do drugiego płynu (innej cieczy lub gazu) bez konieczności mieszania się dwóch płynów lub bezpośredniego kontaktu. Jeśli nie jest to całkowicie jasne, zastanów się nad tym. Teoretycznie możemy uzyskać ciepło z dysz gazowych, po prostu wrzucając na nie zimną wodę, ale wtedy płomienie zgasną! Podstawową zasadą wymiennika ciepła jest to, że przenosi ciepło bez przenoszenia płynu, który przenosi ciepło.

Do czego służą wymienniki ciepła?

Wymienniki ciepła można zobaczyć we wszystkich rodzajach miejsc, zwykle pracujących w celu ogrzewania lub chłodzenia budynków lub pomagając silnikom i maszynom pracować bardziej wydajnie. Lodówki i klimatyzatory, na przykład, używają wymienników ciepła w odwrotny sposób niż systemy centralnego ogrzewania: usuwają ciepło z przedziału lub pomieszczenia, w którym nie jest to pożądane, i pompują je w płynie do innego miejsca, w którym można je wyrzucić z drogi. Płyn chłodzący jest całkowicie szczelny w sieci rur, więc nigdy nie wchodzi w kontakt z powietrzem: pobiera energię cieplną z powietrza wewnątrz i wyrzuca ją na zewnątrz, ale nigdy nie miesza się bezpośrednio z tym powietrzem.

W elektrowniach lub silnikach gazy spalinowe często zawierają ciepło, które bezużytecznie kieruje się na otwarte powietrze. Jest to strata energii i coś, co wymiennik ciepła może z pewnością zredukować (choć nie całkowicie go wyeliminuje – część ciepła zawsze będzie tracona). Rozwiązaniem tego problemu są wymienniki ciepła umieszczone wewnątrz rur wydechowych lub kominów. Gdy gorące gazy spalinowe dryfują w górę, mijają miedziane żebra z przepływającą przez nie wodą. Woda przenosi ciepło z powrotem. To interesujący temat i warto go pogłębić samodzielnie.