RAPORT de CERCETARE ȘTIINȚIFICĂ [308320]
[anonimizat], MECATRONICĂ și MECANICĂ
RAPORT de CERCETARE ȘTIINȚIFICĂ
nr. 1
STADIUL ACTUAL PRIVIND PERFORMANȚELE SCHIMBĂTOARELOR DE CĂLDURĂ
DOCTORAND: [anonimizat]
28.09.2019
CUPRINS
1.Noțiuni privind schimbătoarele de căldură……………………………………………
1.1 Introducere…………………………………………………………………
1.2 Schimbătoare de căldură…………………………………………………………………
1.3 Clasificarea schimbătoarelor de căldură……………………………
1.3.1 Schimbătoare de căldură cu aripioare ………………………..
1.3.2 Schimbătoare de căldură din plăci (SCP)……………………
1.3.3 Schimbătoare de căldură cu țevi și manta…………………..
1.3.4 Schimbătoare de căldură spirale…………………………………….
1.3.5 Schimbătoare de căldură cu plăci brazate……………………….
2. Stadiul actual în studiul schimbătoarelor de căldură………………………………..
2.1 Stadiul actual în domeniul elementelor componente ale schimbătoarelor de căldură
2.1.1 Agenți termici………………………………………………………………….
2.1.2 Proprietățile termofizice ale agenților termici……………………
2.2 Defecte uzuale ale schimbătoarelor de căldură……………………………..
2.3 [anonimizat]………………………………………….
2.4 Condiții de proiectare a schimbătoarelor de căldură……………………
2.5 [anonimizat]…………….
2.6 Aspecte ale transferului de căldură pentru aer în diferite condiții…
2.7 Simulare CFD a curgerii pe o placă ondulată………………………..
2.8 Modelarea unui schimbător de căldură prin Metoda ElementelorFinite (MEF)…………………………………………………………………………………….
2.9 Calculul diferenței de temperatură medie logaritmică pentru un schimbător de căldură cu aripioare………………………………………………………….
2.10 Studiu de caz pentru un schimbător de căldură de tip radiator pentru industria auto………………………………………………………………………………..
3. Direcții de cercetare……………………
CONCLUZII…………………………………………………………………………………………………
BIBLIOGRAFIE………………………………………………………………………………………………
[anonimizat], răcire, fierbere, [anonimizat].
Fluidul care cedează căldura (fluidul “cald”) [anonimizat] (fluidul“rece") poartă numele de agent termic secundar.
Dimensionarea și/[anonimizat], dar și un calcul din punct de vedere al rezistenței materialelor pentru diferite componente.
Calculul termic de dimensionare constă în cunoașterea parametrilor agentilor termici, dar și a sarcinii termice a schimbătorului. Astfel, în acest caz se va alege forma constructivă a aparatului și se va determina suprafața de schimb de căldură.
Calculul termic de verificare constă în verificarea performanțelor unui schimbător de căldură inclus într-o instalație cu scopul îmbunătățirii acestora.
Calculul hidraulic necesar unui schimbător permite determinarea pierderile de sarcină hidraulică (a căderilor de presiune) pentru cei doi agenti termici care circulă prin aparat.
Calculul mecanic de rezistență permite stabilirea dimensiunilor (grosimilor) corespunzătoare a elementelor componente, astfel încât tensiunile produse atât de presiune cât și de variația de temperatură, să nu le depășească pe cele maxime admisibile.
Schimbătoarele de căldură asigură transferul căldurii între cei doi agenți termici (agentul primar și agentul secundar) prin intermediul unei suprafețe de schimb de căldură, ce necesită un calcul de dimensionare, pentru buna funcționare în regim staționar. [18].
1.2 Schimbătoare de căldură
În ultimul timp, datorită dezvoltării sistemelor tehnice cu performanțe ridicate (din energetica nucleară, din cea convențională, tehnica spațială, industriachimică și petrochimică), s-au dezvoltat cercetări experimentale și teoretice, care au dus la realizarea de aparate de schimb termic de mareeficiență, prin adoptareade soluții tehnice complet diferite de tipul convențional al aparatului tubular (cu țevi și manta). Soluțiile acestea sunt: schimbătoare de căldură cu plăci, schimbătoare de căldură cu spirale etc, [9].
Pentru creșterea performanței acestor aparate se are în vedere intensificarea transferului de căldură, corelată cu păstrarea pierederilor de presiune la un nivel relativ scăzut, în scopul reducerii dimensiunii utilajelor, pentru a se putea atinge un anumit obiectiv de producție, cu reducerea costului sistemului de producție și a mentenanței acestuia.
Procedeele de intensificare a transferului de căldură conduc, pe de o parte, la creșterea cheltuielilor de investiție (prin mărirea complexității aparatului), la exploatarea eficientă – ce necesită creșterea energiei de pompare sau perfecționarea calificării personalului de supraveghere, iar, pe de altă parte, duc la micșorarea duratei de staționare în schimbător a agenților termici, prin creșterea vitezei de curgere a agenților de lucru.Creșterea vitezei de curgere a agenților termici conduce la o curgere în regim turbulent, dar generează și creșteri de presiune asupra componentelor schimbătoarelor de căldură, deci implicit la creșterea tensiunilor din materiale și îmbinări.. De aici rezultă caracterul pluridisciplinar de abordare a acestor echipamente.
Având în vedere economia de energie, valorificarea maximă a resurselor energetice, primare și secundare, precum și utilizarea de noi surse de energie, este importantă cunoașterea fenomenelor de curgere, de transfer de căldură și modelarea matematică adecvată a acestora.
Mărirea ariei de transfer se va face prin extinderea suprafeței de transfer cu ajutorul nervurilor, acest procedeu fiind utilizat pe scară largă și, asociat în special, cu utilizarea unui agent termic gazos, unde coeficientul de transfer termic prin convecție este redus. Datorită prezenței nervurilor pe suprafața de transfer termic se poate ajunge la reducerea grosimii sau ruperea stratului limită, acestea fiind principalele cauze pentru apariția turbulenței. Nervurile se vor dispune fie pe o singură parte a suprafeței de schimb de căldură (pentru schimbătoarele de căldură gaz-lichid), fie pe ambele părți (pentru schimbătoarele gaz-gaz), [9].
Intensificarea transferului termic se poate face și prin reducerea rezistențelor termice și conductive până în apropierea limitei de siguranță în exploatare și întreținere.
Rezistențele termice conductive se datorează depunerilor de pe suprafețele peretelui de separație dintre cele două fluide. Prevenirea acestor depuneri se face prin operarea la viteze adecvate, prin folosirea curgerii pulsate, printr-o funcționare mai bună a instalației, cât și prin înlăturarea lor pe cale mecanică sau chimică, toate acestea reprezintă mijloace de menținere a schimbătorului de căldură cât mai aproape de parametrii nominali de funcționare, [9].
Termenul de depunere definește orice depozit format pe suprafața de schimb de căldură, careconduce, de obicei, la creșterea rezistenței la transferul termic și la mărirea rezistenței hidraulice la curgerea fluidelor. Depunerile au o influență considerabilă asupra performanțelor termice hidrodinamice ale schimbătoarelor de căldură, dar și asupra energiei de pompare, a perioadei de funcționare și de revizie. Depunerile se acumulează în timp, după legi complexe. În unele situații, fluidele pot fi curățate înainte de intrarea în aparat, în alte cazuri materialul de depunere se formează la trecerea prin acesta. Curățarea se poate face cu soluții reci cu săruri cu solubilitate inversă, cu soluții calde saturate sau amestecuri de componenți, ce reacționează în procesele de încălzire – răcire.
Fenomenul de formare a depunerilor se datorează schimbărilor bruște de temperatură ale agentului termic ce vine în contact cu suprafața de transfer. Dacă apa este folosită ca agent termic, la schimbarea condițiilor de temperatură, presiune și pH, solubilitatea ionilor minerali scade și aceștia precipită, formându-se cristale. Mecanismul de formare a depunerilor poate fi explicat, de obicei, prin procese care includ disocierea mineralelor, suprasaturarea, precipitarea, creșterea cristalelor, iar în final, depunerea de crustă.
Murdărirea schimbătoarelor de căldură poate fi condiționată de mai multe variabile:
caracteristicile apei (măsurarea pH-ului și a alcalinității este necesară pentru
determinarea corozivității apei, duritate, prezența solidelor suspendate, variația temperaturii),
temperaturile suprafeței de transfer,
presiunea,
vitezele fluidelor,
separarea curgerii,
recircularea etc.
Datorită neluării în considerare a depunerilor la dimensionarea schimbătoarelor de căldură, se poate ajunge la rezultate incorecte, astfel încât și rezervele exagerate prevăzute pentru compensarea efectelor depunerilor nu vor fi suficiente. Trebuie să se țină cont de factorul de depunere, ce reprezintă numai unul din multiplele elemente restrictive concomitente în proiectare. Prin creșterea acestui factor se poate reduce viteza de curgere a fluidului, fapt ce va accelera procesul de murdărire și va scurta perioada de funcționare a echipamentului.
Apa este un agent termic ieftin și ,,la îndemână’’,ceea ce îl face agreeat atât la instalațiile de încălzire, cât și în instalațiile de răcire.În cazul acestui agent termic rezistența termică totală a depunerilor poate ajunge să reprezinte 40-70% din rezistența totală la transferul de căldură, devenind, astfel, mărimea ce controlează dimensionarea sau funcționarea aparatului. În aceste cazuri, este inutil calculul precis al coeficienților parțiali de transfer termic.[9].
Pentru calculul suprafeței de schimb de căldură este necesar să se cunoască forma constructivă a schimbătorului. Astfel, va fi efectuat la început, un calcul termic preliminar (aproximativ), pornind de la unele mărimi tehnice cunoscute din procesul tehnologic în care este inclus aparatul.
Următorul pas constă în alegerea traseului urmat de agenții termici după următoarele criterii:
• criteriul de formare a depunerilor de piatră sau funingine pe suprafața de transfer termic, va putea circula, obligatoriu prin interiorul țevilor, unde se va putea face îndepărtarea depunerilor prin mijloace mecanice mult mai ușor, decât în exteriorul țevilor;
• criteriul de îndeplinire a parametrilor tehnologici din instalație (încălzire, răcire, subrăcire, condensare, etc.).[18]
1.3 Clasificarea schimbătoarelor de căldură
Schimbătoarele de caldură se pot clasifica după mai multe criterii, ținându-se seama de principiile funcționale, constructive și mixte ale acestora.
După modul de transmitere al căldurii, schimbătoarele de căldură pot fi împărțite în trei mari grupe:
schimbătoare de căldură cu schimb prin suprafață, la care transferul de căldură de la
agentul termic primar la cel secundar este realizat prin intermediul unui perete despărțitor cu conductivitate termică ridicată. În acest caz, se va ține seama de faptul că procesul de recuperare a căldurii cedate de agentul termic primar este continuu, aceste schimbătoare de căldură fiind denumite și recuperative;
schimbătoare de căldură regenerative, la care agenții termici trec succesiv prin aparat. În prima perioadă, în care agentul termic primar trece prin schimbător, este realizată o încălzire a umpluturii acestuia (umplutură metalică sau ceramică), în a doua perioadă, când agentul termic secundar străbate schimbătorul de căldură, are loc preluarea cantității de căldură acumulată de materialul de umplutură în prima perioadă a ciclului;
schimbătoare de căldură cu amestec, la care transferul de căldură este realizat prin amestecarea celor doi agenți.
După regimul de lucru al aparatului, pot fi:
schimbătoare de căldură în regim staționar, care au o funcționare continuă, aparate recuperatoare cu sau fără amestecul agenților termici;
schimbătoare de căldură în regim nestaționar, cu acțiune discontinuă, din această grupă fac parte schimbătoarele de căldură de tip regenerativ, dar și cele cu acumulare, aparate în care căldura este înmagazinată când este disponibilă și livrată apoi la cerere.
După transformările fizice sau chimice ale agenților termici în procesul de schimb de căldură:
schimbătoare de căldură fără schimbarea stării de agregarea agenților termici la trecerea prin aparat (schimbătoare de căldură condensatoare);
schimbătoare de căldură cu schimbarea stării de agregarea unuia sau ambilor agenți
termici la trecerea prin aparat;
schimbătoare de căldură în care agenții termici suferă transformări chimice la trecerea prin aparat, [4].
După schema de curgere a agenților termici există:
schimbătoare de căldură în echicurent, unde ambii agenți termici curg în aceeași direcție și în același sens;
schimbătoare de căldură în contracurent, unde agenții termici au aceeași direcție, dar sensuri opuse de curgere;
schimbătoare de căldură în curent încrucișat, unde unul din agenții termici curge perpendicular pe direcția de curgere a celuilalt;
schimbătoare de căldură în curent mixt, unde unul din agenții termici își schimbă de mai multe ori direcția și sensul de curgere față de celălalt agent.
După numărul de treceri ale agentului termic, pot fi:
schimbătoare de căldură cu o singură trecere;
schimbătoare de căldură cu mai multe treceri, unde unul sau ambii agenți termici sunt obligați, prin pereți longitudinali sau transversali față de axa geometrică a aparatului, să-și schimbe succesiv sensul de mișcare.
După materialul de construcție utilizat, există:
schimbătoare de căldură metalice;
schimbătoare de căldură ceramice.
După poziția aparatului, pot fi:
schimbătoare de căldură verticale;
schimbătoare de căldură orizontale.
După configurația suprafeței de schimb de căldură, există, [4]:
schimbătoare de căldură cu țevi și manta sau tubulare, prevăzute, de regulă, cu șicane (pereți despărțitori), ce îndeplinesc următoarele funcții: uniformizarea curgerii în manta și eliminarea zonelor de fluid stagnant sau cu viteze reduse de curgere, asigurarea participării întregii suprafețe a fasciculului tubular la transferul de căldură, susținerea și rigidizarea fasciculului tubular și intensificarea transferului de căldură pentru fluidul din manta, prin mărirea vitezei de curgere și creșterea turbulenței;
schimbătoare de căldură cu plăci, cu plăci brazate, cu aripioare, [4].
1.3.1 Schimbătoare de căldură cu aripioare
Bateriile cu aripioare fac parte din categoria schimbătoarelor de căldură compacte ceare au ca scop principal,încălzireasaurăcireaaerului, folosite îninstalațiilefrigorifice sau de climatizare, dar și ca recuperatoare de căldură sau radiatoare pentru automobile.
În Fig. 1. de mai jos este prezentat un model de element de bază al unui schimbător de căldură cu aripioare. Acest model de schimbător este alcătuit dintr-o pereche de plăci paralele, între care este fixată o placă metalică ondulată, ce alcătuiește peretele nervurat. Acest sistem realizat prezintă canale de circulație a fluidelor, astfel rezultă o suprafață de transfer termic extinsă, [11].
Pentru realizarea calculelor termice și aerodinamice se vor ține cont de următorii parametrii fizici:
rândurile de țevi așezate pe verticală
rândurile de țevi așezate pe orizontală
întreaga suprafață de transfer termic
raportul dintre zona exterioară și cea interioară
zona frontală în direcția de curgere a aerului
zona liberă de curgere a aerului.
Pentru protejarea anticorozivă a mediului în care vor acționa aceste aparate (aerul
atmosferic, aerul marin, aerul din diverse clădiri) se vor folosi diferite feluri de acoperiri printer care amintim:
galvanizarea care este folosită pentru țevile și nervurile din oțel împotriva apariției
ruginei prin acoperire cu zinc și a asigurării unui contact termic bun;
ematarea care este folosită pentru țevile și nervurile din cupru și de acoperire a
acestora cu rășini poliuretanice.
În urma montării bateriile cu aripioare vor fi încercate la probe de etașeintate, apoi vor fi uscate și deshidratate, încărcate cu azot la presiuni mici,[40].
Dacă se conectează două sau mai multe elemente cu ajutorul unei plăci de separație, va rezulta un ansamblu care poartă numele destivă sau sandwich, unde fluidele vor putea pătrunde în canale prin toate aceste elemente sau prin cele două capete ale plăcii. Componentele care se află între două straturi succesive vor putea fi așezate cu nervurile îndreptate în aceeași direcție sau la 90o. Un acest model de schimbător de căldură poartă numele schimbător de căldură cu plăci șinervuri, [11].
De obicei în aplicațiile practice unul din fluidele care parcurge un schimbător de căldură cu aripioare este aerul, folosit ca agent de răcire într-o singură trecere. Un astfel de model de schimbător este cel al răcitoarelor nervurate,regăsite în domeniul motoarelor cu combustie internă sub denumirea de radiatoare, [11].
Aripioarele pot fi împărțite în două mari categorii:
aripioare individuale, care înfășoară o singură țeavă;
aripioare continue, care sunt comune pentru mai multe țevi, [11].
b) c)
d) e) f)
g)
b) c)
Fig. 4. Tipuri constructive de aripioare continue: a) aripioare lise; b) aripioare ondulate; c) aripioare perforate,[11].
La temperaturi mari sunt utilizate schimbătoare de căldură de tip plăci și canale ceramice, iar pentru temperaturi mai mici – tipuri de aparate cu hârtie impregnată, folosite în instalațiile de ventilare, [13].
Prin operația de ambutisarea tablelor din aliaje ușoare din aluminiu sunt executate aripioare, folosind prese speciale și care pot avea înălțimi, grosimi și profile diferite (Fig. 5., [13]).
Fig. 5. Profile diferite de aripioare, [13].
Pentru fiecare model de aripioară există caracteristici hidraulice și termice, iar aripioarele plane (perforate sau nu), au rezultate la fel cu cele ale tuburilor de diametru hidraulic egale, iar cele cu aripioarele decalate formează o turbulență mai mare și îmbunătățește coeficientul de transfer termic, astfel se produce o pierdere mare de presiune.
În afară de creșterea turbulenței cât și a coeficientului de transfer de căldură, aripioarele asigură și rezistența mecanică prin numărul mare de puncte de contact metal-metal.
Schimbătoarele de căldură din aluminiu sunt supuse la următoarele încercări:
testul la șoc termic realizat pe răcitoare unde pot apărea mari diferențe de temperatură în perioada folosirii, ducând la dilatări termice și acumularea de tensiuni mecanice în material.
testul la vibrații mecanice, unde schimbătoarele de căldură vor fi supuse la vibrații mecanice și care este determinat de frecvența de rezonanță a aparatului (pe o axă), [13].
1.3.2 Schimbătoare de căldură din plăci (SCP)
Schimbătoarele de căldură cu plăci (SCP) sunt acele schimbătoare de căldură care au suprafața de transfer de căldură formată din plăci identice, nervurate și etanșate prin garnituri. De cele mai multe ori sunt folosite ca schimbătoare de căldură de tip apă-apă, fiecare placă conține patru orificii care alcătuiesc prin montare câte două colectoare și două distribuitoare pentru agenții termici.
Plăcile sunt confecționate prin presare, rezultând gofruri (nervuri) de forme variate, cea mai utilizată este cea de forma Vsau W, cu unghiuri de 60°-150°, exactitatea plăcii este de 0,1 mm, [18].
Plăcile care poartă numele de plăci “dure”, și au unghiuri de 100°-150°ale grofrurilor, cu un coeficient mare de transfer termic, având mari pierderi de sarcină.
Plăcile “moi”, au unghiuri mici (60°-100°), cu un coeficient de transfer termic mai mic, având pierderi cât mai mici de sarcină. Aceste două tipuri de plăci sunt folosite periodic plăci “dure”-plăci “moi”, prin realizarea unui calcul tehnico-economic de unde va rezulta soluția optimă.
Agenții termici se deplasează periodic, de o parte și de alta a plăcilor, de cele mai multe ori în contracurent sau curent încrucișat, circulația acestora fiind garantată de schița garniturilor care lasă disponibil sau închide accesul fluidului între două plăci progresive. Distanța dintre plăci este precizată de geometria de imprimarea nervurilor și diferă în funcție de mărimile schimbătorului.
La alcătuirea schimbătoarelor se folosesc diferite materiale:
pentru plăci: inox, nichel și aliaje cupru-nichel, titan etc., [18];
pentru garnituri: elastomeri (polimer sintetic elastic, cauciuc sintetic),
rezistente la anumite temperaturi:nitril (100°C), butil rașină (130°C) – pentru schimbătoare apă-produse alimentare, viton alimentar (150°C) – pentru uleiuri alimentare.
În funcție de felul de așezare al ștuțurilor pe plăcile de capăt, poate fi observată conform Fig. 7., [18], o deplasare a fluidelor în formă de U(patru ștuțuri pe placa fixă) sau în formă de Z (două ștuțuri pe placa fixă și două pe placa mobilă).
Variația fluidelor între suprafețele succesive dintre plăci va rezultacu ajutorul garniturilor, care acceptă sau nu parcurgerea unui fluid în suprafața dintre plăci, alcătuindu-se unul sau mai multe circuite.Deplasarea apei în lungul plăcilor active va putea fi longitudinală sau în diagonală, [18].
Printre cele mai bune avantaje ale schimbătoarelor de căldură cu plăci față de schimbătoarele de căldură tubulare amintim următoarele, [18]:
• obținerea de coeficienți de transfer de căldură mari (3000-7000 W/(m°K)), cauzate de lungimea specifică mică;
• modificarea parametrilor plăcilor, a cantității lor, a suprafeței dintre ele, de unde rezultăîncărcături termice diferite;
• dezmembrarea ușoară pentru curațare de depuneri sau remediere;
• ocuparea unui volum mic, de 3 până la 6 ori mai mic decât cele tubulare;
• inerție termică mică, pătrunzând în mediu neașteptat.
Printre dezavantajeale schimbătoarelor de căldură amintim:
• garnituri scumpe (cca. 1/3 din prețul aparatului), ce impun materiale și tehnici deosebite de realizare și sudare;
• neutilizarea la temperaturi mari (max. 160°C pentru cele cu garnituri din elastomeri și 250oC-300oC pentru cele cu plăci sudate);
• rezistența la presiuni până la max. 25 bar;
• pierderi de sarcină crescute comparativ cu schimbătoarele clasice cu fascicule de țevi, [18].
1.3.3 Schimbătoare de căldură cu țevi și manta
Schimbătorul de căldură cu țevi și manta este un model de schimbător de căldură care este folosit în industrie având o structură simplă, siguranță în funcționare și un cost mic.
Reprezentarea unei scheme de bază pentru un schimbător de căldură cu țevi și manta poate fi observat în Fig.8., [24].
În cazul unui număr mare de treceri pe partea de țevi și factorului de corecție mic se va folosi un schimbător cu două treceri de manta chiar dacă existența șicanei logintudinale va cauza scurgeri mari de fluid în apropierea șicanei afectând în această zonă și coeficientul de transfer convectiv.Pentru reducerea pierderilor de presiune pe partea mantalei se va folosi o manta cu curgere dirijată deoarece pierderile de presiune sunt de 8 ori mai mici decât al altei mantale, astfel va scădea randamentul termic al ansamblului.
În cazul în care viteza fluidului este mare la contactul cu țevile acest lucru va putea duce la apariția eroziunii sau vibrației țevilor.Pentru evitarea acestei consecințe se vor folosi plăci cu protecție, țevi de protecție sau un distribuitor inelar cu fereastră.[24]
1.3.4 Schimbătoare de căldură spirale
Alcătuirea unui schimbător de căldură spiral se compune din elementul spiral de bază care este alcătuit din două benzi metalice înfășurate împrejurul punctului central, așa încât alcătuiescdouă canale spirale concentrice. Cele două canale spirale concentrice sunt lipite alternativ, dând siguranță asupra celor două fluide că nu se pot amesteca. În aceste împrejurări, fluidul cald va putea curgeprin unul din canale, în timp ce fluidul rece va curge prin canalul alăturat, astfel încât transferul de căldură se va putea desfășura prin peretele de separație. În Fig. 9.,[11] este reprezentat un schimbător de căldură spiral cu unul din capete deschis,[11].
Datorită formei curbe a canalului de curgere a fluidului se poate produce turbulența acest lucru fiind un rezultat pozitiv pentru transferul termic ( coeficienți globali de transfer de căldură foarte mari) împiedicând astfel apariția depunerilor.
Schimbătoarele de căldură spirale au un avantaj deosebit, acela de auto- curățire a depunerilor, fiecare fluid având un singur canal de cugere, astfel că orice depunere locală poate duce la scăderea secțiunii de curgere și creșterea vitezei locale. În astfel de condiții se poate ajunge la apariția unei turbulențe locale puternice având ca rezultat curățirea stratului de depuneri, această acțiune de auto-curățire ajută la scăderea cheltuielilor de întreținere, îndeosebi când aparatul este asamblat orizontal.[11]
1.3.5 Schimbătoare de căldură cu plăci brazate
Schimbătoarele de căldură cu plăci brazate (Fig. 10., [13]) nu au etanșări din cauciuc, ele pot fi utilizate în procese industriale la temperaturi și presiuni mari, având un randament și un coeficient de transfer termic foarte bun în comparație cu schimbătoarele de căldură cu plăci și garnituri, [13].
Volumul mic pe care îl ocupă schimbătoarele de căldură cu plăci brazate reprezintă un atu important al acestor schimbătoare cât și simplitatea cu care pot fi legate în paralel.
Schimbătoarele de căldură cu plăci brazate sunt alcătuite din plăci ambutisate din oțel inoxidabil, fiecare cealaltă placă este așezată astfel încât muchiile părții matrițate să se întretaie cu cele ale plăcii alăturate de unde rezultă o rețea de puncte de contact, astfel pachetele rezultate sunt brazate în vid folosind cuprul sau nichelul.
Schimbătoarele de căldură brazate cu cupru se pot folosi pentru majoritatea agenților frigorifici, în afară de mediile corozive printre care amoniacul, apa de mare sau alte săruri care nu corespunzătoare cu acest metal.
Schimbătoarele de căldură brazate cu nichelse pot utiliza pentru amoniac, iar după brazare între plăci vor apărea două structuri separate de canale pe unde se vor deplasa în contracurent agenții de lucru.
În urma acestor structuri a canalelor rezultă o turbulență mare care va garanta transferul de căldură făcând posibilă utilizarea lor în instalațiile frigorifice.[13]
2. STADIUL ACTUAL ÎN DOMENIUL SCHIMBĂTOARELOR DE CĂLDURĂ
2.1 Stadiul actual în domeniul elementelor componente ale schimbătoarelor de căldură
2.1.1 Agenți termici
Schimbătoarele de căldură trebuie să îndeplinească anumiți factori de natură funcțională, tehnică, economică și constructivă, iar selectarea unui tip de schimbător trebuie să fie conform obiectivului urmărit.
Asigurarea principiului funcțional se va face când mediul temperaturilor agenților termici va fi păstrat în perioada desfășurării de exploatare la parametrii necesari. Din acest motiv, este necesară calcularea precisă a suprafaței de schimb de căldură, dar și garantareaunui reglaj pentru temperaturile agenților termici.
Proprietățile fizico – termice, dar și felul agenților termici cer o selecție precisă a materialelor folosite la construcția schimbătoarelor de căldură, se va ține cont de reacția lor agresivă, de depuneri, cât și de eliminarea acestora de pe suprafețele de schimb, [4].
2.1.2 Proprietățile termofizice ale agenților termici
Agenții termici (mediile sau fluidele purtătoare de căldură) sunt folosiți în schimbătoarele de căldură și au o însemnătate importantă în funcționarea acestora, în împrejurările unei eficacități economice convenabile, [4].
Pentru a putea coincide din punct de vedere tehnic și economic țelului pentru care vor fi utilizați, agenții termici vor trebui săcorespundă anumitor condiții:
să se potrivească din punct de vedere termodinamic, respectiv, să aibă greutate
specificămare, căldură specifică mare, vâscozitate mică și căldură latentă de vaporizare mare, în scopul obținerii unui schimb de căldură cât mai intens, la un debit de agent termic cât mai mic, la construcții compacte ale aparatelor, iar agenții termici vor trebui să aibă temperaturi mari la presiuni mici, ceea ce va diminua construcția aparatelor;
să fie invariabil din punct de vedere termic și să nu dețină influențe nefavorabile asupra
materialelor din care sunt constituite aparatele schimbătoare de căldură, iar agenții termici vor trebuie să fie stabili și neagresivi sub acțiunea prea lungă a unor temperaturi mari;
să nu formeze depuneri pe suprafețele de încălzire, aceasta pot duce la micșorarea
schimbului de căldură, și prin micșorarea secțiunilor de trecere la mărirea rezistențelor hidraulice ale instalațiilor; în situația în care se creează depuneri, acestea vor trebui să se curățe foarte ușor, cu mijloace tehnico – economice și cu pauze în funcționare cât mai puține;
să aibă preț convenabil și să fie cât mai cunoscuți, în special ar trebui folosiți agenții
termici din producția locală, din resurseminore de energie, se pot constata că unele costuri mari în vederea selecționării unor agenții termici importanți pot fi ușor recâștigate prin reducerea costurilor pentru construcția aparatelor schimbătoare de căldură și a costurilor de exploatare.
Purtătorii de căldură utilizați în schimbătoare sunt vaporii de apă, apa caldă, gazele rezultate din arderea combustibililor, amestecuri de soluții de săruri cu lichide, metale topite, uleiuri. Agenții termici de încălzire cei mai cunoscuți sunt: aburul, apa caldă și gazele de ardere, iar la răcire: apa, aerul și soluțiile în apă ale unor săruri, [4].
2.2 Defecte uzuale ale schimbătoarelor de căldură
Schimbătoarele de căldură au o durată de viață mare, necesitând foarte puțină întreținere, sau chiar deloc, totuși există patru tipuri de defecțiuni care pot apărea în cazul acestor aparate, [23]:
mecanice;
coroziunea indusă chimic;
combinația dintre uzura mecanică și coroziunea indusă chimic;
depuneri de mâl.
Defecțiuni mecanice – aceste defecțiuni pot fi de diverse forme: eroziune metalică, vibrații, oboseala termică, înghețare și pierderi termice.
Eroziunea metalicăse produce datorită vitezei excesive a lichidului pe ambele părți sau pe o parte de tub, din schimbătorul de căldură ceea ce poate duce la eroziunea dăunătoare metalului din tubulatură. Coroziunea prezentă este accelerată, ca eroziune ce îndepărtează părțile protectoare ale tubului, expunând metalul la atac.
În Fig.11., [23], este prezentată pierderea de metal într-o zonă de îndoire, provocată de temperatura mare a apei.
Viteza maximă recomandată în tuburi este în funcție de mai multe variabile: material, fluid și temperatură. Problemele de eroziune exterioară ale tuburilor rezultă, de obicei, de la aerul umed, respectiv, de la aburi. Gazul umed este controlat prin supradimensionarea duzelor de admisie sau
prin introducerea unor șicane de impact în duza de admisie, [16]. Apa de răcire este suficient de încălzită pentru a genera abur și reluarea debitului provoacă o condensare bruscă a aburului și produce o presiune dăunătoare metalului.
Fig. 12., [23], prezintă deteriorarea tubului la aburi, în acest caz, condensul acumulat în interior și accelerat rapid, a dus la producerea unei unde de înaltă presiune, care a distrus tubul și a cauzat găurirea lui, [23].
Oboseala termică în tuburi, în special în zona de îndoire, poate eșua din cauza oboselii rezultată în urma tensiunilor acumulate, asociate cu repetarea ciclului termic.
În Fig. 13., [23], se poate observa un exemplu de oboseală termică, diferența de temperatură a dus la îndoirea tubului acționând asupra rezistenței materialului rezultând fisurarea tubului. Aceste defecteapar în evaporatoare sau condensatoare, dar și în orice schimbător de căldură unde temperaturile ajung sub punctul de îngheț al fiecărui fluid, [23].
Răcirea într-un tub condensator este prezentată în Fig. 14.,[23], în acest caz, apa de răcire circulă în interiorul tubului, agentul frigorific fiind condensat pe aripioarele exterioare, unitatea nefiind dotată corespunzător pentru iarnă. Distorsiunea tubului indică faptul că a fost expus presiunii excesive cauzate de
înghețarea apei. Acest tip de defecțiune este cauzat de eliberarea bruscă a presiunii agentului frigorific din condensator.
Coroziunea indusă chimic duce la defecțiuni ce au loc datorită interacțiunii chimice complexe dintre materialele schimbătorului de căldură și fluidele circulate prin el. Există mai multe tipuri de coroziune: coroziune generală, coroziune pătrunzătoare, coroziunea la stres, dezincare, coroziune galvanică, coroziunea crepusculară și canelurile
de condensare.
Coroziune generală este caracterizată printr-un atac relativ uniform asupra tubului. În Fig. 15., [23],este prezentat un tub distrus datorită coroziunii.
Culoarea albastru-verde pe tubul din Fig. 16., [23], prezintă rezultatele atacului de dioxid de carbon pe interiorul unui tub de cupru, [23].
Prin selectarea unui material care are o rezistență mare la coroziune pentru mediul său și prin utilizarea unui tratament chimic adecvat rezultă
mărirea duratei de viață a schimbătorului de căldură.
Coroziunea este localizată și frecvent întâlnită în metale feroase și neferoase,fiind prezentă prin zgârieturi, murdărie sau depuneri, defecte de suprafață, rupturi ale straturilor de protecție. În Fig. 17., [23],se poate observa atacul de oxigen pe un tub din cupru, [23].
Corodentul care provoacă coroziunea tuburilor de oțel este ionul de clor, care este prezent în orice compus format din clor, Fig.18 prezintă coroziunea într-un tub,[23]
Coroziunea galvanică are loc atunci când metale diferite sunt unite în prezența unui electrolit, cum ar fi apa acidă. În momentul în care o celulă galvanică simplă, compusă din cupru și oțel, este scufundată într-o soluție de acid sulfuric, oțelul corodează mai rapid decât cupru,acest lucru poate fi observat în Fig.19, [23].
Datorită oboselii la coroziune prezentată în Fig. 20., [23], tensiunile ciclice rup zonele protejate prin acest fapt coroziunea fiind mai accelerată în zonele deschise.
2.3 Rezistențele termice specifice ale depunerilor
Pe suprafața tuburilor din schimbătoarele de căldură se formează straturi de depuneri în urma cărora rezultă următoareleconsecințe, [30]:
scăderea coeficientului global de transfer de căldură, conductivități termice mici
pentru depuneri, rezultând un fluxul termic scăzut;
modificarea rugozității la suprafața tuburilor, unde de cele mai multe ori rugozitățile
cresc și se majorează coeficientul de frecare (căderea de presiune);
creșterea vitezei fluidului datorită reducerii secțiunii de unde rezultă o creșterea
căderii de presiune.
Anumite cauze duc la depuneri pe tuburile schimbătoarelor dintre care amintim:
prezența în fluide de particule solide (praf de catalizator, produse de coroziune,
particule de cocs, mâl sau nisip, în apă sau țiței, insuficient decantate);
prezența în fluide de compoziții dizolvate, care odată cu creșterea temperaturii, a
scăderii temperaturii sau a vaporizării, pot duce la depuneri (trecerea biocarbonaților de Ca și Mg din apă în săruri insolubile, a creșterii temperaturii, precipitarea unor săruri, a scăderii temperaturii sau a vaporizării, depuneri de parafină prin răcire, cocsarea pe suprafețele foarte calde);
prezența în fluide de substanțe unde are loc polimerizarea, cum ar fi produsele de
cracare;
corodarea tuburilor din cauza anumitor fluide, de unde rezultă apariția straturilor
complexe având o rezistență termică mare;
apariția în schimbătoare de straturi biologice, prin alcătuirea de microorganisme.
Anumiți factori influențează formarea depunerilor dar și rezistența termică a acestora, dintre care se pot aminti:
natura fluidului și alcătuirea depunerii care s-a frmat ;
temperatura pentru fluid și temperatura peretelui tubului (odată cu încălzirea apei sau
a țițeiului, când temperatura crește se vor mări și depunerile;
materialul din care sunt realizate tuburile și rugozitatea suprafeței tuburilor
(depunerile se formează mai repede pe suprafețele rugoase);
viteza de mișcare pentru fluid (pentru viteze mici, depunerile vor fi mai mari)[30];
perioada de lucru a schimbătorului de la ultima sa curățire (mecanică sau chimică).
Pentru a se evita sau reduce depunerile regăsite pe suprafața tuburilor, se va ține cont de următoarele:
înlăturarea prealabilă din fluide a particulelor solide (decantare, coagulare și filtrare);
preîntâmpinarea polimerizării prin adaosul de anumite elemente de stabilizare;
diviziunea prealabilă a elementelor dizolvate, care pot alcătui depuneri (dedurizarea
sau demineralizarea apei);
folosirea unor antioxidanți , care limitează aparițiile corozive;
folosirea de tuburi care nu au asperități, în cazul apariției straturilor de depuneri;
șlefuirea frecventă pentru suprafeța tubului, șlefuirea sprafeței din interior a
tubului, în situația cristalizatoarelor;
completarea în fluid de bile de elastomer, pentru curățarea suprafeței tubului;
folosirea de tuburi din materiale aparte, printre care teflonul (politetrafluoretilenă)
sau granitul, care sunt benefice în anumite împrejurări de lucru specifice;
introducerea în fluid de conținut de germicide, în urma cărora se distrug
microorganismele.
Prezența depunerilor regăsite pe suprafața tuburilor trebuie să fie în legătură reciprocă cu anumite aspecte economice, cum ar fi:
prin acceptarea în proiectare a unor rezistențe termice specifice mari pentru depuneri,
se va mări suprafața de transfer necesară, rezultând astfel creșterea costului schimbătorului;
pentru o perioadă mare de lucru a schimbătorului, între cele două îngrijiri
progresive, costul specific al energiei consumate pentru pomparea fluidelor va fi mare;
pentru o perioadă redusă de utilizare a schimbătorului, vor exista pagube de
producție provocate de oprirea instalației, costurile fiind mai mari cauzate de operațiile de curățare a tuburilor;
procedeele folosite pentru a preîntâmpinarea sau reducerea depunerilor vor impune
costuri importante, [30].
Depunerile sunt un factor economic important care influențeză direct investiția, costul exploatării și mentenanța aparatului, ceea ce justifică alegerea atentă a valorii rezistenței termice a depunerilor la dimensionarea schimbătoarelor de căldură, [9].
Exemple de depuneri: depuneri de cruste ( săruri de Ca și Mg, silice), produse de coroziune, nămol, microbiologice.
Toate depunerile conduc la înrăutățirea transferului termic, scăderea coeficientului global de transfer termic.[41]
Un exemplu de depuneri : depunerile de apă dură, de calcar, de alte impurități care se găsesc în apă duc la defectarea centralei termice, respectiv blocarea schimbătorului de căldură.
Un alt exemplu de depuneri se poate arăta prin accea că la încrucișarea aripioarelor unui schimbător de căldură pot apărea depuneri de mâl sau chiar înfundarea schimbătorului.
Alt exemplu unde regăsim depuneri este radiatorul mașinii pe nervurile acestuia se depun particule de murdării, insecte, elemente de vegetație care dăunează unei bune funcționări.
2.4 Condiții de proiectare a schimbătoarelor de căldură
O importanță deosebită în proiectarea schimbătoarelor de căldură o constituie rezerva de suprafață de schimb de căldură pentru compensarea efectului depunerilor, [39].
Trebuie să se aibă în vedere faptul că din punct de vedere termic, depunerile reprezintă o rezistență la transferul de căldură în aparat și care acționează în sensul reducerii coeficientului de schimb de căldură, dar și măririi suprafeței necesare la schimbul de căldură.
În urma proiectării, depunerile pot fi micșorate prin viteze mai mari ale fluidelor, prin creșterea turbulenței, dar și o distribuire mai bună a curgerii.
Proprietățile fizice ale agenților termici afectează transferul de căldură prin convecție, astfel încât fluidele cu valori mai mari ale conductivității termice λ, densității ρ și căldurii specifice CP și cuvâscozități dinamice η, sau cinematice ν, mai mici, creează coeficienți de schimb de căldură mai ridicați. Rezistența termică a peretelui despărțitor între fluidele schimbătoare de căldură scade în urma selectării unor materiale cu conductivități termice λp mai mari, [39].
Atât alegerea, cât și dimensionarea schimbătoarelor de căldură, impune efectuarea calculului termic, hidraulic, mecanic și economic al aparatului, stabilirea unor elemente de tehnologie, exploatare, dar și de întreținere a acestuia. Pentru efectuarea acestor faze, se va ține cont de o serie de principii și instrucțiuni, ca urmare a proiectării și valorificării schimbătoarelor de căldură, printre care se pot aminti:
performanțele transferului de căldură:prin fixarea temperaturilor de intrare, cât
și de ieșire pentru fiecare fluidse poate stabili randamentul aparatului și selectarea schemei de curgere potrivită.
Avându-se în vedere debitele agenților termici, se vor selecta vitezele de curgere (0,5-6m/s pentru lichide și 3-30m/s pentru gaze) și se vor calcula secțiunile transversale de curgere. Se va avea în vedere prevenirea vitezelor ridicate, care pot cauza eroziune, vibrația țevilor, fluctuația curgerii (la sistemele cu circulație naturală) sau zgomotul (la aparatele de aer condiționat).
Depunerile de pe suprafața de schimb de căldură afectează rezultatele termice cele mai bune ale aparatului, depunerile țin cont de fluid, de temperatura și viteza acestuia, cât și de natura suprafeței de schimb de căldură, dar și de materialul folosit,[39].
restricții de dimensiuni (lungime, înălțime, volum, greutate)
Aceste restricții se pot ivi prin adaptarea aparatului într-o anumită instalație, din alcătuirea locurilor utile pentru întreținere și reparații ori din îndeplinirea anumitor factori de securitate.
factori economici
Acești factori economici sunt foarte importanți în alegerea schimbătorului de căldură,incluzând atât investițiile capitale inițiale, cât și costurile anuale ale aparatului, fiind alcătuite din: costuri de reparație și întreținere, costuri de amortizare, costuri de curățare (fiind cuprins și valoarea producției tehnologice nelivrate – aceasta fiind cauzată de discontinuitatea funcționării schimbătorului de căldură).
Prin micșorarea sumei dintre costurile anuale de amortizare și costurile cu energia de pompare rezultă modul stabilit de viteza optimă a agentului termic, așa cum este prezentat în Fig.21.,[39].
Solicitările mecanice
Solicitările mecanice sunt neînsemnate la presiuni de până la 15barși temperaturi în metal de 150°C, ele sunt însă importante la presiuni peste 70barsau temperaturi peste 540°C. Pentru aceste valori, capacele cu plăcile tubulare constituie principiul esențial în alegerea geometriei schimbătorului de căldură, iar solicitările mecanice reprezintă condiția de bază în stabilirea materialului. Echilibrarea dilatărilor termice poate impune limitări deosebite în proiectarea aparatului, doar dacă diferența de temperatură dintre țevi și manta depășește 40°C.
Condiții de material și de execuție
O deosebită importanță în alegerea materialelor pentru un anumit tip de schimbător de căldură o au problemele de coroziune. Pentru cazul fluidelor corozive, este indicată schimbarea materialelor mai costisitoare, cu rezistență la coroziune, cu materiale cu preț mic, dar cu costuri mai mari de întreținere și înlocuire. Astfel, selectarea unui material poate fiîmpiedicată de complicații de fabricație, sub aspectul compensării materialului corespunzător cu mijloace tehnologice de realizare.
Condiții de etanșare
Aceste condiții de etanșare trebuie menționate pentru situația precisă de folosire a aparatului, pentru scurgerile relative între fluide, cât și pentru scurgerile de fluide către mediul ambiant.
Deservire, reparație și întreținere
Toate aceste activități țin cont de cazul concret de folosire a aparatului, prin care se țin cont de anumite limitări caracteristice execuției, astfel prin alcătuire, trebuie să se anticipeze posibilitatea executării rapide și sigure a unor lucrări de remediere a neetanșeităților, curățare a aparatului de depuneri, înlocuiri de țevi etc., [39].
Condiții de funcționare și control
În majoritatea cazurilor, soluția activă a schimbătorului de căldură la fluctuațiile de sarcină arerezultate însemnate referitor la performanțele instalației. Inactivitatea termică la pornire sau oprire, fluctuațiile de presiune, siguranța în funcționare a aparatului, toate acestea pot afecta activitatea fixă a sistemului, care impuneo instalație de măsură și control automat potrivit, [32].
Pentru realizarea unei anumite particularități de funcționare a schimbătorului de căldură, se pot cere, la realizarea acestuia diferite caracteristici particulare pentru viteze, pierderi de presiune, temperaturi, viteza de variație a sarcinii termice etc.
Prin alegerea fluidului din manta se poate selecta tipul de schimbător de căldură, care impune o înțelegere între diverși factori:
• coroziunea: problemele de coroziune, cât și factorii de puritate a fluidelor, cer utilizarea unor aliaje costisitoare, astfel se propune ca fluidele corespunzătoare să curgă prin țevi și să se poată preveni, astfel realizarea unei mantale din oțeluri aliate.
• presiunea: fluidelecu presiune mare sunt așezate în țevi, iar în caz opus, mantalele expuse la presiune mare, din cauza diametrelor lor, au pereți groși, dar și costuri mari.
• temperaturile: fluidele cu temperaturi mai mari trebuie să se afle în țevi, astfel încât temperaturile ridicate micșorează din eforturile convenabile din materiale, rezultatul acestora fiind asemănătorconsecințelor presiunilor mai mari în determinarea grosimii pereților mantalelor. Din cauze de siguranță a personalului de deservire, amplasarea fluidului mai cald în manta va impunea o izolație termică suplimentară.
• fluidele scumpe sau periculoase: este necesar ca acestea să fie păstrate în partea cea mai ermetică a schimbătorului de căldură, adică în țevi.
• debitele: prin folosirea debitului mai mic în manta, va rezulta o viziune mai bună a aparatului, se va preveni o construcție cu mai multe țevi, cu un randament termic redus, rezultând o curgere turbulentă în manta la numere Reynolds mici,[39].
• vâscozitatea: valoarea numărului Reynolds critic pentru curgerea turbulentă în manta este de aproximativ 200, iar în țevi de – 4.000÷10.000, când curgerea este laminară în țevi, ea poate ajunge turbulentă în manta. Chiar dacă curgerea este laminară în manta, se propune să se revină la așezarea fluidului corespunzător în țevi, care constă în legături mai precise de calcul a transferului de căldură și distribuire a debitului.
• pierderi de presiune: o importanță deosebită o reprezintă pierderile de presiune, care trebuie să fie calculate precis, atunci când fluidul corespunzător trebuie așezat în țevi. Pierderile de presiune în țevi se pot determina cu erori mai mici în comparație cu pierderile de presiune din manta, care pot devia mult de la valorile teoretice, referitor la scurgerile din manta prevăzute la modelul corespunzător de aparat, [39].
• efectul șicanelor: pentru a îmbunătății performanțele termice și hidraulice, schimbătoarele de căldură cu țevi și manta sunt construite cu șicane (pereți despărțitori) în spațiul dintre țevi, care îndeplinesc unele funcții importante: omogenizarea distribuției curgerii și transferului de căldură în fasciculul tubular, realizarea unor diferențe medii de temperatură între cele două fluide, sprijinirea și rigidizarea sistemului tubular, [32]. Dacă se are în vedere amplasarea față de fasciculul tubular, șicanele pot fi: longitudinale, transversale sau combinații ale acestora. Selectarea unui fel sau altul de șicane depinde de: debitul de fluid, distribuția vitezelor, numărul Reynolds (regimul de curgere), natura fluidului, cât și de natura depunerilor. Tipurile de șicane segmentate sunt cele mai folosite, pasul și tăietura șicanei reprezintă valori variabile care sunt selectate după normative : pasul șicanelor va trebui să fie cuprins în intervalul (0,2÷1)D, unde D este diametrul mantalei, pasul minim nu va scădea sub valoarea maximă de 5cm (din motiv de curățire a fasciculului tubular) și 0,2D (valoare recomandată de constructori). Tăietura șicanei are valori de între (0,2÷1)D, tăieturile mai mari reprezentând pașii mai mari ai șicanelor, cu scopul omogenizării pierderilor de presiune (secțiunile de curgere peste țevi și peste șicane trebuind să fie aproape egale).
Curgerea axială care se realizează prin golurile dintre șicană și manta, cât și cea dintre șicană și tevi, face ca o parte însemnată a debitului de fluid din manta să evite fasciculul tubular (Fig. 22.), astfel se schimbă transferul de căldură și distribuția fluidului. Acest rezultat duce la scăderea coeficientului efectiv de schimb de căldură, cât și pierderile de presiune, prezentat în Fig. 23., prin proiectare și realizare, toate aceste intervale trebuind reduse cât mai mult. Structura fasciculului tubular, schema curgerii, geometria șicanei (tip, pas, tăietură), abaterea de fabricare a țevilor, mantalei și șicanelor reprezintă noțiuni care afectează curgerea axială prin suprafețele și debitele corespunzătoare, toate aceste consecințe fiind efectele curgerii axiale prin suprafețe, iar folosirea lor în calcule constitue o chestiune complicată, neexistând o modalitate de calcul exactă doar rezolvări imprecise, [39].
2.5 Înlocuirea sistemelor clasice cu schimbătoare de căldură cu plăci
Până la apariția schimbătoarelor de căldură cu plăci, schimbătoarele tubulare (țeavă în țeavă sau fascicul de țevi în manta) fiind dispozitivele utilizabile folosite la majoritatea aplicațiilor, [13].
Datorită diversității modelelor de schimbătoare de căldură cu plăci, acestea pun la dispoziție modalitatea unor rezolvări durabile, pentru o varietate mare de aplicații în toate domeniile din industrie.
Datorită dezvoltării acestora pe piața schimbătoarelor de căldură dovedesc necesitatea substituirii schimbătoarelor tubulare cu schimbătoare cu plăci (Fig. 24., [13]).
Datorită sistemelor de utilizare schimbătoarele de căldură pot fi determinate de următoarele variabile:
temperaturile fluidelor cald și rece;
presiunile de funcționare;
numărul de funcții care sunt garantate, de exemplu: vaporizare, condensare, schimbător gaz/gaz, gaz/lichid, lichid/lichid, gaz/solid, încălzire, preîncălzire, recuperare, răcire;
NUT (Numărul de Unități de Transfer termic), stabilit ca fiind un indice al randamentului
termic al schimbătorului,[13].
Folosirea schimbătoarelor tubulare se face la temperaturi și presiuni mari, până la 1000°C și 100-150bar și pot garanta marea diversitate de funcții și asocierea de momente utile (gaz/gaz, gaz/lichid, lichid/lichid, vaporizare, condensare) în afară de gaz/solid, de aceea randamentele lor sunt restrictive iar NUTare valoarea aproximativ 1.
Schimbătoarele de căldură cu plăci și garnituri nu pot fi folosite la temperaturi de peste 200°C și la presiuni mai mari de 25bar, NUTpoate avea valoarea de 5 unități, iarîn sectorul apelor geotermaleNUT poate avea valori de 25-30 unități.
Printre avantajele schimbătoarelor de căldură cu plăci amintim: compactitatea,flexibilitatea,modularitatea,întreținerea, montarea și demontarea simplă etc.
Având în vedere randamentele tehnice bune cît și cheltuielile de investiție și valorificare reduse se poate spune despre schimbătoarele de căldură cu plăci că sunt dispozitive excelente prin compactitatea lor pentru soluționarea chestiunilor termice într-o diversitate mare de aplicații.O importanță deosebită pentru schimbătorul de căldură o are pachetul de plăci, numărul de plăci, modelul și forma, acestea fiind reprezentate de funcția dorită.
Referitor la schimbătoarele cu plăci și garnituri, fiecare placă este echipată cu o garnitură care admite atât oprirea fluidelor în schimbător, dar și împărțirea circuitelor de lucru între ele, din aceastăcauză suprafața de transfer termic la o valoare mare, poate ocupa un volum cupână la 70% mai mic față de schimbătoarele clasice (cu fascicul de țevi în manta sau țeavă în țeavă), [13].
În Fig. 25., ([13]), este reprezentată grafic comparația principalilor parametri tehnologici realizați de schimbătoarele de căldură față de schimbătoarele clasice. Se poate observa că un schimbător cu plăci are un conținut mic de lichid de 10%, o suprafață de transfer de 25% din total, 30% greutate în timpul funcționării și 50% spațiul de montaj necesar în comparație cu un schimbător tubular,[13].
O importanță deosebită al schimbătorului de căldură o are conținutul redus de lichid, în acest fel spațiul dintre plăci este mic, schimbătorul cu plăci este alcătuit dintr-o cantitate mică din fluidul de proces în raport cu un schimbător tubular, greutatea și gabaritul schimbătorului cu plăci fiind cu mult mai mici decât ale unui schimbător tubular de aceeași mărime, [13].
Deoarece schimbătoarele de căldură cu plăci ating coeficienți de transfer termic mari, cusuprafețe de schimb reduse, rezultând astfelinvestiții de valoare mică. Pentru că au coeficienți de schimb de căldură ridicați și caracteristici hidraulice avantajoase, schimbătoarele de căldură cu plăci din punct de vedere tehnic, dar și economic ajută la stabilirea unui grad de recuperare a energiei termice foarte mare și a unor diferențede temperatură între agenți de 1°C.Datorită eficienței crescute schimbătoarele de căldură cu plăci nu au nevoie de izolație termică doar în cazul unei cerințe aparte,[13].
Flexibilitatea schimbătoarelor cu plăci reprezintă un avantaj pe care nu îl au schimbătoarele clasice și care acceptă înlocuirea simplă a factorilor de funcționare al procesului,astfel încât alcătuirea pachetului de plăci poate fi schimbată ușor, prin eliminarea sau introducerea de plăci, dar și prin reorganizarealor.
Depunerile care se regăsesc pe suprafețele de transfer ale schimbătoarelor cu plăci sunt neînsemnate, datorită unei bune repartizări a agentului termic pe suprafața plăcii, o rugozitate diminuată a suprafeței și un aspect neschimbat al vitezei agentului în secțiunea de trecere. Datorită unei turbulențe mari a curgerii se ajunge la un rezultat de autocurățare ce împiedică depunerile mecanice, de aceea schimbătoarele cu plăci pot fi bine păstrate și curățate, fără a se demonta prin tipul de “spălare pe loc”, prin schimbarea sensului de deplasare a agentului, ori prin introducerea de soluții de spălare. Pentru verificarea suprafețelor plăcilor, a schimbării garniturilor sau pentru curățarea automată a depunerilor, toateacestea se vor putea realiza foarte simplu, prin dezmembrarea pachetului de plăci, prin desfacerea șuruburilor tiranților, sau prin extragerea flanșei de capăt pentru schimbătoarele sudate, [13].
Datorită folosirii într-o diversitate mare însistemele de încălzire și condiționare sau în industrie schimbătoarele de căldură cu plăci corespund utilizării lor la presiuni și temperaturi mari având o perioadă mare de întrebuințare în împrejurări de muncă corozive cu respectarea protejării mediului prin parcurgerea etapelor termice în dispozitive închise.
O importanță deosebită o are studierea pentru realizarea de noi modele de plăci sau familii de plăci eficiente care se pot utiliza în multe domenii, în special pentru utilizarea energiilor neconvenționale, respectiv energia apelor geotermale, ținându-se seama de modificarea costurilor purtătorilor de energie termică primară și de randamentul folosirii acestor energii.Dacă se ține seama că apele geotermale pot să aibă depuneri însemnate, pentru diminuarea numărului de dezmembrări într-un interval de timp de aproximativ1 an, se propune caaceste plăci să cuprindă și versiuni cu adâncime de ambutisare aparte, acest model de plăci nefiind realizat până în prezent,[13].
2.6 Aspecte ale transferului de căldură pentru aer în diferite condiții
Transferul de căldură reprezintă procesul complex însoțit de curgerea fluidelor între care are loc schimbul termic, [38].
Pentru construcția schimbătoarelor de căldură se au în vedere următoarele:
micșorarea poluării sonore;
mărirea transferului de căldură prin convecție;
executarea suprafețelor extinse pentru transferul de căldură;
folosirea unor fluide speciale (monofluidele).
Condensatoarele frigorifice sunt acele aparate care înlocuiesc căldura cu un mediu de răcire, cum ar fi mediul ambiant, răcite cu apă, cu aer sau mixt. Pentru selectarea modelului de condensator frigorific trebuie să se țină cont de următoarele:
specificațiile tehnice ale dispozitivului, cum ar fi: coeficient global de transfer de
căldură, compactitate, presiune de lucru, temperatura fluidelor întrebuințate etc.;
schema și tipul ciclului în care va urma să fie folosită;
felul fluidelor care vor fi folosite;
capacitatea și randamentul termic.
Scopul condensatorului este de răcire a vaporilor de agent frigorific care este supraîncălzit până la saturație, condensarea propriu-zisă, respectiv subrăcirea, dacă nu există un alt schimbător de căldură, numit și subrăcitor.
Condensatoarele frigorifice pot fi împărțite în funcție de agentul de răcire și de forma suprafeței schimbătoarelor de căldură.
Condensatoare răcite cu apa cu serpentină inversată
Bazinul în care se află apa de răcire poate fi cu agitator sau fără și este definit de construcțiile vechi, se impune un spațiu mare, cu un consum mare de apa. Se regăsesc des în gospodăriile de la sate, la fabricarea alcoolului prindistilare.
Condensatoare răcite cu apăcu țevi duble în contracurent
Apa de răcire curge forțat prin țeava interioară amplificând astfel transferul de căldură, este necesar un consum mare de apă, oferind posibilități de curățire.
Condensatoare răcite cu apăcu fascicul de țevi în contracurent necesită un cost mai redus.
Condensatoare răcite cu apă, multitubular orizontal cu fascicul de țevi.
La acestea are loc amplificarea transferului decăldură, spațiu mic, coroziune redusă, păstrarea unui consum mare de apă, [38].
Condensatoare răcite cu apă, multitubulare verticale
La acestea apa de răcire se va deplasa de sus în jos în interiorul țevilor.
Condensatoare răcite cu aer atmosferic cu curgere liberă
La aceste tipuri de condensatoare țevile sunt nervurate sau netede, cu o construcție mare și grea și ținând cont de factori atmosferici.
Condensatoare răcite cu aer cu curgere forțată
Îmbunătățirea schimbului de căldură pentru acest fel de condensatoare care ajung mai scumpe și au nevoie de ventilatoare pentru mișcarea aerului.
Condensatoare răcite cu apăși aer
În aceste condensatoare are loccurgerea liberă a aerului atmosferic, care este stropit cu apă, au un consum aproximativ mic de apă, ocupă un spațiu mare și au o construcție grea.
Condensatoare răcite cu apăși aer umidificat
În aceste condensatoare are loc evaporarea forțată a apei, crește consumul de energie electrică pentru acest tip de condensatoare. Condensatoarele frigorifice răcite cu aer sunt întâlnite în instalațiile frigorifice de puteri mici din sistemul comercial sau la aerul condiționat al automobilelor.
Pentru creșterea transportului auto și feroviar, se obligă construirea ,,trenurilor frigorifice”, unde condensatoarele au puteri până la 300kW, la acest fel de aparate suprafețele de transfer de căldură răcite sunt alcătuite din grupuri de serpentine nervurate cu coeficienți de transfer de căldură de aproximativ 22-29 . Cercetări experimentale au fost efectuate în laboratorul de Termotehnică de la Facultatea de Mecanică din Craiova, unde a fost proiectată și realizată instalația prezentată mai jos în Fig. 26., [38].
Alegerea condensatorului se va face în funcție de puterea frigorifică a instalației și a
următorilor parametri:
coeficientul global de transfer de căldură;
presiunea de lucru;
dimensiunile spațiului în care este montat;
agentul de răcire;
schema de curgere a fluidelor folosite;
temperaturile rezultate, [38].
Pentru modelul de calcul s-a ținut cont de proprietățile termofizice ale fluidelor, de secțiunile de curgere, de materialele din care este confecționat condensatorul, de geometria suprafețelor schimbătoarelor de căldură. Mai jos, în Fig. 30., [31], este prezentată schema logică adoptată pentru modelul de calcul.
Pentru mărirea valorii coeficientului
global de transfer de căldură s-a ținut seama de influența vitezei aerului, prin două aspecte, [38]:
mărirea vitezei de curgere a aerului, care are ca rezultat creșterea
coeficientului global de transfer de căldură;
mărirea vitezei de curgere a aerului, care va crește rezistența hidrodinamică.
Instalația folosită în acest experiment a utilizat ca agent de răcire aerul, iar căldura produsă din procesele de supraîncălzire, condensare și răcire a fost preluată de aerul de răcire.
Condensatoarele răcite cu aer sunt folosite de obicei , în instalațiile frigorifice de puteri mici și mai rar, în instalațiile industriale de puteri mari, acolo unde nu sunt resurse de apă.
Pentru rezolvarea calculelor termodinamice pe partea aerului, este util să se determine secțiunea de curgere. Agentul frigorific curge și condensează în interiorul țevilor orizontale, unde aerul curge forțat, perpendicular peste un fascicul de țevi nervurate. Viteza de curgere a aerului a fost stabilită prin măsurare directă,[38].
Pentru aer au fost calculate mărimile termofizice, având în vedere și conținutul de umiditate.În Fig.32.,[38], se poate observa faptul că, cu cât viteza de curgere este mai mare cu atât coeficientul de transfer termic crește.
Prin acest experiment s-a demonstrat influența parametrilor fluidului de răcire (aerul) cu privire la transferul de căldură prin convecție într-un condensator frigorific tot așa de însemnată ca influența variantelor constructive alese pentru mărirea transferului de căldură. Pentru suprafețele extinse prin nervuri ondulate se stabilesc mărirea transferului de căldură, dacă se ține cont de folosirea aerului la factori foarte buni calculați
experimental, pentru oricare model de schimbător de căldură, [38].
2.7 Simulare de tip Computational Fluid Dynamics(CFD) a curgerii pe o placă ondulată
Studiul numeric de tip Computational Fluid Dynamics (CFD) referitor la plăcile schimbătoarelor de căldură s-a realizat pe o placă ondulată, având unghiul de înclinare
=60°, unde a fost folosită o combinație de trei softuri comerciale disponibile: Solid Works pentru modelare, Ansys – Design Modeller pentru generarea mesh-ului, Fluent pentru simularea de tip CFD. Pentru acest model s-au realizat straturile de lichid (apă caldă și apă rece, de o parte și de alta a plăcii studiate numeric) și s-a realizat discretizarea geometrică, după care au fost introduse condițiile la limită, în vederea realizării simulării numerice, unde a fost folosit softul Fluent 6.2., [36].
În urma studiilor realizate cu software-ul CFD, s-a observat că înclinația ondulării are o acțiune asupra schimbărilor regimului de curgere și s-a confirmat faptul că regimul de turbulență apare la creșterea unghiului de înclinare. Rezultatele în urma ondulării cu privire la coeficientul global de transfer de căldură și asupra pierderilor de presiune, au fost studiate cu ajutorul unei simulări numerice de tip CFD, folosindu-se forme geometrice simplificate. Pentru această simulare s-a folosit modelul de turbulență k- SST (Shear Stress Transport- Transportul forfecării la stres). Acest model de tulburență este cel mai adecvat pentru simularea curgerii pentru aceste modele de geometrii.
Cele mai noi cercetări referitoare la schimbătoarele de căldură cu plăci s-au bazat pe legăturile între numărul Nusselt și coeficientul de frecare, deoarece aceștia se pot determina experimental pentru toate modelele de schimbătoare de căldură. Atât pierderile de presiune cât și coeficientul de transfer de căldură depind de felul de distribuire a curgerii fluidului prin canalele schimbătorului de căldură.
Simularea numerică de tip CFD a fost realizată în scopul analizării distribuției curgerii fluidelor în lungul plăcii și a felului în care se realizează transferul de căldură pentru modelul de plăci propus, [36].
În Fig. 33., [36], este reprezentat modelul geometric, care se compune dintr-o placă ondulată, cu un unghi de înclinare, cu o lungime activă a plăcii de L=50mm, lățimea activă a plăcii l=100mm, pasul de ondulare p=3mm, înălțimea ondulării e=0,5mm, înălțimea canalului sau înălțimea de ondulare Ho=2,5mm.
Pentru a putea obține o variantă foarte bună de placă, au fost realizate teste pe diferite modele de plăci, cu unghiuri de înclinare diferite, [36].
Deoarece sunt costuri ridicate de realizare pentru fiecare model de placă ce a fost studiat experimental, s-a folosit simularea numerică, ce acceptă studiul diverselor geometrii fără realizarea lor fizică.
Având în vedere rezultatele obținute în urma simulării, se vor alege variante mai bunede plăci, adică acea placă pentru care transferul de căldură este mare, iar pierderile de presiune sunt mici.
Simularea a reprezentat un prim progres în scopul optimizării parametrilor geometrici, care sunt utili la construcția plăcilor schimbătoarelor de căldură.
Studiu s-a bazat pe stabilirea transferului de căldură peste o placă ondulată, între cele două zone de lichid care traversează placa, lichidele fiind reprezentate de apa rece și apa caldă.
Simularea s-a realizat cu următoarele condiții la limită:
temperatura de intrare pentu apă rece tiar=293°K;
temperatura de intrare pentru apă caldă tiac=353°K;
viteza de intrare a apei în zona de interes, atât pentru apă caldă, cât și pentru apă rece var=vac=0,2m/s;
S-a avut în vedere că pereții exteriori sunt adiabatici, fără cedare de căldură, iar felul de curgere care a fost ales este în contracurent.
A fost urmărită distribuția temperaturilor pe placă în 4 plane: primul plan a fost așezat pe plăci, al doilea într-un plan așezat la 1rnm față de placă în zona rece, al treilea plan la 1mm distanță de placă în zona caldă, iar al patrulea plan a fost unul longitudinal.
Referitor la distribuția temperaturii pe placă, în urma simulării numerice, s-a putut constata importanța canalelor ondulate, ce contribuie la creșterea zonelor de turbulență. Acest fapt poate fi observat în creșterea coeficientului de transfer de căldură, [36].
În Fig. 34., [36], se poate observa distribuția de temperatură pe zona de curgere a fluidului cald, respectiv, rece, cât și modul de transfer de căldură de la fluidul cald la cel rece (apa caldă de-a lungul drumului peste placă se răcește, iar apa rece se încălzește).
În Fig.35,36.,[36], sunt prezentate distribuția temperaturilor într-un plan situat la 1mm față de placa în zona caldă, respectiv zona rece, [36].
Din Fig. 35., [36], pentru distribuția câmpului de temperatură se poate vedea că, în zona intrare (cea de sus), zona de temperatură este maximă, cauzată de regimul de curgere turbulent și va începe să scadă până la ieșirea din zona studiată. În Fig. 36., [36], zona de temperatură are cea mai mică valoare în zona de intrare a fluidului rece și va crește în perioada transferului de căldură de la apa caldă la apa rece. Valoarea cea mai mare a temperaturii va fi în zona de intrare a lichidului cald (Fig. 35.), [36], în perioada în care cea mai mică temperatură va fi în zona de intrare a fluidului rece (Fig. 36., [36]).
În Fig. 37., [36], este prezentată distribuția temperaturilor în plan longitudinal, vizibile pentru cele două zone de curgere a fluidelor separate de placă, [36].
Simularea numerică de tip CFDoferă soluții foarte bune în domeniul curgerii fluidelor pe o placă, în scopul descoperirii geometriei pentru care legătura dintre coeficientul global de transfer de căldură și pierderile de presiune să fie optimă, [36]. O asemenea analiză prezintă un pas important pentru simularea curgerii prin schimbătoarele de căldură. Modelul geometric a fost executat la scara 1:1, respectându-se astfel mărimile unui model de placă real.
Deoarece la modelul geometric s-a folosit un număr mic de elemente, rezultatele care au fost obținute în urma simulării nu sunt mulțumitoare în zona de fluid rece, acest lucru se datorează producerii unor zone de turbulență, care au făcut ca lichidul rece să fie orientat spre zona de intrare. Transferul de căldură a avut loc în zona caldă, iar rezultatele au fost similare cu cele stabilite în literatura de specialitate. Pentru simulările viitoare se va avea în vedere ca bază acest studiu, cu precizarea că se vor putea adăuga două zone netede la geometria existentă, una de intrare și una de ieșire, necesare repartizării uniforme a fluidului în canalele de curgere ale plăcii schimbătorului de căldură, astfel se vor evita zonele turbionare ce fac ca
fluidul să fie împins spre zona de intrare, [36].
2.8 Modelarea unui schimbător de căldură prin Metoda Elementelor
Finite (MEF)
Un model real de schimbător de căldură a fost modelat în SolidWorks, urmând apoi a fi analizat cu un program cu elemente finite, pentru a se determina transferul de căldură.
Au fost determinate câmpurile de temperatură, densitatea și distribuția de presiuni în interiorul schimbătorului de căldură.Modelul schimbătorului de căldură a fost măsurat și modelul 3D a fost creat în Solidworks, [38].
Randamentul unui schimbător de căldură poate fi determinat prin raportul dintre fluxul termic transferat în aparat și fluxul maxim care se poate modifica dacă curgerea ar fi în contracurent și suprafața de transfer de căldură ar fi infinită.
Numărul de unități de transfer de căldură reprezintă raportul dintre coeficientul global de transfer și suprafața de transfer de căldură, cu referire la capacitatea termică a agentului termic.
Tabel 2.1. Proprietățile aluminiului, [38].
În Tabelul 2.1,[38], au fost prezentate proprietățile aluminiului în funcție de anumiți parametri : modul elastic, coeficientul lui Poisson, modul de forfecare, densitatea apei, rezistența la tracțiune, randamentul puterii, expansiunea termică, conductivitatea termică și căldura specifică. Se poate observa că, coeficientul lui Poisson, densitatea apei,expansiunea termică cât și conductivitatea termică au valori mici, în timp ce rezistența la tracțiune, randamentul puterii, modulul de forfecare, modulul elastic și căldura specifică au valori mari. Din toate aceste proprietăți se poate observa faptul că schimbătoarele de aluminiu au o eficiență bună.
În Fig.39. este prezentată simularea modelului 3D prin metoda elementelor finite a unui schimbător de căldură în condiția inițială – pentru metanol și apă, [38].
Rezultatele în urma simulării cu MEF sunt date în figurile prezentate mai jos, de la Fig.40,[38] la Fig.43,[38].
Deoarece în experimente reale nu se pot folosi diferite condiții de lucru pentru schimbătoarele de căldură, simularea cu MEF oferă informații despre transferul de căldură în schimbătoarele de căldură.
Se poate observa că în zona în care apa intră în schimbătorul de căldură, transferul de căldură este cel mai mare, iar metanolul ajunge la o temperatură medie de 25-30°C. De asemenea, în partea de jos a schimbătorului de căldură, datorită faptului că apa rece ia din căldura aflată la partea superioară, transferul de căldură are o valoare mică.
Datorită simulării cu MEF din acest exemplu, se obțin informații valoroase despre transferul de căldură efectuat între două fluide într-un schimbător de căldură din aluminiu. Astfel, fluxul de căldură transferat în schimbătorul de căldură este analizat în mai multe secțiuni. Datele care s-au obținut în această simulare au o valoare apropiată față de stare reală.[38]
2.9 Calculul diferenței de temperatură medie logaritmică pentru un schimbător de căldură cu aripioare
Un fenomen foarte complex pentru transmiterea căldurii este transmiterea prin convecție, care depinde de foarte mulți factori. Printre principalii factori de care depinde convecția se pot aminti: cauzele apariției mișcării (mișcare liberă sau forțată), regimul de mișcare al fluidului (regim laminar sau turbulent), proprietățile fizice ale fluidului (vâscozitate, căldură specifică, volum specific, greutate specifică etc.), forma și dimensiunile suprafeței corpului solid (lungime, diametru etc.), [38].
Schimbul de căldură este mai intens în regimul turbulent decât în cel laminar.
În cadrul Laboratorului de Termotehnică și Mașini termice, al Facultății de Mecanică din Craiova, a fost proiectată și realizată o instalație experimentală de răcire cu schimbător de căldură cu aripioare. Instalația permite determinarea parametrilor funcționali ai schimbătorului de căldură cu aripioare prin utilizarea a două circuite încrucișate: un circuit pentru încălzirea fluidului (uleiului), format dintr-un rezervor de ulei, un grup derezistențe electrice pentru ridicarea temperaturiifluidului și un sistem de recirculare, format dintr-ungrup moto-pompă, conducte de recirculare a fluidului,un filtru imersat în rezervorul de ulei, un circuitpentru răcire, format dintr-un motor și un ventilator cupalete a cărui flux de răcire traversează perpendicular suprafața schimbătorului de căldură, Fig.44,[38]. Pentru măsurarea parametrilor funcționali, instalația a fostprevăzută cu o pereche de termocuple, a căror sondese află în contact cu fluidul de încălzire, două termometre digitale cuplate la termocuplele detemperatură și un contor pentru a se putea determina debitul de fluid recirculat în instalație, Fig. 45,[38].
Instalația din Fig.45,[38] este prevăzută cu un panou electric care permite alimentarea cu energie electrică, atât a surselor de căldură – rezistențele electrice, cât și a celor două motoare electrice pentru acționarea pompei hidraulice și a ventilatorului, [38].
Pentru determinarea consumului de energie electrică consumată în timpul procesului de răcire cu schimbătorul de căldură, instalația a fost prevăzută cu un ampermetru, montat în serie și un voltmetru montat în paralel. Pentru a se putea determina temperatura și viteza de curgere a fluidului de răcire transmis de ventilator, s-a folosit un anemometru și termometru electronic, cu ajutorul căruia au fost măsurate temperaturile în nouă puncte stabilite pe suprafața de lucru a schimbătorului de căldură, precum și viteza de ventilare în aceste puncte, [38]. La stabilirea temperaturilor fluidului de răcire la intrare pe schimbător, instalația a fost prevăzută cu un termometru cu mercur, gradat în grade Celsius, cu precizia de 10C, [38]. Datele astfel obținute au fost procesate prin intermediul softului Microsoft Excel. Măsurările au fost efectuate pentru un număr de 10 valori distincte ale temperaturii fluidului de încălzire.
Pentru realizarea efectivă a măsurărilor au fost parcurse mai multe etape (Fig.46, [38]):
s-a măsurat și înregistrat temperatura de intrare în schimbătorul de căldură la termometrul electronic T1;
s-a măsurat și înregistrat temperatura de ieșire în schimbătorul de căldură la termometrul electronic T2;
s-a măsurat, la termometrul cu mercur, temperatura aerului de răcire a schimbătorului de căldură;
s-a înregistrat valoarea debitului de ulei recirculat prin schimbătorul de căldură;
au fost determinate vitezele de curgere ale aerului de răcire prin structura schimbătorului de căldură, în 9 puncte, cu ajutorul anemometrului. În momentul înregistrării vitezei de curgere, s-a măsurat și temperatura în fiecare punct de pe suprafața schimbătorului de căldură, [38];
pentru fiecare ciclu de mărire a temperaturii și de înregistrare a datelor parametrilor procesului de răcire, a fost determinată perioada de timp în care temperatura a crescut de la valoarea precedentă până la valoarea ulterioară (creșterea de temperatură a fost din 2 în 20C).
Concluzii
În urma studierii regimurilor termice în schimbătoarele de căldură cu aripioare, din datele experimentale astfel obținute, s-au constatat următoarele:
pe măsură ce temperatura uleiului de transformator din schimbător a crescut, a crescut
corespunzător și temperatura pe suprafața schimbătorului de căldură, care a fost măsurată cu un aparat de măsură numit anemometru(care măsoară viteza fluxului de aer), astfel se va mări diferența de temperatură în raport cu aerul de răcire, conducând la o intensificare a transferului de căldură.
Rezultă, că temperatura în centrul schimbătorului de căldură este cu valori accesibile mai mari decât la marginea acestuia, dar cu o înclinație de omogenizare, în timp ce crește temperatura fluidului de lucru.Distribuirea neuniformă a temperaturii pe suprafața schimbătorului de căldură apare din cauza repartiției nesimetrice a vitezei de curgere a aerului de răcire. Temperatura de pe marginea schimbătorului de căldură este afectată și de căldura svariabilă de pe suprafețele laterale ale acestuia, [38].
2.10 Studiu de caz pentru un schimbător de căldură de tip radiator pentru industria auto
Modelarea matematică a schimbului de căldură pentru un schimbător de căldură de tip radiator pentru tractorul CLASS 80 HP
Pentru realizarea unei soluții optime s-au avut în vedere 2 variante posibile de lucru, [2]:
realizarea unui radiator cu aripioară ondulată:
realizarea unui radiator cu aripioară perforată.
Pentru simularea realizată s-a folosit ca referință un flux de aer cuprins între 0-3kg/s la o circulație constantă pentru lichidul de răcire de 2,67kg/s, valoare limitată constructiv de pompa autovehiculului, [2].
Soluția cea mai bună care a fost aleasă din punct de vedere constructiv a fost cea cu aripioară perforată, care a arătat, în urma modelării, un randament mai mare, cu valori cuprinse între 3%-9%, [2].
În urma calculelor teoretice, s-a ales aripioara perforată, unde se vor ține cont de următorii pași pentru procesul de fabricație:
materialul de bază care, a fost folosit este aliajul CuZn39 cu lățimea de 80mm,
grosimea de 0,05mm și livrat în role cu o lungime cuprinsă între 350-650m, prezentat în Fig. 48., [2].
profilarea aripioarei este o operație realizată prin deformare plastică la rece prin
intermediul unei perechi de role profilate, [2].
În perioada prelucrării, aripioara a suferit anumite transformări, dintre care se pot aminti:
bordurarea marginilor ce are ca sarcină evitarea deformării aripioarei în perioada
funcționării și, implicit, reducerea randamentului;
amprentarea în vederea operației de întărire a aripioarei;
perforarea cu precizie, în vederea unei legături între tub și aripioare și, implicit, a unui
schimb termic ridicat;
Împachetarea manuală a fost făcută pe un aparat cu lamele, pe un dispozitiv cu lamele, cu următorii pași:introducerea aripioarelor între lamelele acestui dispozitiv,alinierea alveolelor prin fixarea unei tije de centrare,fixarea unei tije metalice în interiorul tubului, care are atribuție principală de rigidizare a tubului în timpul operației,trecerea tubului prin orificiile existente ale aripioarelor.
Una din cele mai importante etape în fabricarea unui radiator este asamblarea corpului de răcire, Fig.50,[2], prin respectarea anumitor condiții:neîndeplinirea caracteristicilor de lucru are de obicei ca rezultat pierderea etanșeității schimbătorului de căldură, îndepărtarea de la tehnologie va duce la o lipire necompletă sau eronată a tubului de aripioare și reducerea capacității de schimb termic al radiatorului,[2].
Cantitatea de aliaj care se află în baie, Fig.51,[2], trebuie să fie destul de mare, astfel încât în timpul introducerii sistemului să nu apară fenomenul de trecere a aliajului de lipit din starea de lichid în starea de solid. Temperatura aliajului de lipit este necesar să se păstreze constantă în câmpul de temperatură prescris de diagrama staniu-plumb. Timpul de menținere trebuie foarte precis stabilit și respectat, astfel ca aliajul să poată să etanșeze spațiul cauzat de fenomenul de capilaritate, dar având în vedere că o expunere prea lungă a corpului de răcire duce la dilatații fără control pe lungimea tubului și chiar la pierderea etanșeității acestuia, [2].
Proba de presiune, Fig.52,[2], a radiatorului de răcire s-a realizat prin scufundarea radiatorului într-o baie cu apă și adăugarea de aer având o presiune de încercare egală cu presiunea de lucru a radiatorului la care se va completa o marjă de 30%, [2].
Asamblarea lateralelor reprezintă operația ce are rolul de asamblare pentru toate părțile componente ale radiatorului, elemente care vor fixa radiatorul pe autovehicul,Fig.53., [2].
Verificarea schimbului termic al produsului s-a realizat prin măsurarea cantității de căldură consumată de radiator, modificând pe rând cei doi parametri, care diferă în exploatarea autovehiculului, respectiv, temperatura lichidului de răcire și debitul de aer. Încercarea s-a realizat pe un stand de schimb termic, datele care au rezultat au fost comparate cu cele obținute din calculul teoretic, [2].
Variația maximă a valorii teoretice raportată la valoarea măsurată a fost de 0,82%, cu o marjă de eroare asumată din precalcul de 1%, [2]. Încercarea rezistenței produsului este o acțiune de simulare a funcționării produsului rezultat pe toată durata ciclului de viață fiind constituit din asocierea presiunii pulsatorii a lichidului de răcire cu ofrecvență de 5Hz, având o vibrație a întregului radiator pe o masă vibratorie cu frecvența de 50Hz și o amplitudine de 5mm. Standul de încercare este prezentat în Fig. 55., [2].
Datorită studiului realizat s-a constatat că radiatorul pentru tractor Claas 80 HP cu aripioara perforată, transmite fluxuri de căldură mai mari, așa cum se poate observa în Tabelul 2.3., [2].
Fluxul de căldură care a fost corectat în funcție de căderea de presiune de aer, modificată pentru cele două valori constante ale debitului de apă și care sunt avantajoase pentru radiatorul cu aripioară perforată și care sunt prezentate în Tabelul 2.4., [2].
Căderea de presiune de aer modificată în funcție de debitul de aer la reperul Claas 80HP cu aripioara perforată, prezintă căderi de presiune mai mari față de reperul Claas 80 HP cu aripioara ondulată, așa cum se poate observa în Tabelul 2.5., [2] și care prezintă date comparative, [2].
Căderea de presiune de apă ținând cont de debitul de apă față de reperul Claas 80 HP cu aripioara perforată, care are căderi de presiune mai mici, date comparative prezentate în Tabelul 2.6., [2].
Solutia cea mai bună și pentru care s-a optat din punct de vedere constructiv a fost cea cu aripioara perforată deoarece în urma modelării a avut un randament mai mare cu valori cuprinse între 3% si 9% comparativ cu aripioara ondulată.
În domeniul schimbătoarelor de căldură din ultimii ani pe plan național și internațional s-au făcut diverse cercetări privind îmbunătățirea cât și performanțele acestora de diferite tipuri și mărimi, cercetări dintre care vom enumera câteva :
în teza de doctorat elaborată de Conf.dr.ing.Angela Pleșa de la Universitatea Tehnica
din Cluj-Napoca, cu titlul : ,, Cercetări privind schimbătoarele de căldură cu plăci și aripioare utilizate în instalații termice’’, s-au studiat diverse tipuri de schimbătoare de căldură cu plăci și aripioare, radiatoare auto confecționate din aliaj de aluminiu și produse de către societatea
comercială RAAL Bistrița.
Această teză de doctorat tratează fenomenele de transfer termic și efectele curgerii aerului prin aripioare ondulate cu canale sinusoidale pentru radiatoarele auto din aliaje de aluminiu. Cele două etape ale cercetării au cuprins: creearea unui program experimental cu scopul de a studia fenomenele de transfer termic global și fluidodinamice pe
schimbătoare de căldură compacte cu aripioare ondulate sinusoidale având diferite dimensiuni, precedat de un experiment numeric cu scopul de a realiza un model numeric de calcul pentru a putea stabili parametrii termo-fluidodinamici, a indicilor de calitate pentru aceste aparate, structura optimă din punct de vedere termodinamic a aripioarei sinusoidale dar și precizarea de ecuații criteriale simple care să ajute la proiectarea și cercetarea acestor aparate.
Datorită modelului de simulare numerică realizat s-au făcut remarcate sistemele fenomenului de transfer termic datorită curgerii prin canale sinusoidale formate de aripioare ondulate.În urma studiului de unde a rezultat performanța aripioarelor sinusoidale cu ajutorul indicilor de performanță s-a constatat că pierderea specifică de presiune a aerului la curgerea prin canale are valori mai reduse, coeficientul de reținere a căldurii în aparat are valoarea peste 0.97, capacitatea de transfer termic mai mare, eficiență termică ridicată și un randament termic foarte bun.[12]
teza de doctorat cu titlul,, Cercetări privind studiul curgerii fluidelor prin canalele
schimbătoarelor de căldură cu plăci în vederea creșterii performanțelor termodinamice ale acestora’’ elaborată de ș.l.ing.Oana Giurgiu la Universitatea Tehnică din Cluj Napoca, prin
această teză de doctorat se face referire la studiul curgerii fuidelor prin schimbătoarele de căldură cu plăci, modelarea numerică și simularea curgerii prin plăcile schimbătorului de căldură cu plăci.
S-a făcut o analiză numerică a fenomenului de curgere prin canalele schimbătorului de căldură prin folosirea software-ul Fluent care ne dă posibilitatea folosirii mai multor modele de turbulență.Pentru selectarea modelului de turbulență s- a folosit simularea numerică de tip CFD (Computational Fluid Dynamics)unde s-a avut în vedere că, în cazul schimbătoarelor cu plăci curgerea trebuie prelucrată în detaliu, atât în zonele centrale dar și în cele de la perete (din apropierea plăcii).
Pentru fiecare model studiat analiza CFD s-a efectuat pe o porțiune din partea activă a unei plăci dintr-un schimbător de căldură cu plăci, fiecare model fiind alcătuit din trei zone: o zonă de intrare și o zonă de ieșire de pe placă, și o zonă de transfer termic constituită de partea activă a plăcii.
Au fost proiectate și executate două modele geometrice pentru cele trei tipuri de schimbătoare de căldură care au fost supuse la simulări numerice și pe standul experimental, modelele analizate fiind formate din două plăci ondulate, suprapuse astfel încât să se formeze canalul de curgere.
În urma cercetărilor și experimentelor efectuate pentru cele trei modele de schimbătoare (TL,TK,TK+TL) s-a ajuns la concluzia că pentru aceeași capacitate calorică a fluidului se constată că se obțin mai bune performanțe termice pentru aparatele formate din plăci TL, datorate lungimii termice mai mari efectuate pe suprafețele canalelor de curgere. Pierderile de presiune cresc în același timp cu creșterea vitezei de curgere a agentului termic, chiar dacă modelul plăcilor din aparate este diferit. Creșterea căderii de presiune apare odată cu mărirea unghiului de înclinare , îmbunătățirea transferului termic se produce în defavoarea creșterii pierderilor de presiune.
După măsurătorile realizate asupra tuturor aparatelor schimbătoare de căldură arată o creștere a randamentului termic în același timp cu creșterea debitului masic de agent termic secundar, valorile acestuia se încadrează în intervalul (96.4 … 97.8)%, ceea ce scot în evidență eficiența acestor aparate.
Valorile cele mai mari pentru randamentul de transfer termic țin de schimbătoarele cu plăci de tip TL, urmate de schimbătorul cu plăci combinate și apoi de schimbătorul cu plăci de tip TK.[8]
teza de doctorat de la Universitatea Politehnica din Timișoara cu titlul,, Contribuții la
studiul și cercetarea schimbătoarelor de căldură compacte, din aluminiu, cu nervuri ondulate’’ a domnului ing.Paul Ilieș prezintă o cercetare vastă teoretică cât și experimentală privind optimizarea performanțelor termice și fluidodinamice a suprafețelor extinse prin nervuri plane sinusoidale, din aluminiu, cu rolul de a îmbunătății performanțele, a tehnologiei de fabricare și de micșorarea a gabaritelor pentru aceste aparate.
Prin proiectarea și realizarea celor două mașini de format nervuri ondulate, o mașină de acționare cu came și una cu mecanism bielă-manivelă, au fost încercate pe standul de probă 19 schimbătoare de căldură, acest stand simulând modul de lucru real pentru aceste aparate încercate, acest stand fiind cel mai modern și complex de încercare din țară având aparatură de nivel european.
În urma realizării programului de calcul original, numit Program de Calcul pentru Schimbătoare de Căldură (PCSC) au fost totalizate rezultatele a peste 550 regimuri care au fost încercate.Prin cercetările experimentale au fost demonstrate studiile teoretice cu privire la efectul de capăt la nervurile ondulate și oportunitatea folosirii funcțiilor criteriale de tip un fluid neamestecat și unul amestecat la schimbătoarele de tip apă- aer.
Datorită acestor cercetări experimentale au fost concepute diagrame într-un număr mare care pot fi folosite direct în cercetarea și proiectarea schimbătoarelor de căldurăcu nervuri ondulate sinusoidal.A fost studiat, proiectat, executat și încercat un răcitor din aluminiu, cu curgerea fluidelor în contracurent, astfel de realizări nefiind cunoscute nici în literatura de specialitate dar nici pe piața schimbătoarelor de căldură.[7]
teza de doctorat cu titlul,,Studii și cercetări privind performanțele termice și
fluidodinamice ale schimbătoarelor de căldură cu nervuri discontinue dispuse alternant’’ elaborată de ing.Ioan-Daniel Carabas la Universitatea Politehnica Timișoara are la bază atât cercetarea teoretică dar și cea experimentală, o analiză a rezultatelor cât și soluții privind optimizarea performanțelor termice și fluidodinamice pentru suprafețele cu nervuri discontinue, așezate alternativ cu scopul îmbunătățirii performanțelor răcitoarelor de ulei și construcției acestora.
Prin această cercetare au fost stabilite ecuațiile transferului termic și căderile de presiune care prezintă efectul de intrare pe nervura discontinuă alternantă, încercarea pe standul de probă 10 schimbătoare de căldură din aluminiu de tip ulei-aer .
A fost transformat standul existent apă- aer pentru a încerca schimbătoarele de căldură de tip ulei –aer, stand care simulează modul de lucru real pentru aparatele încercate.Prin crearea unui model de calcul, numit Program de Calcul pentru răcitoare de ulei(PCRU) în urma cărora au fost totalizate rezultatele pentru schimbătoarele încercate.
Pentru prima dată s-a făcut o cercetare termică și fluidodinamică pentru ulei a acestor nervuri în domeniul Reynolds cu valori mici, au fost stabiliți coeficienții de transfer termic și cei pentru rezistența la frecare. De precizat este faptul că în literatura de specialitate nu se cunosc aceste valori a coeficienților pentru nervuri discontinue așezate alternativ la valori pentru Reynolds mici pentru ulei.[3]
în teza de doctorat având titlul ,,Experimental and numerical contribution to heat
transfer enhancement in compact plate heat exchangers’’(Contribuția experimentală și numerică la îmbunătățirea transferului de căldură în schimbătoarele de căldură compacte) elaborată de Francesco Vitillo de la Universitatea din Toulouse s-au făcut cercetări privind proiectarea unui canal în care fluxul de fluide să fie cît mai tridimensional cu privire la schimbătoarele de căldură compacte.
A fost creat și realizat un nou model de vâscozitate non-liniară denumit Anisotropic Shear Stress Transport (ASST) în programul ANSYS FLUENT disponibil. Pentru confirmarea modelului numeric au fost utilizate două secțiuni experimentale, au fost achiziționate o bază de date aerodinamică extinsă. După validarea modelului ASST au rezultat concordanțe pentru factorul de frecare și numărul Nusselt pentru anumite geometrii.
În urma acestor cercetări s-a demonstrat faptul că, canalul inovator este cel mai
compact dintre cele mai importante tehnologii industriale de transfer de căldură compacte existente.[19]
teza de doctorat cu titlul,,Optimisation of Plate/Plate- Fin Heat Exchanger Design’’
( Optimizarea proiectării schimbătorului de căldură placă/placă) elaborată de Kunpeng Guo
la Universitatea din Manchester și care ca scop cercetarea privind problema dezvoltării metodologiei de optimizare a proiectării schimbătorului de căldură cu plăci multiple.
S-a propus un model matematic de proiectare a schimbătorului cu placă care să țină cont de selecția tipului de aripioare cu geometrie amănunțită și restricții impuse simultan.S-a studiat un model mix de programare non-liniară intergrată care poate fi transformat într-un model de programare neliniară ca urmare a folosirii unei concordanțe de transfer continuu de căldură și cădere de presiune dacă se ține cont de parametrii geometrici de bază ai plăcii ca variabile continue.
Au fost studiate performanțele anumitor variații de debit care sunt estimate prin factori de corecție ai diferenței medii logaritmice de temperatură, iar fiecare variație de curgere va avea o structură locală optimă a schimbătorului de căldură prin plăci. Aceste studii au fost realizate pentru a dovedi eficacitatea și avantajele noii metodologii propuse care prezintă o soluție mai bună de proiectare și un timp mai scurt de calcul.[ 6]
în teza de doctorat având titlul: ,,Detection of Fouling in Heat Exchangers using
Model Comparison’’ (Detectarea defectării la schimbătoarele de căldură folosind compararea modelelor), teză elaborată de Oddgeir Guðmundsson la Universitatea din Islanda care a cercetat metode de detectare a depunerilor în schimbătoarele de căldură. Au fost create și aplicate două metode în acest sens.
O metodă care aproximează coeficientul total de transfer de căldură, concluziile stabilite în urma acestei aproximări aratând faptul că nu se poate preciza o detectare exactă sau din timp. Prin aplicarea de relații empirice se poate stabili o legătură între starea schimbătorului de căldură cu condiția de proiectare dar și realizarea unei detectări stabile din timp și exacte a murdăririi.
A doua metodă simulează un schimbător de căldură dar impune un set de date de la schimbătorul de căldură pentru a aproxima parametrii modelului. În urma aproximării parametrilor modelului, metoda va fi folosită pentru a prezenta o anticipare fiind comparată cu măsurătorile reale ale schimbătorului de căldură. Dacă măsurătorile se abat de la anticiparea modelului, acest fapt va duce la apariția murdăririi.Această metodă prezintă date indirecte despre starea prin abaterea temperaturii de ieșire de la cea de prevăzută dacă schimbătorul de căldură ar funcționa în condițiile de proiectare.
Avantajele folosirii acestor două metode de detecție propuse în comparație cu metodele clasice sunt acelea că pot fi folosite atât în stare de echilibru cât și în condiții de operare tranzitorii ale schimbătorului de căldură fiind independente de locația de degajare în schimbătorul de căldură, monitorizând dezvoltarea totală a defectelor din shimbătorul de căldură și pot fi puse în aplicare fără a fi necesară întreruperea procesului[5]
3. Direcții de cercetare
În vederea îmbunătățirii performanțelor schimbătoarelor moderne de transfer de căldură, în cadrul acestei Teze de Doctorat, se propun a fi urmărite următoarele obiective:
proiectarea unui model de schimbător de căldură cu funcția de radiator executat din
materiale compozite: cu pulberi metalice(Fe,Ag,Cu,Al), cu carbon;
realizarea fizică a acestui schimbător de căldură;
elaborarea unui model matematic pentru determinarea performanțelor necesare acestor
aparate schimbătoare de căldură;
efectuarea de teste și măsurători în vederea evaluării performanțelor mecanice, termice
și fluidodinamice ale acestui aparat,
compararea performanțelor modelului creeat cu performanțele unui radiator clasic.
Concluzii
Datorită dezvoltării din ultimii ani a sistemelor termice cu performanțe ridicate, s-au determinat cercetări experimentale și teoretice, care au dus la executarea de aparate de schimb termic de mare eficacitate, prin utilizarea de noi soluții tehnice, diferite integral de tipul convențional al aparatului tubular.
Prin mărirea transferului de căldură se poate obține o eficacitate ridicată a schimbătoarelor de căldură. Prin această mărire a transferului de căldură se studiază micșorarea dimensiunii utilajelor care sunt necesare pentru atingerea unui anumit scop de producție, pentru diminuarea prețului unui model de producție.
Metodele de intensificare a transferului de căldură duc la majorarea cheltuielilor de investiție (datorate măririi complexității aparatului), de exploatare (datorate creșterii energiei de pompare și pentru calificarea personalului de supraveghere), dar și la reducerea timpului de staționare în schimbător, prin creșterea debitului termic transferat.
Problema intensificării transferului termic are un caracter multidisciplinar, de o importanță deosebită fiind atât factorii tehnici, cât și cei economici.
Pentru valorificarea resurselor energetice utile, dar și a folosirii de noi surse de energie, de o importanță deosebită este cunoașterea proceselor de curgere și de transfer de căldură și modelarea matematică conform acestora, [4].
BIBLIOGRAFIE
[1] Badea, A., Stan, M., Pătrașcu, R., Necula, H., Darie, G., Blaga, P., Mihăescu, L., Ulmeanu, P., 2003, Bazele termoenergeticii, Universitatea Politehnica din București Facultatea deEnergetică, București
[2] Bălțeanu, A., 2011, Teză de doctorat cu titlul: ,,Cercetări teoretice și studii de caz aplicative sau simulate in domeniul fabricației schimbătoarelor de căldură pentru industria auto’’, Universitatea Transilvania din Brașov
[3] Carabas, I,D., 2012, Teză de doctorat cu titlul: ,, Studii și cercetări privind performanțele termice și fluidodinamice ale schimbătoarelor de căldură cu nervuri discontinue dispuse alternant’’, Universitatea ,,Politehnica’’Timișoara
[4] Duinea, A. M., 2012, Echipamente și instalații termice I, Notițe de curs, Universitatea Tehnică Craiova
[5] Guðmundsson,O.,2015, Teză de doctorat cu titlul: ,, Detection of Fouling in Heat Exchangers using Model Comparison’’University of Iceland
[6]Guo, K., 2015, Teză de doctorat cu titlul: ,, Optimisation of Plate/Plate-Fin Heat
Exchanger Design’’University of Manchester
[7]Ilieș, P., 2010, Teză de doctorat cu titlul:,, Contribuții la studiul și cercetarea schimbătoarelor de căldură compacte, din aluminiu, cu nervure ondulate’’, Universitatea ,,Politehnica’’Timișoara
[8] Irmeș (Giurgiu),O., 2014, Teză de doctorat cu titlul: ,, Cercetări privind studiul curgerii fluidelor prin canalele schimbătoarelor de căldură cu plăci în vederea creșterii performanțelor termodinamice ale acestora’’,Universitatea Tehnică din Cluj Napoca
[9] Lavric, E. D., 2000,Schimbătoare de căldură de mare eficacitate, Ed. MATRIX ROM, București
[10] Maksay, Ș., Bistrian, D. A., 2008, Introducere în metoda elementelor finite, Ed. Cermi, Iași
[11] Necula, H., Badea, A., Ionescu, C., 2006, Schimbătoare de căldură compacte, Editura AGIR, București
[12]Pleșa, A., 2007, Teză de doctorat cu titlul:,, Cercetări privind schimbătoarele de căldură cu plăci și aripioare utilizate în instalații termice’’Universitatea Tehnică din Cluj Napoca
[13] Pleșa, A., Grieb, C. F., Nagi, M., 2008, Utilaje termice, Vol. 1, Editura MEDIAMIRA,Cluj-Napoca
[14] Palade, V., Ștefănescu, I. I., 2000, Recipiente și aparate tubulare, Ed. SEMNE, București
[15] Pătuleanu, L. V., Miron, 2012,Transferul de căldură prin mini și microcanalele sistemelor de răcire a CPU, Referat 1, 2, 3, Universitatea Ștefan cel Mare, Suceava
[16] Rădoi, F., 2016, Teză de Doctorat cu titlul: ”Modelarea, simularea și identificarea experimentală a sistemelor de încălzire auxiliare pentru autovehicule’’, Universitatea Politehnica, București
[17] Sadik, K., Hongtan, l., Ancasa, P., 2002, Heat Exchangers, Second Edition, CRC Press, London, New York, Whashington DC
[18] Stănescu, D.-P., Antonescu, N. N., 2013, Aparate termice, curs, Ed. Matrix Rom, București
[19]Vitillo, F., 2014, Teză de doctorat cu titlul: ,, Experimental and numerical contribution to heat transfer enhancement in compact plate heat exchangers’’, Universitatea din Toulouse
[20]***https://www.academia.edu/24248619/Dumitru_Dobrinescu_Echipamente_de_transfer_termic_si_utilaje_specifice(data consultării 23.01.2019)
[21]***http://www.creeaza.com/tehnologie/constructii/instalatii/ELEMENTE-DE-TRANSMITEREA-CALDU292.php(data consultării: 10.02.2019)
[22] ***https://hal.univ-lorraine.fr/tel-01749411/document(data consultării: 04.02.2019)
[23]***https://www.deppmann.com/home/wp-content/uploads/2016/10/4-Types-of-Heat-Exchanger-Failures-article.pdf (data consultării: 04.02.2019)
[24]***www.scribd.com/document/343445482/Energetica-schimbatoare-de-caldura-pdf (data consultării: 14.03.2019)
[25]***www.scribd.com/document/125141316/Dimensionarea-Unui-Schimbator-de-Caldura-Cu-Fascicul-Tubular-in-Manta (data consultării: 24.12.2018)
[26]***www.scribd.com/document/397985826/120332403-CURS-APARATE-TERMICE-1-pdf (data consultării: 21.01.2019)
[27]***www.scribd.com/document/396758267/120127105-priectarea-unui-schimbator-de-caldura-cu-placi-1-pdf (data consultării: 12.12.2018)
[28]*** www.scribd.com/presentation/116723573/Schimbatoare-de-Caldura (data consultării: 24.12.2018)
[29]*** www.scribd.com/document/88476554/Aparate-termice (data consultării: 21.01.2019)
[30]***www.scribd.com/document/87009633/Schimbatoare-de-Caldura (data consultării: 24.12.2018)
[31]***www.scribd.com/document/55947020/Schimbatoare-de-Caldura-Curs (data consultării: 24.12.2018)
[32]***https://www.scribd.com/document/52784649/Nagi-Mihai-Schimbatoare-de-caldura-VOL-I(data consultării: 24.12.2018)
[33]***www.scribd.com/document/45877278/1-Modelarea-cu-elemente-finite-a-structurilor-mecanice (data consultării: 28.01.2019)
[34]***https://www.scribd.com/document/396265877/14-9-ME-002-1997-pdf(data consultării: 26.02.2019)
[35] ***http://www.ie.asm.md/assets/files/05-B32.pdf(data consultării: 29.01.2019)
[36]***https://www.researchgate.net/publication/272178932_SIMULARE_CFD_A_CURGERII_PE_O_PLACA_ONDULATA(data consultării: 17.02.2019)
[37]***http://www.fasteco.ro/download/01.Prezentare%20_Enigma.pdf(data consultării: 23.01.2019)
[38]***https://www.scribd.com/document/169833817/Transfer-de-Caldura-Si-Masa(data consultării: 10.02.2019)
[39]***http://www.creeaza.com/tehnologie/constructii/instalatii/STADIUL-ACTUAL-IN-PROIECTAREA-236.php(data consultării: 17.02.2019)
[40]***https://www.academia.edu/17571698/Schimbatoare-de-Caldura (data consultării 17.02.2019)
[41]***http://cadredidactice.ub.ro/gavrilalucian/files/2016/04/C12-SCH1.pdf (data consultării 23.01.2019)
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: RAPORT de CERCETARE ȘTIINȚIFICĂ [308320] (ID: 308320)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.