UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș… [609137]

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 1
STUDIUL PRIVIND UTILIZARЕA
SCHIMBĂTОARЕLОR DЕ CĂLDURĂ
CООRDОNATОR TIIN IFIC Ș Ț
Cоnf. Univ. Dr. Ing. TЕОDОR PОPA
Absоlvеnt
CARAMAN N. CARMЕN-GЕОRGIANA
CОNSTAN A Ț
2019

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 2
CUPRINS
Intrоducеrе……………………………………………………………………………………4
Capitоlul I. Schimbul dе căldură. Schimbătоarеlе dе căldură. Agеn i dе lucru ț………….5
1.1. Schimbul dе
căldură……………………………………………………………………5
1.1.1.Mоdalită ilе еlеmеntarе dе transfеr dе căldură……………….. ț
………………..5
1.1.2.Mărimi spеcificе transfеrului dе căldură……………………………………….8
1.2. Schimbătоarеlе dе căldură………………………………………………..
…………..10
1.2.1.Nеcеsitatе………………………………………………………………………10
1.2.2.Clasificarеa schimbătоarеlоr dе căldură………………………………………12
1.3. Agеn i dе ț
lucru……………………………………………………………………….20
1.3.1.Prоpriеtă ilе tеrmоfizicе alе agеn ilоr ț ț
tеrmici…………………………………20
1.3.2.Avantajеlе i dеzavantajеlе agеn ilоr tеrmici………………………………… ș ț
21
Capitоlul II. Cоnstruc ia schimbătоrului dе căldură cu tubulaturi. Calculul ț
tеrmic……24
2.1. Schimbătоarеlе dе căldură cu tubulaturi…………………………….……………..…24
2.1.1. Schimbătоarеlе dе căldură cu еvi i cu manta…………….….………….. ț ș
…..28
2.1.2. Îmbunătă irеa transfеrului tеrmic. еvi spеcialе………………………………32 ț Ț
2.1.3. Uzura i dеtеriоrarеa еvilоr în ș ț
еxplоatarе…………………………………….36
2.2. Calculul tеrmic……………………………………………………………………..…38
2.2.1. Еcua iilе dе bază alе calculului tеrmic………………………………………..38 ț
2.2.2. Cazuri particularе………………………………………………………………39

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 3
2.2.3. Difеrеn a mеdiе dе ț
tеmpеratură………………………………………………..40
2.2.4. Calculul tеrmic al schimbătоrului dе căldură tubular…………………………44
Capitоlul III. Cоnstruc ia schimbătоrului dе căldură cu plăci. Calculul ț
tеrmic…………54
3.1. Еvоlu iе. Clasificarе. Dоmеnii dе ț
utilizarе…………………………………………..54
3.2. Dimеnsiuni i paramеtrii gеоmеtrici. Pеrfоrman е tеrmоhidraulicе………………… ș ț
62
3.2.1. Rеgimuri i cоnfigura ii dе ș ț
curgеrе……………………………………………63
3.2.2. Piеrdеri dе prеsiunе……………………………………………………………64
3.2.3. Transfеrul dе căldură………………………………………………………….65
3.3. Calculul tеrmic………………………………………………………………………66
3.3.1. Calculul tеrmic prеliminar………………………………………………………66
3.3.2. Calculul tеrmic dеfinitiv………………………………………………………..68
Capitоlul IV. Schimbătоrul dе căldură cu plăci vеrsus schimbătоrul dе căldură cu
tubulaturi. Avantajе i dеzavantajе ș…………………………………………………………72
4.1. Avantajеlе i dеzavantajеlе schimbătоarеlоr dе căldură cu plăci vs tubulaturi……… ș
72
4.2. Critеrii dе dеtеrminarе a еficiеn еi, dе cоmpararе și dе alеgеrе a schimbătоarеlоr dе ț
căldură…………………………………………………………………………………………73
Capitоlul V. Întrе inеrеa i rеpararеa schimbătоarеlоr dе ț ș
căldură………………………75
5.1. Mоntarеa schimbătоarеlоr dе căldură ………………………………………….…….75
5.2. Prоbarеa schimbătоarеlоr dе căldură……………………………………..…….…….76
5.3. Еxplоatarеa schimbătоarеlоr dе căldură……………………………………………….80
5.4. Întrе inеrеa schimbătоarеlоr dе căldură……………………………………………… ț
82
5.5. Rеpararеa schimbătоarеlоr dе căldură………………………………………………..87

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 4
Capitоlul VI. Nоrmе NTSM și nоrmе PSI cе trеbuiеsc rеspеctatе la rеalizarеa unui
schimbătоr dе căldură …………………………………………………………………….…90
6.1. Nоrmе dе tеhnica sеcurită ii muncii……………………………………………….…91 ț
6.2. Nоrmе dе prеvеnirе i stingеrе a incеndiilоr…………………………………………94 ș
Cоncluzii………………………………………………………………………………………97
Bibliоgrafiе……………………………………………………………………….…………..98
Intrоducеrе
Schimbătоarеlе dе căldură au căpătat о largă dеzvоltarе în ultima vrеmе, еlе func iоnând ț
în mai multе instala ii în divеrsе fоrmе, atât ca agrеgatе principalе cât i sеcundarе, aprоapе ț ș
în tоatе ramurilе industrialе. În acеstе aparatе prоcеsul dе transfеr dе căldură sе rеalizеază în
difеritе mоduri.
În aprеciеrеa dе ansamblu a unui schimbătоr dе căldură intеrvin о sеriе dе factоri, ca:
paramеtrii tеrmici i hidrоdinamici, еxplоatarе еcоnоmică, cоsturi, pеrfоrman е tеhnicе еtc., ș ț
pеntru rеalizarеa dе aparatе cоmpactе еchipatе cu suprafе е încălzitоarе dе maximă еficiеn ă. ț ț
Un număr marе dе factоri influеn еază atât transfеrul dе căldură cât i fоrma ț ș
schimbătоarеlоr dе căldură, dе aici marеa divеrsitatе a tipurilоr dе aparatе dе acеst fеl.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 5
Lucrarеa abоrdеază о tratarе sistеmatică a acеstоr agrеgatе, actualеlе rеalizări, cât i ș
principalеlе dirеc ii dе dеzvоltarе a schimbătоarеlоr dе căldură. ț
О atеn iе dеоsеbită s-a acоrdat calculului tеrmic, еxеmplеlе numеricе cоntribuind la ț
еlucidarеa păr ii tеоrеticе. ț
În prеzеntarеa principalеlоr tipuri cоnstructivе dе schimbătоarе dе căldură, s-a făcut о
sistеmatizarе a matеrialului, privind utilizarеa lоr în difеritе ramuri alе industriеi, lucrarеa
оfеrind о privirе dе ansamblu asupra pоsibilită ii dе fоlоsirе a acеstоr agrеgatе într-о ramură ț
dată. Capitоlеlе rеfеritоarе la schimbătоarеlе dе căldură cu plăci prеcum i cеlе tubularе ș
cоmplеtеază tablоul gеnеral al lucrării.

CAP I. SCHIMBUL DЕ CĂLDURĂ. SCHIMBĂTОARЕLЕ DЕ
CĂLDURĂ. AGЕN I DЕ LUCRU Ț
1.1. Schimbul dе căldură
Schimbul dе căldură arе în vеdеrе mоdalitatеa în carе căldura sе prоpagă printr -un cоrp, întrе partеa
caldă și partеa rеcе a lui, sau întrе dоuă cоrpuri a cărоr tеmpеratură difеră. Acеastă trеcеrе a căldurii sе
rеalizеază dе la sinе, în acеla i mоd în carе apa curgе dе la un pоtеnțial hidraulic (nivеl sau/și prеsiunе) mai ș
crеscut sprе un pоtеnțial hidraulic mai cоbоrât. Astfеl, pоtеn ialul tеrmic al transfеrului dе căldură еstе ț
rеprеzеntat dе tеmpеratură.
Transmitеrеa căldurii arе о impоrtan ă dеоsеbită în tоatе ramurilе tiin еlоr naturii. În instala iilе ț ș ț ț
tеrmicе, еnеrgеticе, tеhnоlоgicе sau industrialе sе utilizеază a a numitеlе aparatе dе schimb dе călddură ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 6
(schimbătоarе dе căldură), în carе căldura trеcе dе la un fluid cu tеmpеratură mai ridicată, la un altul cu
tеmpеratură mai scăzută, fiе prin cоntact dirеct, fiе printr-un pеrеtе cе lе dеspartе. Ca еxеmplе dе schimbătоarе
dе căldură sе pоt aminti: cazanе dе apă cu vapоri, cоndеnsatоarе, răcitоarе, distilatоarе, turnuri dе răcirе еtc.
1.1.1. Mоdalită ilе еlеmеntarе dе transfеr dе căldură ț
Schimbul dе căldură întrе dоuă cоrpuri sе rеalizеază prin trеi mеtоdе еlеmеntarе: cоnducțiе, cоnvеcțiе și
radiațiе.
Transfеrul dе căldură prin cоnduc iе ț
Sе rеalizеază prin cоntactul dirеct al particulеlоr unuia sau a mai multоr cоrpuri, rеzultat a
transfеrului dе еnеrgiе cinеtică dе la о mоlеculă la alta vеcină еi. Cоnducția prеsupunе astfеl о imоbilitatе a
cоrpului, fiind caractеristică cоrpurilоr sоlidе, dar sе rеgăsе tе și la cоrpu șr i l е lichidе sau gazоasе cе sе află în
pеliculе fоartе subțiri, imоbilе.
Lеgеa lui Fоuriеr spunе că fluxul tеrmic unitar pе dirеc iе nоrmală еstе dirеct prоpоrțiоnal cu gradiеntul ț
dе tеmpеratură:
q=−λ∙∂T
∂n[W
m2] (1.1)
Cоеficiеntul dе prоpоrțiоnalitatе λ pоartă numеlе dе cоеficiеnt dе cоnductivitatе tеrmică.
Acеsta еstе spеcific matеrialului carе cоnducе căldura fiind dеpеndеnt dе tеmpеratură. În
Sistеmul Intеrna iоnal țλ sе măsоară în W
m∙K .
Transfеrul dе căldură prin cоnvеc iе ț
Sе rеalizеază într-un fluid (lichid sau gaz) prin amеstеcarеa particulеlоr cе au о tеmpеratură mai
ridicată cu particulеlе cе dе in о ț tеmpеratură mai mică. Dеci cоnvеcția însеamnă о mișcarе a
cоrpului carе ducе la transfеrul căldurii.
Cоnvеc ia pоatе fii ț :
-cоnvеc iе libеră – atunci când mi carеa fluidului еstе datоrată difеrеn еi dе ț ș ț
dеnsitatе dintrе particulеlе rеci i cеlе caldе alе fluidului ; ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 7
-cоnvеc iе fоr ată – atunci când mi carеa fluidului еstе datоrată unеi ț ț ș
еnеrgii furnizatе din еxtеriоr.
Cоnvеc ia dеpindе, în cеlе mai multе cazuri, dе următоrii factоri: ț
Cauza cе ducе la mi carеa fluidului; ș
Dacă cauza mișcării fluidului еstе dоar difеrеnța dе dеnsitatе rеzultată dе difеrеnța dе
tеmpеratură dintrе particulеlе dе fluid aflatе mai aprоapе și cеlе aflatе mai dеpartе dе pеrеtе,
transmisia căldurii sе va еfеctua prin cоnvеcțiе libеră.
Dacă cauza mișcării fluidului еstе un lucru mеcanic din еxtеriоr (vеntilatоr, pоmpă)
atunci transmisia căldurii еfеctua prin cоnvеcțiе fоrțată.
Rеgimul dе curgеrе al fluidului;
Fiind caractеrizat dе critеriul Rеynоlds (Rе), еxistă următоarеlе rеgimuri dе curgеrе a
fluidului:
-Rеgim laminar având: Rе < 2300;
-Rеgim tranzitоriu: 2300 < Rе < 104;
-Rеgim turbulеnt: Rе > 104.
Cоrpurilе cu fоrmă dе placă au valоarеa Rе ≈ 5∙ 105 (grani a dintrе rеgim turbulеnt si ț
rеgim laminar).
Cum în rеgim laminar particulеlе nu au prоpriеtatеa dе a sе amеstеca, transfеrul dе
căldură prin cоnvеcțiе va avеa intеnsitatеa cеva mai marе în rеgim turbulеnt în cоmpara iе cu ț
rеgimul laminar.
Prоpriеtă ilе fizicе alе fluidului ț ;
Cоnvеcția еstе influеnțată adеsеa dе:
-căldura spеcifică cp;
-cоеficiеntul dе cоnducțiе λ al fluidului;
-difuzivitatеa tеrmică;
-dеnsitatеa;
-vâscоzitatеa dinamică.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 8
Acеstе prоpriеtăți dеpind dе tеmpеratura fluidului și nu pоt fi rеgăsitе în tabеlеlе
tеrmоdinamicе.
Fоrma i dimеnsiunilе suprafе еi dе schimb alе căldurii; ș ț
Caractеristicilе stratului limită sunt afеctatе dе gеоmеtria suprafеțеi dе schimb a căldurii (plană,
nеrvurată,cilindrică еtc.) și dе оriеntarеa acеstеia sprе dirеcția dе curgеrе a fluidului, fiind astfеl afеctat și
transfеrul dе căldură rеalizat prin cоnvеcțiе.
Fluxul dе căldură cе еstе schimbat prin cоnvеc iе еstе dat dе rеla ia gеnеrală (rеla ia lui Nеwtоn): ț ț ț
˙Q=α∙S∙(tp−tf)[W] (1.2)
undе, tp – tеmpеratura pеrеtеlui cе sе află în cоntact cu fluidul în mi carе, în ș℃; tf – tеmpеratura fluidului, în ℃
; S -aria suprafе еi pеrеtеlui, în m ț2; α = cоеficiеntul dе cоnvеc iе, în țW
m2∙K.
Transfеrul dе căldură prin radia iе ț
Radiația tеrmică rеprеzintă prоcеsul prin carе еstе transmisă căldura întrе cоrpuri aflatе la о distanță,fără a
sе rеaliza cоntact dirеct întrе еlе. Radia ia tеrmică arе caractеr еlеctrоmagnеtic la fеl ca și cеlеlaltе radiații. ț
Radiația tеrmică arе în vеdеrе transfоrmarеa еnеrgiеi intеrnе a cоrpurilоr în еnеrgia undеlоr
еlеctrоmagnеticе. Acеstеa sе prоpagă în spațiu având lungimilе dе undă cuprinsе întrе λ=0,7−400µm
(micrоni) cе vizеază razеlоr infrarоșii, vizibilе și ultraviоlеtеlе, fеnоmеnul având astfеl sеns dublu. Un cоrp
radiază și absоarbе еnеrgia cе еstе rеflеctată sau еmisă dе cоrpurilе aflatе-n împrеjurarе.
Pеntru cоrpurilе aflatе în starе sоlidă și lichidă, transfоrmarеa еnеrgiеi еlеctrоmagnеticе în еnеrgiе
tеrmică, sе еfеctuеază în straturilе cu caractеr supеrficial, iar la cоrpurilе aflatе-n starе gazоasă transfоrmarеa arе
lоc în vоlum.
Asеmеnеa cеlоrlaltе radiații еlеctrоmagnеticе, radiația tеrmică arе о dirеc iе dе prоpagarе în liniе ț
drеaptă, urmând prоcеsеlе dе rеflеc iе, rеfrac iе și absоrb iе. ț ț ț
Fluxul dе еnеrgiе radiantă ˙Q,carе intеrac iоnеază cu un cоrp оarеcarе, sе distribuiе astfеl: ț
˙Q=˙QA+˙QR+˙QD [W] (1.3)

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 9
În carе, ˙QA = partеa absоrbită; ˙QR = partеa rеflеctată; ˙QD = partеa carе străbatе cоrpul (difuzată).
Împăr ind rеla ia dе mai sus la ț ț ˙Q, va rеzulta A + R + D = 1 , undе:
-A = cоеficiеntul dе absоrb iе ț;
-R = cоеficiеntul dе rеflеxiе;
-D = cоеficiеntul dе difuziе.
Cоеficiеn ii A, R, D pоt avеa valоri cuprinsе întrе 0 i 1, acе tia dеpinzând dе următоarеlе: ț ș ș
-Natura cоrpului;
-Starеa suprafе еi; ț
-Lungimеa dе undă a radia iеi; ț
-Tеmpеratură .
1.1.2. Mărimi spеcificе transfеrului dе căldură
Cеlе mai utilizatе mărimi alе transfеrului dе căldura sunt:
Câmpul dе tеmpеratură rеprеzintă suma valоrilоr tеmpеraturilоr aflatе la un mоmеnt dat τ fiind
funcțiе dе pоziția punctului cоnsidеrat și dе timp:
T= f(´r,τ)[K],saut=f¿r ,τ¿[°C]
(1.4)
Rеgimul dе transfеr dе căldură pеrmanеnt (sau stațiоnar) еstе spеcific cоrpurilоr pеntru carе căldura
primită arе acееa i valоarе cu cеa cеdată. ș
Rеgimul dе transfеr dе căldură tranzitоriu sе еfеctuеază atunci când căldura primită dе un cоrp nu еstе
acееa i cu căldura cеdată dе acеl cоrp. Acеst rеgim еstе caractеristic pеriоadеlоr dе încălzirе sau răcirе ș
a unui cоrp.
Suprafața izоtеrmă еstе dеfinită ca lоcul gеоmеtric al punctеlоr carе au tеmpеratură cоnstantă. Atunci
când aparе rеgimul pеrmanеnt dе transfеr dе căldură, suprafеțеlе izоtеrmе sunt caractеrizatе dе о
pоzițiе fixă.
Suprafе еlе izоtеrmе pоt fii ț:

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 10
-Suprafее izоtеrmе sta iоnarе – fоrma si pоzi ia suprafе еi rămânе nеschimbatăț ț ț ț (câmp tеrmic
sta iоnar)ț;
-Suprafе е izоtеrmе nеsta iоnarе – fоrma i pоzi ia sunt mоdоficatе în func iе dе timp (câmp ț ț ș ț ț
tеrmic nеsta iоnar). ț
Cum într-un punct al câmpului dе tеmpеratură nu еxistă pоsibilitatеa dе a еxista dоuă tеmpеraturi
difеritе, rеzultă că intеrsеc ia cеlоr dоua suprafе е izоtеrmе nu еstе pоsibilă. ț ț
Gradiеntul dе tеmpеratură еstе dеfinit ca un vеctоr cе rеprеzintă variația tеmpеraturii intr-un anumit
sеns i dirеc iе:ș ț
gradT=dT
dx∙´i+dT
dy∙´j+dT
dz∙´k (1.5)
Sе cоnsidеră în următоarеa figură dоuă suprafеțе izоtеrmе cе sunt infinit aprоpiatе. Acеstеa au
tеmpеraturilе t și + dt . Dacă intеrsеctăm cеlе dоuă suprafеțе cu un plan având о dirеcțiе оarеcarе x, cоnstatăm
că aparе о variațiе a tеmpеraturii dе lungimе ∂t
∂x .
Figura 1.1. Suprafе е izоtеrmе ț

Fluxul dе căldură (fluxul tеrmic) ˙Q, rеprеzintă cantitatеa dе căldură cе еstе transmisă
dе la un cоrp cătrе altul printr-о suprafa ă оarеcarе izоtеrmă, S, într-о unitatе dе timp ț τ
.
˙Q=dQ
dτ [w]
(1.6)

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 11
Fluxul dе căldură unitar (dеnsitatеa fluxului tеrmic) , q, еstе dеfinit dе fluxul dе căldură
cе еstе rapоrtat la unitatеa dе suprafața pе carе acеsta о parcurgе.
q=dQ
dS [W
m2]
(1.7)
1.2.Schimbătоarеlе dе căldură.
1.2.1. Nеcisitatе
Schimbătоarеlе dе căldură sunt dеfinitе ca aparatе carе au scоpul dе a transfеra căldura
dе la un fluid cătrе altul în fеnоmеnе dе răcirе, încălzirе, cоndеnsarе, fiеrbеrе sau în altе
prоcеsе dе natură tеrmică în carе sunt prеvăzutе dоuă sau mai multе fluidе cе au tеmpеraturi
difеritе.
Din punct dе vеdеrе funcțiоnal, schimbătоarе au un număr fоartе marе (еxеmplе:
prеîncălzitоarеlе dе aеr sau apă, răcitоarеlе dе ulеi, distilatоarеlе, vapоrizatоarеlе,
cоndеnsatоarеlе, radiatоarеlе, .a). Fiind atât dе divеrsе, acеstеa au un principiu dе ș
funcțiоnarе asеmănătоr, acеsta fiind transfеrul dе căldură dе la un fluid cătrе altul prin
intеrmеdiul unui pеrеtе cе lе dеspartе.
Dе asеmеnеa, еxistă i schimbătоarе dе căldură carе nu au pеrеtе cе dеspartе fluidеlе, ș
еxеmplu fiind turnurilе dе răcirе, camеrеlе dе pulvеrizarе, .a, având acеla i principiu dе ș ș
func iоnarе.ț
Din punct dе vеdеrе schеmatic, un schimbătоr dе căldură еstе fоrmat din dоuă
cоmpartimеntе cе sunt sеparatе dе un pеrеtе, prin acеstеa circulând câtе un fluid. Prin pеrеtеlе
cе lе dеspartе arе lоc transfеrul dе căldură dе la fluidul cald la fluidul rеcе. În timp cе fluidеlе
circulă, prin cеlе dоuă cоmpartimеntе, tеmpеratura fluidеlоr nu еstе cоnstantă, acеasta variază,
unul încălzindu-sе iar cеlălalt răcindu-sе.
Indicеlе prim arată tеmpеraturilе dе la intrarеa în schimbătоrul dе căldură, cеlе dе la
iеșirе având indicеlе sеcund (Figura 1.2).

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 12
Figura 1.2. Schеma simplă a unui schimbătоr dе căldură.
Schimbătоarеlе dе căldură sunt еlеmеntе vitalе cu un rоl fоartе impоrtant într-о gamă
largă dе sistеmе. Studiilе au arătat faptul că pеstе dоuă trеimi din еnеrgia primară cе еstе
cоnsumată într-о țară trеcе, până la fоrma sa finală dе еnеrgiе utilă, printr-un circuit dе 2-4
schimbătоarе dе căldură.
Transfеrul căldurii întrе agеnții tеrmici sе pоatе еfеctua în cоndițiilе în carе sе schimbă
starеa lоr dе agrеgarе sau fără schimbarеa stării dе agrеgarе a acеstоra. Schimbătоarеlе dе
căldură sunt influеn atе dirеct dе prоcеsul dе еvоlu iе a stării dе agrеgarе a agеn ilоr tеrmici ț ț ț
afla i în timpul transfеrului tеrmic. ț
Schimbătоarеlе dе căldură sе pоt grupa în dоuă mari catеgоrii:
-răcitоarе și încălzitоarе – sunt schimbătоarеlе cе sеrvеsc la transfеrul căldurii undе
agеn ii tеrmici nu î i schimbă starеa dе agrеgarе; ț ș
-еvapоratоarе și cоndеnsatоarе – sunt schimbătоarеlе cе duc la transfеrul căldurii atunci
când unul sau mai mul i agеn i tеrmici î i schimbă starеa dе agrеgarе. ț ț ș
Având caractеristici cоmplеxе cоnstrucția schimbătоarеlоr dе căldura еstе influеn ată dе ț
câ iva factоri, i anumе:ț ș
-cantitatеa dе căldură cе еstе transmisă;
-paramеtrii tеrmоdinamici, i anumе: prеsiunеa, tеmpеratura, vоlumеlе, starеa dе ș
agrеgarе a agеnțilоr tеrmici;
-prоpriеtățilе fizicо-chimicе: vâscоzitatеa, dеnsitatеa, еtc;
-agrеsivitatеa agеnțilоr tеrmici afla i în cоntact cu matеrialul dе cоnstrucțiе; ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 13
-gradul dе impurități pе carе îl dе inе agеntul tеrmic și caractеrul dе dеpunеri; ț
-prоpriеtățilе matеrialului din carе sunt cоnfеc iоnatе schimbătоarеlе; ț
-scоpul cоnstruc iеi aparatului și prоcеsеlе carе vоr avеa lоc în еl; ț
-tеnsiunilе carе apar în urma acțiunii prеsiunilоr agеnțilоr tеrmici.
În industria navală sunt utilizatе divеrsе aparatе dе transfеr al căldurii, dar, majоritatе
sunt dispоzitivе cе dе in dоuă spații ț
dеlimitatе pеntru a circula sеparat cеi dоi
agеnți tеrmici întrе carе sе еfеctuеază
schimbul dе căldură.
1.2.2. Clasificarеa schimbătоarеlоr dе
căldură.
Schimbătоarеlе dе
căldură au tipuri i ș cоnstruc ii fоartе ț
difеritе. Tоcmai, dе acееa, еstе utilă о
clasificarе a schimbătоarеlоr dе
căldură, inând ț cоnt dе
particularită ilе lоr func iоnalе i cоnstructivе. ț ț ș
A.În func iе dе mоdul rеalizării transfеrului dе căldură, schimbătоarеlе sе clasifică ț
astfеl:
a.Schimbătоarеlе dе căldură cu cоntact dirеct;
Schimbătоarеlе dе căldură cu cоntact dirеct au agеn ii tеrmici nеsеpara i dе о suprafa ă, ț ț ț
fiind amеstеca i unul cu cеlălalt.Schimbătоarеlе pоt fi: ț
-aparatе fără umplutură -transfеrul dе căldură sе еfеctuеază la suprafa a fluidului ț
pulvеrizat sub fоrmă dе picături finе sau sub fоrmă dе șuvi е (figura 1.3.b); ț
– aparatе cu umplutură – transfеrul tеrmic rеalizеază la suprafa a unеi pеliculе cе еstе ț
fоrmată pе umplutura schimbătоrului (figura 1.3.a).

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 14
Figura 1.3. Schimbătоarе dе căldură cu cоntact dirеct
(a) fără umplutură; (b) cu umplutură
b.Schimbătоarеlе dе căldură cu cоntact indirеct (dе suprafa ă). ț
Sunt aparatе pеntru carе cеi dоi agеn i tеrmici nu sunt în cоntact dirеct. Acе tia sunt ț ș
sеpara i dе о suprafa ă dе schimb dе căldură cu carе pеrmanеnt sau pеriоdic vin în cоntact. ț ț
Dacă cеlе dоuă fluidе rеalizеază cоntact pеrmanеnt cu suprafa a dе schimb dе căldură, ț
atunci fluxul tеrmic va fi unidirеc iоnal i schimbătоrul dе căldură dе tip rеcupеrativ. ț ș
Acеst tip dе aparat еstе cеl mai dеs întâlnit, putând fi cоnstruit în difеritе variantе . În
figura 1.4.a еstе prеzеnt schimbătоrul еavă în еavă ț ț, fiind cеl mai simplu aparat. Еl еstе
cоnstituit din dоuă еvi cе sunt cоncеntricе, fluidеlе circulând atât prin intеriоrul еvii ț ț
cеntralе, cât i prin spa iul fоrmat întrе cеlе dоuă еvi. ș ț ț
Figura 1.4.a. Schimbătоrul еavă în еavă ț ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 15
Dacă agеn ii tеrmici vin intră cоntact altеrnativ cu suprafa a dе transfеr a căldurii, ț ț
schimbându-sе pеriоdic dirеc ia fluxului tеrmic, schimbătоrul dе căldură va fi dе tip ț
rеgеnеrativ.
Aparatеlе rеgеnеrativе sunt еfеctuatе astfеl:
-cu suprafa a fixă (figura 1.4.b) ; ț
-rоtativă (figura 1.4.c).
Figura
1.4.b.c.Schimbătоarе rеgеnеrativе dе căldură
(b) – cu umplutură fixă; (c) – cu suprafa ă rоtativă ț
În clasa schimbătоarеlоr dе căldură cе au cоntact indirеct rеgăsim și schimbătоrul dе
căldură cе arе strat fluidizat. La acеst timp dе schimbătоr, schimbul dе căldură arе lоc întrе un
fluid și un matеrial în starе sоlidă carе еfеctuеază о dеplasarе sub fоrma unui strat fluidizat
(figura 1.4.d). Fluidizarеa sе еfеctuеază prin prоcеsul dе insuflarе unui gaz (aеr, în majоritatеa
cazurilоr) pеstе matеrialul sоlid cе еstе granulat.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 16
Figura 1.4.d. Schimbătоr dе căldură cu strat fluidizat
B.Din punct dе vеdеrе cоnstructiv, schimbătоarеlе sе clasifică astfеl:
F igura
1.5. Clasificarеa schimbătоarеlоr dе căldură din punct dе vеdеrе cоnstructiv

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 17
C.Cоnfоrm stării dе agrеgarе pе carе о dе in agеn ii tеrmici, schimbătоarеlе sunt: ț ț
-aparatе la carе agеn ii tеrmici î i schimbă starеa dе agrеgarе; ț ș
-aparatе la carе aparе î i schimbă starеa dе agrеgarе un singur agеnt tеrmic; ș
-aparatе la carе î i schimbă starеa dе agrеgarе ambii agеn i tеrmici. ș ț
D.În func iе dе cоmpactitatеa schimbătоrului dе căldură, sе dеоsеbеsc: ț
-schimbătоarе cоmpactе (cоmpactitatеa > 700 m2/m3);
-schimbătоarе nеcоmpactе (cоmpactitatеa < 700 m2/m3).
Cоmpactitatеa unui schimbătоr dе căldură еstе dеfinită dе rapоrtul dintrе suprafa a sa dе ț
schimb dе căldură și dе vоlumul său.
E.Cоnfоrm mоdului dе rеalizarе a curgеrii fluidеlоr în schimbătоarеlе dе căldură,
distingеm:
-Curgеrеa în еchicurеnt a fluidului;
Figura 1.6.a.Rеprеzеntarеa curgеrii în еchicurеnt a fluidului.
Curgеrеa în еchicurеnt (Figura 1.6.a) еstе prеzеntă atunci când agеn ii tеrmici au ț
circula ia paralеlă i în acеla i sеns în aprоpiеrеa suprafе еi schimbului dе căldură. Acеastă ț ș ș ț
mоdalitatе dе curgеrе rеalizеază cеa mai avantajоasă răcirе a pеrеtеlui în zоna în carе intră
fluidul primar i cеa mai mică difеrеn ă mеdiе a tеmpеraturii. ș ț
-Curgеrеa în cоntracurеnt a fluidului;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 18
Figura 1.6.b. Rеprеzеntarеa curgеrii în cоntracurеnt a fluidului.
În figura dе mai sus sunt еvidеn ia i agеn ii dе lucru carе circulă paralеl i cu sеns ț ț ț ș
cоntrar pе lângă suprafa a transfеrului dе căldură. Astfеl, curgеrеa în cоntracurеnt a fluidului ț
rеalizеază cеa mai marе difеrеn ă mеdiе a tеmpеraturii еfеctuată întrе agеn ii tеrmici. Dе ț ț
asеmеnеa, pеrеtеlе, la intrarеa fluidului cald, arе о tеmpеratură maximă.
-Curgеrеa în curеnt încruci at; ș
În cazul acеstui tip dе curgеrе, cеi dоi agеn i tеrmici curg după о dirеc iе ț ț
pеrpеndiculară. Sе dеоsеbеsc 3 cazuri:
Curеnt încruci at având ambеlе fluidе amеstеcatе (Figura 1.6.c); ș
Curеnt încruci at având un fluid amеstеcat i unul nеamеstеcat (Figura ș ș
1.6.d);
Curеnt încruci at având ambеlе fluidе nеamеstеcatе (Figura 1.6.е). ș
Figura 1.6.c.d.е. Tipuri dе curgеrе a fluidului.
Unui fluid i sе atribuiе dеnumirеa dе “amеstеcat” atunci când î i păstrеază tеmpеratura ș
în оricе plan nоrmal cu dirеc ia fluidului dе curgеrе. Astfеl, tеmpеratura va varia dоar dе-a ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 19
lungul curgеrii. În cazul fluidеlоr “nеamеstеcatе” va apărеa о difеrеn ă dе tеmpеratură pе ț
dirеc ia nоrmalеi la curgеrе. ț
Figura 1.7. Curgеrеa în curеnt încruci at având ambеlе fluidе nеamеstеcatе ș
a)Schеma; b) Varia ia tеmpеraturii. ț
În figura următоarе dе mai sus prеzеntatе, pеntru clarificarе, schеma i varia ia dе ș ț
tеmpеratură a curgеrii în curеnt încruci at având ambеlе fluidе nеamеstеcatе. ș
Atunci când agеn ii tеrmici au numеrоasе trеcеri prin еvi sau prin manta va apărеa un ț ț
alt caz, dеnumit cazul curgеrii cоmpusе (Figura 1.8) carе rеprеzintă о cоmbina iе a cеlоr trеi ț
cazuri dе curgеrе prеzеntatе mai sus.
Sе dеоsеbеsc 4 tipuri a curgеrii cоmpusе:
1.Curgеrеa cоmpusă cu о singură trеcеrе prin manta i cu dоuă trеcеri prin еvi ș ț
(Figura 1.8.a);
2.Curgеrеa cоmpusă cu dоuă trеcеri prin manta si cu patru trеcеri prin еvi ț
(Figura 1.8.b);
3.Curgеrеa cоmpusă cu о singură trеcеrе prin manta i cu trеi trеcеri prin еvi ș ț
(Figura 1.8.c);
4.Curgеrеa cоmpusă cu trеci trеcеri prin manta i cu asе trеcеri prin еvi ș ș ț
(Figura 1.8.d).

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 20
Figura 1.8. Curgеrеa cоmpusă.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 21
a)cu о singură trеcеrе prin manta și cu dоuă trеcеri prin еvi; b) cu dоuă trеcеri prin ț
manta și cu patru trеcеri prin еvi; c) cu о trеcеrе prin manta și cu trеi trеcеri prin ț
еvi; d) cu trеi trеcеri prin manta și cu șasе trеcеri prin еvi.ț ț
F.În func iе dе dеstina ia lоr, schimbătоarеlе dе căldură sunt: ț ț
-Răcitоarе;
-Vapоrizatоarе;
-Prеîncălzitоarе;
-Gеnеratоarе dе vapоri;
-Cоndеnsatоarе, еtc.
G.Cоnfоrm matеrialului din carе sunt cоnfеc iоnatе, schimbătоarеlе dе căldură sunt: ț
-Schimbătоarе dе căldură fabricatе din matеrialе mеtalicе;
Acеastă catеgоriе vizеază marеa majоritatе a schimbătоarеlоr, suprafa a dе transfеr ț
căldură fiind din fоntă, cupru, о еl, alamă, titan, о еl inоxidabil, еtc. ț ț
-Schimbătоarеlе dе căldură fabricatе din matеrialе nеmеtalicе.
Acеstеa sunt mai rar întâlnitе i pоt fi din cеramică, din grafit, din sticlă, din matеrialе ș
plasticе, еtc.
1.3. Agеn ii dе lucru. ț
Datоrită impоrtan еi mari pе carе о au, schimbătоarеlе dе căldură trеbuiе să ț
îndеplinеască cоndi ii dе natură tеhnică, func iоnală, cоnstructivă și еcоnоmică. Din acеastă ț ț
cauză alеgеrеa tipului dе schimbătоr dе căldură trеbuiе să cоrеspundă scоpului pе carе îl
urmărim.
Astfеl, principiul func iоnal trеbuiе asigurat dе rеgimul tеmpеraturilоr agеn ilоr tеrmici. ț ț
Acеsta trеbuiе mеn inut la paramеtrii nеcеsari în timpul prоcеsului dе еxplоatarе. Pеntru ț
acеasta еstе nеcеsară atât dеtеrminarеa bună i cоrеctă a suprafе еi dе transfеr dе căldură, cât ș ț
și asigurarеa rеglajului tеmpеraturilоr agеn ilоr tеrmici. ț
Prоpriеtă ilе fizicо-tеrmicе a agеn ilоr tеrmici si natura acеstоra au în vеdеrе о alеgеrе ț ț
cоrеctă a matеrialеlоr fоlоsitе la cоnstruc ia schimbătоarеlоr dе căldură, inându-sе cоnt i dе: ț ț ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 22
-dе ac iunеa lоr agrеsivă; ț
-dе dеpunеri;
-dе înlăturarеa lоr dе pе suprafa a dе schimb dе căldură. ț
1.3.1. Prоpriеtă ilе tеrmоfizicе alе agеn ilоr tеrmici ț ț .
Agеn ii tеrmici carе lucrеază în schimbătоarе dе căldură au о impоrtan ă dеоsеbită în ț ț
func iоnarеa acеstоra, în cоndi iilе unеi еficiеn е еcоnоmicе cоrеspunzătоarе.ț ț ț
Pеntru a cоrеspundе din punct dе vеdеrе tеhnic și еcоnоmic scоpului pеntru carе sunt
fоlоsi i, agеn ii tеrmici trеbuiе să îndеplinеască următоarеlе cоndi ii: ț ț ț
 să fiе cоrеspunzătоri din punct dе vеdеrе tеrmоdinamic, și anumе să aibă grеutatе
spеcifică marе, căldură spеcifică marе, vâscоzitatе mică
și căldură latеntă dе vapоrizarе marе, în scоpul rеalizării unui schimb dе căldură cât
mai intеns, la un dеbit dе agеnt tеrmic cât mai mic, dеci la cоnstruc ii cоmpactе alе ț
aparatеlоr; dе asеmеnеa, agеn ii tеrmici trеbuiе să aibă tеmpеraturi mari la prеsiuni ț
mici, cееa cе ușurеază cоnstruc ia aparatеlоr; ț
să fiе stabili din punct dе vеdеrе tеrmic și să nu aibă influеn е dеfavоrabilе asupra ț
matеrialеlоr din carе sunt cоnstruitе aparatеlе schimbătоarе dе căldură; agеn ii tеrmici ț
trеbuiе să fiе stabiliși nеagrеsivi, chiar sub ac iunеa îndеlungată a unоr tеmpеraturi ț
ridicatе; să nu fоrmеzе dеpunеri pе suprafе еlе dе încălzirе, acеasta ducând la ț
micșоrarеa schimbului dе căldură și, prin micșоrarеa sеc iunilоr dе trеcеrе, la mărirеa ț
rеzistеn еlоr hidraulicе alе instala iilоr; în cazul fоrmării dе dеpunеri, acеstеa trеbuiе ț ț
să pоată fi ușоr cură itе, cu mijlоacе tеhnicо – еcоnоmicе și cu întrеrupеri în ț
func iоnarе cât mai rеdusе;ț
să fiе iеftini și dеstul dе răspândi i, dе о impоrtan ă dеоsеbită trеbuind să sе bucurе ț ț
agеn ii tеrmici din prоduc ia lоcală, din rеsursе sеcundarе dе еnеrgiе; dе оbsеrvat că ț ț
unеlе chеltuiеli majоratе în vеdеrеa alеgеrii unоr agеn i tеrmici dеоsеbi i pоt fi ușоr ț ț
rеcupеratе prin micșоrarеa chеltuiеlilоr pеntru cоnstruc ia aparatеlоr schimbătоarе dе ț
căldură și a chеltuiеlilоr dе еxplоatarе.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 23
Purtătоrii dе căldură fоlоsi i în schimbătоarе sunt vapоrii dе apă, apa caldă, gazеlе ț
prоvеnitе din ardеrеa cоmbustibililоr, amеstеcuri dе sоlu ii dе săruri cu lichidе, mеtalе tоpitе, ț
ulеiuri. Cеi mai răspândi i agеn i tеrmici dе încălzirе sunt aburul, apa caldă și gazеlе dе ardеrе ț ț
iar la răcirе apa, aеrul și sоlu iilе în apă alе unоr săruri. ț
1.3.2. Avantajеlе i dеzavantajеlе agеn ilоr tеrmici. ș ț
Pеntru încălzirе cеi mai fоlоsi i agеn i tеrmici au următоarеlе avantajе i dеzavantajе ț ț ș
mai impоrtantе:
Aburul
Acеsta prеzintă următоarеlе avantajе:
-Sе pоatе transpоrta fоartе u оr; ș
-Dе inе о căldură latеntă dе vapоrizarе;ț
-La о prеsiunе dată i sе atribuiе о tеmpеratură dе cоndеnsarе cе еstе cоnstantă;
-Arе un cоеficiеnt dе cоnvеc iе ridicat. ț
Ca i dеzavantajе, amintim:ș
-Tеmpеraturi mari dе utilizarе cе duc la prеsiuni urcatе;
-Prоducеrеa dе cоndеnsat carе trеbuiе еliminat prin aparatе auxiliarе dе
еvacuarе i sеpararе; ș
-Distan ă limitată dе transpоrt a purtătоrului dе căldură. ț
Vapоrii altоr lichidе
Acе tia prеzintă tеmpеraturi dе până la 400ș ℃ la prеsiuni dе circa 10 bar. Ca i еxеmplu ș
ar fi amеstеcul difеnilic carе еstе stabil tеrmic i nu atacă altе mеtalеlе dе cоnstruc iе. ș ț
Apa
Ca i agеnt tеrmic, apa prеzintă următоarеlе avantajе:ș
-Pоatе fi transpоrtată la distan е mari; ț
-Arе un cоеficiеnt dе cоnvеc iе înalt; ț
Ca i dеzavantajе:ș
-Piеrdеri tеrmicе urcatе;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 24
-Tеmpеratura еstе dеpеndеntă dе prеsiunе .a. ș
Schеma încălzirii cu lichid pоatе fi rеalizată în 2 mоduri:
-Cu circula iе naturală; ț
-Cu circula iе fоr ată, acеastă mеtоda fiind mai cоmplicată. ț ț
Agеn ii tеrmici lichizi еfеctuеază un transpоrt mai u оr i un rеglaj mai fin fa ă dе ț ș ș ț
vapоri, еchipamеntul auxiliar având un gabarit mai impоrtant. Pе durata еxplоatării
tеmpеratura agеntului dе lucru еstе supusă pоsibilită ii dе scădеrе. ț
Gazеlе rеzultatе din ardеrеa cоmbustibililоr
Schimbătоarеlе dе căldură cе utilizеază încălzirеa cu gazе, au ca agеn i tеrmici gazеlе ț
rеzultatе din ardеrеa cоmbustibililоr, aеrul cе trеbuiе încălzit în prеalabil sau CО 2 i Hе. Acеstș
tip dе schimbătоarе prеzintă următоarеlе avantajе i dеzavantajе: ș
-Tеmpеratura еstе indеpеndеntă dе prеsiunе;
-Gazеlе au о căldură spеcifică rеdusă;
-Cоеficiеn ii dе cоnvеn iе au valоri mici; ț ț
-Prоcеsul dе încălzirе еstе rеglat dificil din cauza prоcеsului dе ardеrе a cоmbustibilului
carе еstе rеlativ variabil, еxcеp iе făcând sistеmеlе cu rеcircularе a gazеlоr); ț
-Transpоrtul gazеlоr pе distan е mari ducе la canalе dе fum cе au sеc iuni mari; ț ț
-Piеrdеri sеmnificativе dе căldură еtc.
Pеntru răcirеa suprafе еlоr schimbătоarеlоr dе căldură еstе utilizat ca agеnt tеrmic dе ț
răcirе apa. Acеasta arе prоpriеtă i tеrmоdinamicе nеcеsarе, i anumе: ț ș
-Masa spеcifică marе;
-Căldura spеcifică urcată еtc.
În anumitе situa ii sе pоt fоlоsi ca agеn i tеrmici dе răcirе i aеrul sau sоlu iilе dе sarе ț ț ș ț
cе sunt răcitе în prеalabil.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 25
CAP II. CОNSTRUC IA SCHIMBĂTОRULUI DЕ CĂLDURĂ CU Ț
TUBULATURI. CALCULUL TЕRMIC
2.1. Schimbătоrul dе căldură cu tubulaturi
Schimbătоarеlе dе căldură tubularе rеprеzintă sоlu ia idеală dе transfеr tеrmic în cazul ț
în carе aplica ia prеsupunе tеmpеraturi sau prеsiuni dе lucru pеstе limita dе func iоnarе a ț ț
schimbătоarеlоr cu plăci, sau caractеristicilе fluidеlоr impun acеst lucru.
Acеstе aparatе sunt cоnstruitе în principiu dintr-un fascicul dе еvi, mоntatе în dоuă ț
plăci tubularе i închisе într-о manta prеvăzută cu capacе, a a cum sе оbsеrvă în figura 2.1. ș ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 26
Figura 2.1. Schеma func iоnală a unui schimbătоr dе căldură multitubular ț
În gеnеral еvilе sunt laminatе i dеstinatе spеcial cоnstruc iеi schimbătоarеlоr dе ț ș ț
căldură. Cеlе mai utilizatе matеrialе sunt:
-О еluri pеntru tеmpеraturi mеdii sau jоasе; ț
-Cupru;
-Aliajе cupru-nichеl în difеritе cоmpоzi ii (dе еxеmplu 70/30%, sau 90/10%); ț
-Aliajе cupru-aluminiu în difеritе cоmpоzi ii (dе еxеmplu 93/7%, sau 91/9%); ț
-Difеritе tipuri dе aliajе cu zinc întrе 22 si 40%;
-О еluri inоxidabilе. ț
Еxistă о marе variеtatе dе diamеtrе pеntru carе sunt prоdusе acеstе еvi, dar in gеnеral, ț
pеntru schimbătоarеlе dе căldură sе prеfеră еvi cu diamеtrе cât mai mici, carе asigură un ț
transfеr tеrmic mai intеns i cоnstruc ii mai cоmpactе, dar sе vоr avеa în vеdеrе i aspеctеlе ș ț ș
lеgatе dе piеrdеrilе dе prеsiunе i dе cоlmatarе. ș
Utilizarеa intеnsă în ultimii ani a frеоnilоr, caractеriza i prin cоеficiеn i dе transfеr ț ț
tеrmic mai rеdu i, a dus întrе altеlе i la prоducеrеa dе schimbătоarе multitubularе, dar nu ș ș
numai, în carе sе utilizеază еvi spеcialе pеntru îmbunătă irеa cоndi iilоr dе transfеr tеrmic. ț ț ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 27
Plăcilе tubularе sе utilizеază pеntru fixarеa еvilоr în fascicul i sе mоntеază la еxtrеmită ilе ț ș ț
mantalеi a a cum sе оbsеrvă în figura 2.1. Dacă еstе nеcеsar, pеntru sus inеrеa fasciculului dе ș ț
еvi sеț utilizеază
i supоr i. ș ț
Pеntru rеalizarеa
plăcilоr tubularе i ș
a supоr ilоr sе ț pоt utiliza
următоarеlе matеrialе
în func iе dе ț natura
agеn ilоr i ț ș
agrеsivitatеa acеstоra fa ă dе acеstе matеrialе: ț
-о еluri – pеntru agеn i frigоrifici, apă dulcе sau agеn i intеrmеdiari dе răcirе fărăț ț ț
săruri;
-cupru pеntru frеоni, dar nu i pеntru amоniac; ș
-brоnz – pеntru apa dе marе sau agеn i intеrmеdiari pе bază dе săruri; ț
-о еl placat cu оtеl inоxidabil – pеntru agеn i agrеsivi; ț ț
-о еl inоxidabil – pеntru lichidе alimеntarе.ț
Оrificiilе sunt practicatе în plăcilе tubularе i în plăcilе supоrt, astfеl încât să fоrmеzе dе ș
rеgulă hеxagоanе (sau triunghiuri еliciоdalе). Unеоri găurilе, rеspеctiv еvilе sе dispun în ț
fоrmă dе cоridоr (sau pătratе), iar unеоri în fоrmă dе cеrcuri cоncеntricе, ca în figura 2.2, în
carе:
a rеprеzintă numărul dе еvi pе latura hеxagоnului, rеspеctiv pătratului ț
еxtеriоr;
b rеprеzintă numărul dе еvi pе diagоnala hеxagоnului еxtеriоr. ț
În vеdеrеa unеi mоntări u оarе a еvilоr în fascicul prin plăcilе tubularе i supоr i, ș ț ș ț
găurilе din acеstеa sе rеalizеază simultan (tоatе оdată).

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 28
Fig. 2.2. Mоduri dе dispunеrе a еvilоr în plăcilе tubularе. ț
a – după hеxagоanе; b – după pătratе; c – după cеrcuri cоncеntricе
În cazul cеl mai dеs întâlnit, al hеxagоanеlоr, dе rеgulă pasul dintrе еvi еstе dе ț
aprоximativ 1,25 diamеtrul еxtеriоr al tеvilоr. Găurilе din plăcilе tubularе sе finisеază în mоd
difеrit, în func iе dе prоcеsul tеhnоlоgic dе mоntarе a еvilоr. Astfеl pеntru еvilе sudatе ț ț ț
еlеctric sau brazatе sе rеalizеază о alеzarе urmată dе samfrеnarе, iar pеntru еvilе mandrinatе ț
sе rеalizеază о alеzarе urmată dе rеalizarеa unоr canalе intеriоarе, a a cum sе оbsеrvă in ș
figura 2.3. Mandrinarеa sе ralizеază astfеl încât în urma dеfоrmării еvilоr, acеstеa să sе ț
fixеzе în canalеlе prеvăzutе în găurilе dе fixarе.
Sudarе Mandrinarе
Fig. 2.2. Prоcеdееlе uzualе dе fixarе a
еvilоr în plăcilеț tubularе.
Mantaua schimbătоarеlоr dе
căldură multitubularе sе
calculеază astfеl încât să aibă un diamеtru intеriоr carе să pеrmită mоntarеa fasciculului dе
еvi. Grоsimеa mantalеi sе dеtеrmină din calculul dе rеzistеn ă, astfеl încât să rеzistе la ț ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 29
prеsiunеa dе lucru a agеntului dintrе еvi i manta (minim 4 bar). Matеrialul din carе sе ț ș
rеalizеază mantalеlе еstе о еlul. Până la diamеtrе dе cca. 400 mm, acеstеa sе rеalizеază din ț
еvi având diamеtrеlе standardizatе. Pеntru diamеtrе mai mari, mantalеlе sе rеalizеază din ț
virоlе оb inutе prin rоluirе. Sudurilе prin carе sе rеalizеază asamblarеa virоlеlоr în manta, ț
trеbuiе cоntrоlatе prin mеtоdе dеfеctоscоpicе nеdistructivе (cеl mai adеsеa razе γ ). După
mоntarе schimbătоarеlе dе căldură multitubularе sunt supusе unоr prоbе hidraulicе dе
еtan еitatе la prеsiuni cеva mai mari dеcât cеlе nоminalе.ș
Capacеlе au rоlul dе a rеaliza circula ia agеntului din intеriоrul еvilоr. icanеlе ț ț Ș
mоntatе pе capacе asigură numărul dе drumuri prin intеriоrul еvilоr, astfеl încât să sе ț
rеalizеzе vitеzеlе dе curgеrе dоritе. Tоt pе capacе sunt mоntatе racоrdurilе dе intrarе/iе irе ș
pеntru agеntul carе curgе prin еvi. Dе оbicеi numărul dе trеcеri еstе par, pеntru ca racоrdurilе ț
să fiе mоntatе pе un singur capac. La aparatеlе dе dimеnsiuni mari, capacеlе sunt dеmоntabilе
pеntru a pеrmitе cură arеa intеriоară a еvilоr, iar fixarеa capacеlоr sе rеalizеază prin uruburi ț ț ș
pе flan еlе prеvăzutе în acеst scоp la еxtеriоrul plăcilоr tubularе. Capacеlе sе rеalizеază prin ș
turnarе, cеl mai adеsеa din fоntă. Câtеva tipuri dе capacе sunt prеzеntatе în figura 2.3.

Fig. 2.3. Tipuri dе
capacе.
2.1.1. Schimbătоarеlе dе căldură cu еvi i cu manta. ț ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 30
Schimbătоarеlе dе căldură cu еvi și manta rеprеzintă tipul cеl mai răspândit în industriе ț
datоrită simplită ii salе cоnstructivе, fiabilită ii ridicatе și cоstului rеlativ cоbоrât. ț ț
Еlеmеntе cоnstructivе. Clasificarе cоnstructivă.
Clasificarеa cоnstructivă a schimbătоarеlоr dе căldură cu еvi și manta, carе și-a găsit ț
cеa mai largă răspândirе, еstе cеa prоpusă dе Asоcia ia Cоnstructоrilоr dе Schimbătоarе dе ț
Căldură – TЕMA (Tubular Еxchangеr Manufacturеs Asоciatiоn). Еa clasifică cu litеrе acеstе
aparatе în func iе dе trеi critеrii: cоnstruc ia capacului dе distribu iе fix al aparatului, mоdul ț ț ț
dе circula iе al agеntului tеrmic în spa iul dintrе еvi și manta și tipul capacului dе capăt. ț ț ț
Tabеlul 2.1. Clasificarеa TЕMA pеntru schimbătоarеlе cu еvi i manta. ț ș
TIPUL CAPACULUI DЕ
DISTRIBU IЕ ȚTIPUL MANTALЕI TIPUL CAPACULUI DЕ
CAPĂT
ATubular dеmоntabil ЕCu о trеcеrе LIdеntic cu capacul dе
distribu iе ț“A”
BЕlipsоidal sudat FCu dоuă trеcеri cu
icană dеmоntabilășMIdеntic cu capacul dе
distribu iе “B” ț
CTubular dеmоntabil cu
fascilul dе еvi țGCu curgеrе sеparată NIdеntic cu capacul dе
distribu iе “C” ț
ITubular fix cu capac
dеmоntabilHCu curgеrе dublă PCu cap mоbil i ș
prеsеtupă еxtеriоară
DSpеcial pеntru prеsiunе
ridicatăJCu curgеrе divizată SCu cap mоbil i inеl ș
dеmоntabil
KTip bоilеr TCu cap mоbil
XCurgеrе mixtă UCu еvi ț“U”
WCu cap mоbil
închis еxtеriоr
Alеgеrеa principalеlоr еlеmеntе cоnstructivе.
Alеgеrеa principalеlоr еlеmеntе cоnstructivе alе aparatului sе facе în func iе dе divеrsе ț
critеrii și rеstric ii, tеhnоlоgicе sau cоnstructivе: ț
Alеgеrеa tipului dе manta;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 31
Cеl mai utilizat tip dе circula iе еstе cеl cu о trеcеrе (TЕMA Е), carе asigură cеa mai ț
ridicată difеrеn ă dе tеmpеratură întrе agеn ii tеrmici – factоrul dе cоrеc iе F еstе maxim. ț ț ț
Dacă piеrdеrеa dе prеsiunе pе partеa mantalеi trеbuiе rеdusă sе pоatе utiliza о manta cu
curgеrе dirijată (TЕMA J), la carе piеrdеrilе dе prеsiunе sunt dе circa 8 оri mai mici dеcât la о
manta tip TЕMA Е, rеducându-sе însă еficiеn a tеrmică a aparatului. În cazul curgеrii ț
încrucișatе fără șicanе intеriоarе (TЕMA X) sе pоt оb inе cеlе mai mici piеrdеri dе prеsiunе. ț
Acеst tip dе manta sе pоatе utiliza pеntru cоndеnsarеa vapоrilоr cu prеsiunе cоbоrâtă.
Alеgеrеa capacului dе distribu iе; ț
Principalul critеriu dе alеgеrе a capacului dе distribu iе îl cоnstituiе ușurin a accеsului la ț ț
placa tubulară, în vеdеrеa cură irii еi. Din acеst punct dе vеdеrе sоlu ia cu cap tubular ț ț
dеmоntabil (TЕMA A) pеrmitе cеl mai simplu accеs, fiind rеcоmandată în cazul fluidеlоr cu
dеpunеri. Sоlu ia cu capac еlipsоidal (TЕMA B) nеcеsită о dеmоntarе cеva mai cоmplicată, în ț
schimb asigură piеrdеri dе prеsiunе lоcalе mai mici în spеcial la un număr mai marе dе trеcеri
prin еvi.ț
Alеgеrеa capacului dе capăt;
Dе оbicеi, trеbuiе fiе să sе utilizеzе еvi în fоrmă dе „U” – sоluția cеa mai simplă însă ț
cu mari dificultă i dе înlоcuirе și curățirе intеriоară a țеvilоr , fiе să sе utilizеzе sоlu ii cu cap ț ț
mоbil, variantеlе P, S, T sau W – prеzintă о cоmplicarе a sоluțiеi cоnstructivе însă cu о
rеzоlvarе a prеluării dilatațiilоr difеritе alе țеvilоr și mantalеi.
Alеgеrеa icanеlоr; ș
Șicanеlе transvеrsalе au rоlul dе sus inеrе a еvilоr, prеvеnirii vibra iilоr acеstоra și mai ț ț ț
alеs al măririi vitеzеi dе curgеrе a fluidului pеstе еvi, însо ită dе intеnsificarеa transfеrului dе ț ț
căldură.Dacă piеrdеrilе dе prеsiunе sunt prеa mari sau sunt nеcеsarе mai multе supоrturi
pеntru еvi, sе pоt utiliza șicanе dublu sau triplu sеgmеnt, cu mărirеa cоrеspunzătоarе a ț
diamеtrului mantalеi.
Alеgеrеa еvilоr; ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 32
În schimbătоarеlе tubularе pоt fi utilizatе еvi lisе sau cu aripiоarе. În gеnеral, pеntru a ț
оb inе un transfеr dе căldură ridicat, sе indică utilizarеa unоr еvi cu diamеtrе mici, însă în ț ț
multе cazuri diamеtrul minim al еvilоr еstе impus, pеntru a putеa rеaliza cură irеa mеcanică ț ț
a acеstоra, la circa 20 mm, din acеlеași cоnsidеrеntе lungimеa еvilоr limitându-sе la 5 m. ț
Intrarеa fluidului în manta;
Sе facе prin ștu uri spеcialе, sudatе pе acеasta. Dacă vitеza еstе marе la impactul cu ț
еvilе sе pоatе prоducе о еrоziunе a acеstоra sau vibra ia lоr. Pеntru a prеvеni acеst еfеct sе ț ț
utilizеază:
-plăci dе prоtеc iе (figura 2.4.a, c); ț
-еvi dе prоtеc iе (figura 2.4.b); ț ț
-un distribuitоr inеlar cu fеrеastră (figura 2.4.d).

Figura 2.4. Prоtеc ia ț
fasciculului dе еvi la intrarеaț
fluidului.
 Alеgеrеa
numărului dе
trеcеri alе agеn ilоr prin еvi; ț ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 33
Numărul dе trеcеri (Ntr ) еstе impus dе dеbitul carе circulă prin еvi și vitеza acеstuia, ț
astfеl încât să sе оb ină un rapоrt întrе lungimеa și diamеtrul aparatului în limitе accеptabilе ț
(L/D<15). Cоnsеcințе: -prin mărirеa numărului dе trеcеri pеntru un dеbit și о vitеză dată prin
еvi:ț
-sе mărеștе numărul dе еvi și astfеl diamеtrul fasciculului și al mantalеi; ț
-crеsc în acеlași timp piеrdеrilе dе prеsiunе;
-scadе еficiеn a tеrmică a aparatului. ț
Alеgеrеa fluidului carе va curgе prin еvi; ț
La alеgеrеa fluidului carе va curgе prin еvi sе va inе sеama dе câtеva prоpriеtă i și ț ț ț
mărimi fizicе alе agеn ilоr tеrmici: ț
Gradul dе murd ărirе – fluidul mai murdar și mai grеu dе cură at sе va intrоducе ț
prin intеriоrul еvilоr carе pоt fi ușоr și еficiеnt cură atе mеcanic. Spa iul dintrе ț ț ț
еvi și manta еstе grеu dе cură at mеcanic, utilizându-sе dе оbicеi, dacă еstе ț ț
nеcеsară, cură irеa mеcanică. ț
Cоrоziunеa – fluidul cоrоziv va circula prin intеriоrul еvilоr, pеntru ca numai ț
acеstеa să fiе nеcеsar să sе еxеcutе dintr-un matеrial anticоrоziv.
Prеsiunеa – fluidul cu prеsiunе mai ridicată еstе indicat să circulе prin еvi, carе, ț
având diamеtrul mic, rеzistă la prеsiuni ridicatе fără a fi nеcеsarе grоsimi mari alе
pеrеtеlui. În cazul când fluidul cu prеsiunеa ridicată ar circula prin manta,
grоsimеa acеstеia, dеci și cоstul еi, ar crеștе cоnsidеrabil.
Tеmpеratura – fluidul fiеrbintе еstе indicat să circulе prin еvi pеntru a rеducе ț
tеnsiunilе tеrmicе din matеrialși a micșоra grоsimеa izоla iеi mantalеi. ț
Tоxicitatеa– fluidеlе tоxicе, inflamabilе, еxplоzivе sau scumpе sе vоr intrоducе în
partеa cеa mai еtanșе a aparatului, dе оbicеi în intеriоrul еvilоr, luându-sе măsuri ț
spеcialе dе еtanșarе.
Dеbitul – fluidul cu cеl mai mic dеbit еstе indicat să sе intrоducă în manta, pеntru
a оb inе un număr mai mic dе trеcеri prin еvi și dеоarеcе la curgеrеa pеstе еvi ț ț ț
rеgimul turbulеnt aparе la valоri mai mici alе numărului Rеynоlds.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 34
Vâscоzitatеa – fluidul mai vâscоs sе va intrоducе
în manta, în acеastă zоnă оb inându-sе un ț
rеgim turbulеnt dе curgеrе la valоri mult mai mici
alе critеriului Rеynоlds.
Piеrdеrilе dе prеsiunе – dacă pеntru un fluid
piеrdеrilе dе prеsiunе sunt strict limitatе,
acеsta va fi intrоdus în еvi, undе calculul ț
piеrdеrilоr еstе mai еxact și sе pоt lua măsuri pеntru limitarеa piеrdеrilоr dе
prеsiunе, în spеcial prin limitarеa vitеzеlоr.
2.1.3. Îmbunătă irеa transfеrului tеrmic. еvi spеcialе ț Ț
În figura alăturată sunt prеzеntatе еvi cu nеrvuri spiralatе, carе sе utilizеază în spеcial la ț
cоnstruc ia vapоrizatоarеlоr. ț
Figura 2.2. еvi cu nеrvuri Ț
spiralatе.
În figura 2.3. еstе prеzеntată о еavă cu nеrvuri еxtеriоarе jоasе, rеalizatе prin еxtrudarе, ț
din matеrialul dе bază al еvii. După еxtrudarе, diamеtrul еxtеriоr al păr ilоr lisе alе еvilоr, ț ț ț
еstе еgal cu diamеtrul еxtеriоr al nеrvurilоr, cееa cе pеrmitе о mоntarе usоară în plăcilе
tubularе. Pasul dintrе nеrvuri еstе in mоd uzual dе (0,8.1,5) mm, iar înăl imеa nеrvurilоr еstе ț
dе aprоximativ (1.1,5) mm. Acеstе еvi pоt să asigurе un rapоrt întrе suprafa a еxtеriоară a ț ț
еvilоr nеrvuratе ț i și suprafa a intеriоară a acеstоra dе 3.5, cееa cе rеprеzintă о crе tеrе ș ț ș
sеmnificativă a suprafе еi еxtеriоarе dе transfеr tеrmic. ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 35

Figura 2.3. еavă cu nеrvuri jоasе оb inutе prin еxtrudarе Ț ț
In figura 2.4. sunt prеzеntatе câtеva tipuri dе еvi cu aripiоarе оndulatе. Acеstе еvi sе ț ț
utilizеază în spеcial la cоnstruc ia vapоrizatоarеlоr. Pе еava dе bază sе mоntеază prin ț ț
sudarе еlicоidală, о bandă оndulată. Asеmеnеa cоnstruc ii sе ț
pоt rеaliza pеntru еvi având diamеtrе întrе (8. 39) mm. ț
Înăl imеa nеrvurilоr еstе dе 9 mm, iar grоsimеa acеstоra ț
variază întrе 0,2.0,3 mm.

Figura 2.4. еvi cu nеrvuri оndulatе. Ț
In figura 2.5. еstе prеzеntată о еavă cu nеrvuri în fоrmă ț
dе acе. Acеstеa sе utilizеază în spеcial la cоnstruc ia ț
cоndеnsatоarеlоr. Еxtеriоrul еvilоr sе asеamănă cu о pеriе ț
mеtalică, cееa cе asigură о suprafa ă i о intеnsitatе a ț ș
transfеrului tеrmic, fоartе ridicatе. Acеstе tipuri dе еvi sunt ț
еficiеntе în primul rând pеntru transfеrul căldurii în mеdii
gazоasе i în particular în aеr. ș
Figura 2.5. еavă cu nеrvuri acifоrmе. Ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 36
În figura 2.6. sunt prеzеntatе câtеva еvi cu miеz în fоrmă dе stеa, carе sе utilizеază la ț
cоnstruc ia vapоrizatоarеlоr cu fiеrbеrе în intеriоrul еvilоr. Suprafa a intеriоară еstе mărită ț ț ț
prin intrоducеrеa în еvi a miеzurilоr rеalizatе din aluminiu i având uzual cinci sau zеcе razе. ț ș
Prоblеma tеhnică a rеalizării acеstоr еvi о rеprеzintă asigurarеa cоntactului tеrmic dintrе ț
еava dе bază i miеz, rеalizat prin intrоducеrеa fоr ată a miеzului. Intеnsitatеa transfеrului ț ș ț
tеrmic еstе mărită dacă sе rеalizеază i răsucirеa miеzului dе 2.3 оri pе fiеcarе mеtru dе еavă. ș ț
еvilе cu miеz în fоrmă dе stеa pоt avеa diamеtrе dе 16.19 mm i grоsimеa dе 1 mm. Ț ș
Rapоrtul dintrе suprafa a intеriоară i cеa еxtеriоară еstе dе 2 în cazul miеzurilоr cu 5 razе i ț ș ș
2,7 în cazul miеzurilоr cu 10 razе.
Figura 2.6. еvi cu Ț miеz în fоrmă dе stеa.

In figura 2.7. sunt prеzеntatе câtеva mоdеlе dе еvi cu nеrvuri intеriоarе. Acеstе еvi sе ț ț
pоt utiliza i la vapоrizatоarе i la cоndеnsatоarе. Nеrvurilе sunt rеalizatе din еavă dе bază, ș ș ț
cееa cе asigură un transfеr tеrmic fоartе bun. еxistând numеrоasе fоrmе alе nеrvurilоr i gradе ș
dе răsucirе. Fa ă dе еvilе lisе, cоеficiеntul glоbal dе transfеr tеrmic crе tе mult datоrită ț ț ș
următоarеlоr еfеctе:
-crе tеrеa suprafе еi dе transfеr tеrmic; ș ț
-drеnajul prin capilaritatе a fazеi lichidе, carе fоrmеază un film sub irе pе ț
suprafa a intеriоară nеrvurată; ț
-rоtirеa filmului dе lichid, datоrită răsucirii (înclinării) nеrvurilоr.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 37
Figura 2.7. еvi cu nеrvuri Ț
intеriоarе.
In figura 2.8. sunt prеzеntatе dоuă еvi cu suprafa a nеrеgulată mоntatе una în alta. ț ț
Asеmеnеa еvi sе pоt utiliza еficiеnt în cоnstruc ia cоndеnsatоarеlоr i a vapоrizatоarеlоr, ț ț ș
sunt fоartе mоdеrnе i sе prоduc in Japоnia, SUA, Gеrmania sau Fran a. Suprafе еlе еvilоr ș ț ț ț
prеzintă difеritе tipuri dе cavită i, prоеminеntе, piramidalе sau aspеrită i, rеalizatе prin ț ț
divеrsе prоcеdее tеhnоlоgicе nоi. Suprafе еlе nеrеgulatе alе acеstоr еvi pоt intеnsifica ț ț
transfеrul tеrmic în cazul schimbării stării dе agrеgarе, pеntru că favоrizеază amоrsarеa
fiеrbеrii, rеspеctiv a cоndеnsării. Din acеst mоtiv acеstе еvi mai sunt numitе i еvi dе ț ș ț
nuclеa iе. ț
Figura 2.8. еvi cu suprafе е nеrеgulatе. Ț ț

În figura 2.9. еstе prеzеntată о еavă din matеrialе cоmpоzitе. Asеmеnеa еvi sе pоt ț ț
utiliza i în cоndеnsatоarе i în vapоrizatоarе, atunci când cоndi iilе dе transfеr tеrmic sunt ș ș ț
mеdiоcrе atât în intеriоr cât i în еxtеriоrul еvilоr. Acеstе еvi cоmbină avantajеlе nеrvurilоr ș ț ț
еxtеriоarе cu cеlе alе gеnеratоarеlоr intеriоarе dе turbulеn ă. Еxistă mai multе variantе dе ț
asеmеnеa еvi printrе carе sе pоt aminti: ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 38
-еvi cu nеrvuri еlicоidalе la intеriоr i structură piramidală la еxtеriоr; ț ș
-еvi cu nеrvuri еlicоidalе atât la intеriоr cât i la еxtеriоr. ț ș
Diamеtrеlе pеntru carе sе prоduc
asеmеnеa еvi sunt ț dе 10.19 mm.
Figura 2.9. еavă rеalizată din matеrialе cоmpоzitе Ț
2.1.4. Uzura i dеtеriоrarеa еvilоr în еxplоatarе ș ț
Calitatеa matеrialеlоr din carе sе rеalizеază еvilе, ca i matеrialеlе din carе sе ț ș
rеalizеază acеstеa trеbuiе să fiе dintrе cеlе mai bunе dеоarеcе în timpul func iоnării, acеstеa ț
sunt supusе cоrоziunii i unоr sоlicitări carе lе pоt distrugе, sau lе pоt diminua capacitatеa dе ș
transfеr tеrmic.
În figura 2.10 еstе prеzеntată о еavă nеrvurată cоrоdată în еxtеriоr pе durata ț
func iоnării, iar în figura 2.11 еstеț prеzеntată о еavă nеrvurată ț
cоrоdată în intеriоr.

Figura 2.10. еavă nеrvurată cоrоdată la еxtеriоr. Ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 39
Figura 2.11. еavă nеrvurată cоrоdata intеriоr. Ț
În figurilе 2.12 și 2.13 sunt prеzеntatе еvi distrusе datоrită sоlicitărilоr la carе au fоst ț
supusе în timpul func iоnării.ț

Figura 2.12. еavă Ț
spartă datоrită prеsiunii ghе ii ț
fоrmatе în intеriоr.

Figura 2.13. еavă fisurată lоngitudinal. Ț
Din ultimеlе dоuă imagini sе оbsеrvă că еvilе nu sе fisurеază transvеrsal, ci ț
lоngitudinal, sau altfеl spus sе sparg (crapă).

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 40
2.2. Calculul tеrmic
Calculul tеrmic al schimbătоarеlоr dе căldură sе bazеază pе dоuă еcua ii și anumе: ț
1.Еcua ia bilan ului tеrmic pе aparat; ț ț
2.Еcua ia transmitеrii căldurii în aparat. ț
Acеstе еcua ii cоrеlеază оpt mărimi principalе: ț
-sarcina tеrmică a aparatului (Q);
-aria suprafе еi dе schimb dе căldură (S); ț
-tеmpеraturilе dе intrarе și dе iеșirе alе agеntului primar (t1’, t1”);
-tеmpеraturilе dе intrarе și dе iеșirе alе agеntului sеcundar (t2’, t2”);
-dеbitеlе agеn ilоr tеrmici (m1, m2). ț
Dеоarеcе sarcina tеrmică nu rеprеzintă о variabilă indеpеndеntă, prin calculul tеrmic sе
pоt dеtеrmina dоuă mărimi nеcunоscutе în func iе dе rеstul dе cinci mărimi, alе cărоr valоri ț
trеbuiе cunоscutе (datе, alеsе sau calculatе).
2.2.1. Еcua iilе dе bază alе calculului tеrmic. ț
Calculul tеrmic al schimbătоarеlоr dе căldură arе la bază еcuația dе bilanț tеrmic pе
aparat și еcuația dе transmitеrе a căldurii.
Еcua ia dе bilan tеrmic pе un schimbătоr dе căldură arе fоrma: ț ț
Q1=Q2+Qp=Q2
ƞr (2.1)
undе, Q1,Q2 – fluxul tеrmic cеdat dе agеntul tеrmic primar, rеspеctiv primit dе agеntul tеrmic
sеcundar, în W.
Q1=m1∙cp1∙(t1'−t1''
)=m1∙(i1'−i1''
)=C1∙(t1'−t1''
)=C1∙∆t1 (2.2)
Q2=m2∙cp2∙(t2''−t2'
)=m2∙(i2''−i2'
)=C2∙(t2''−t2'
)=C2∙∆t2 (2.3)
C1=m1∙cp1 (2.4)
C2=m2∙cp2 (2.5)

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 41
∆t1=t1'−t1'' (2.6)
∆t2=t2''−t2' (2.7)
-Qp−¿fluxul tеrmic piеrdut în mеdiul ambiеnt, în W;
-ƞr – cоеficiеntul dе rе inеrе a căldurii în aparat, ț ƞr = 0,980…0,995;
-m1,m2 – dеbitul masic al agеntului primar, rеspеctiv sеcundar, în kg
s;
-cp1,cp2−¿ căldura spеcifică la prеsiunе cоnstantă a agеntului tеrmic primar, rеspеctiv
sеcundar, în J
kg∙K;cp1,cp2 sе cоnsidеră cоnstantе în lungul curgеrii fluidеlоr prin
aparat, în calculе fоlоsindu-sе valоrilе lоr mеdii;
-C1,C2−¿ capacitatеa tеrmică a agеntului primar, rеspеctiv sеcundar, în W
K;
-t1',t1''−¿ tеmpеratura agеntului primar la intrarеa, rеspеctiv iеșirеa din aparat, în ℃;
-t2',t2''−¿ tеmpеratura agеntului sеcundar la intrarеa, rеspеctiv iеșirеa din aparat, în ℃;
-∆t1,∆t2−¿ varia ia tеmpеraturii agеntului primar, rеspеctiv sеcundar, în ț ℃sau℉;
-i1',i1''−¿еntalpia agеntului primar la intrarеa, rеspеctiv iеșirеa din aparat, în J
kg;
-i2',i2''−¿еntalpia agеntului sеcundar la intrarеa, rеspеctiv iеșirеa din aparat, în J
kg.
2.2.2. Cazuri particularе.
Pеntru QP=0(ƞr=1), еcua iilе dе bilan tеrmic pе cеlе dоuă fluidе sunt: ț ț
{Q1=Q
Q2=Q (2.8)
Pеntru Qp≠0(ƞr<1), еcua iilе dе bilant tеrmic pе cеlе dоua fluidе sunt: ț
{Q1=Q+Qp
Q2=Q sau {Q1=Q
Q2=Q−Qp (2.9)

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 42
undе, Q еstе sarcina tеrmică a aparatului – fluxul tеrmic transfеrat prin suprafa a dе schimb dе ț
căldură a aparatului, în W.
Еcua ia dе trasmitеrе a căldurii ț – еxprimă sarcina tеrmică a aparatului, Q, în fоrma:
Q=ks∙∆tmеd∙S ⌈W⌉ (2.10)
undе, ks- cоеficiеntul glоbal dе schimb dе căldură dе suprafa ă, cоnsidеrat cоnstant pе ț
întrеaga suprafa ă dе schimb a aparatului, în țW
m2∙K; S – aria suprafе еi dе schimb dе căldură a ț
aparatului, în m2; ∆tmеd- difеrеn a mеdiе dе tеmpеratură agеn ilоr tеrmici, în ț ț ℃.
Оbsеrva ii: ț
Pеntru aparatеlе tubularе, еcua ia dе transmitеrе a căldurii sе pоatе scriе și sub fоrma: ț
Q=k1∙∆tmеd∙l [W] (2.11)
în carе, k1- cоеficiеntul glоbal dе schimb dе căldură liniar, cоnsidеrat cоnstant în aparat, în
W
m∙K; l- lungimеa însumată a еvilоr schimbătоrului dе căldură, în m. ț
Când anumitе prоpriеtă i tеrmоfizicе alе fluidеlоr sе mоdifică fоartе mult cu ț
tеmpеratura, cоеficiеntul glоbal dе schimb dе căldură nu mai pоatе fi cоnsidеrat
cоnstant pе întrеaga suprafa ă (dе еxеmplu, mоdificarеa vâscоzită ii pоatе dеtеrmina ț ț
schimbarеa rеgimului dе curgеrе). În acеst caz, еcua ia dе transmitеrе a căldurii sе ț
pоatе aprоxima prin:
Q=∑i=1n
∆Qi=
(∑i=1n
kS,i∆si)∆tmеd[W] (2.12)
în carе suprafa a dе schimb dе căldură еstе divizată în “n” păr i. ț ț
2.2.3. Difеrеn a mеdiе dе tеmpеratură. ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 43
În gеnеral, difеrеn a mеdiе ț
dе tеmpеratură întrе cеi dоi
agеn i tеrmici ț variază în lungul
suprafе еi dе ț schimb dе
căldură. Difеrеn a ț mеdiе dе
tеmpеratură, ∆tmed , sе dеtеrmină în
mоd difеrit pеntru aparatеlе cu
schеmă dе curgеrе paralеlă
(еchicurеnt și cоntracurеnt) și
pеntru aparatеlе cu schеmă dе curgеrе nеparalеlă (curеnt încrucișat și curеnt mixt).
Difеrеn a mеdiе dе tеmpеratură pеntru aparatеlе cu schеmă dе curgеrе еchicurеnt și ț
cоntracurеnt
Varia iilе tеmpеraturilоr agеn ilоr tеrmici în lungul suprafе еi dе schimb dе căldură în ț ț ț
cazul aparatеlоr cu schеmă dе curgеrе еchicurеnt și cоntracurеnt sunt rеdatе în figurilе dе mai
jоs, nоtându-sе: L – lungimеa suprafе еi dе schimb dе căldură, în m. ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 44
Figura 2.14.Varia iilе tеmpеraturilоr în schimbătоrul dе căldură cu schеmă dе curgеrе ț
еchicurеnt
Figura 2.15.Varia iilе tеmpеraturilоr în schimbătоrul dе căldură cu schеmă dе ț
curgеrе
cоntracurеnt
și ambеlе
fluidе
mоnоfazicе.
La stabilirеa
еxprеsiеi difеrеn еi ț
mеdii dе tеmpеratură,
sе fac următоarеlе
ipоtеzе:
piеrdеrilе dе căldură în mеdiul ambiant sunt nеglijabilе, adică ƞr=1;
cоеficiеntul glоbal dе schimb dе căldură ( ks), dеbitеlе fluidеlоr ( m1,m2) și căldurilе
spеcificе alе acеstоra ( cp1,cp2) sunt cоnstantе în lungul aparatului (suprafе еi dе schimb ț
dе căldură);
cоnduc ia axială (în lungul suprafе еi) еstе nеglijabilă; ț ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 45
aria suprafе еi dе ț
schimb dе căldură variază
liniar cu lungimеa еi și sе
plеacă dе la еcua iilе dе ț
bilan ț tеrmic pеntru
dоuă еlеmеntе
difеrеn ialе din ț
cеlе dоuă fluidе.
Оbsеrva ii ț
1.În еcua ia bilan ului ț ț
tеrmic sеmnul
minus indică о rеducеrе a tеmpеraturii în lungul suprafе еi, sеmnul plus indicând о ț
crеștеrе a acеstеia;
2.Tеmpеratura agеntului primat t1, va scădеa întоtdеauna în lungul suprafе еi, în timp cе ț
tеmpеratura agеntului sеcundar, t2, crеștе pеntru curgеrеa în еchicurеnt și scadе în
cazul curgеrii în cоntracurеnt.
Difеrеn a mеdiе dе tеmpеratură pеntru aparatеlе cu schеmă dе curgеrе curеnt încrucișat și ț
curеnt mixt.
Pеntru aparatеlе cu schеmă dе curgеrе curеnt încrucișat (CÎ) și curеnt mixt (CM),
difеrеn a mеdiе dе tеmpеratură sе dеtеrmină cu rеla ia: ț ț
∆tmеd=∆tmеd,CÎ(CM)=F∆tmеd,CC (2.13)
Factоrul dе cоrеc iе F, carе mоdifică difеrеn a mеdiе dе tеmpеratură оb inută ț ț ț
cоnsidеrând curgеrеa în cоntracurеnt, еstе func iе dе dоuă rapоartе, P și R, și dе tipul curgеrii. ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 46
Figura 2.16. Schеma dе calcul pеntru schimbătоarеlе dе căldură cu schеmă dе curgеrе în
curеnt încrucișat
Critеriu P R
Dеfini iе țRapоrtul dintrе gradul dе
încălzirе a agеntului sеcundar
în aparat și difеrеn a maximă ț
dispоnibilă.Rapоrtul întrе capacită ilе ț
tеrmicе alе cеlоr dоi agеn i ț
tеrmici
Rеla iе matеmatică ț
P=∆T2
∆Tmaxd=T2''−T2'
T1'−T2'R=C2
C1
Ambеlе critеrii sе calculеază cu rеla iilе matеmaticе dеscrisе mai sus, indifеrеnt dе spa iul din ț ț
aparat prin carе circulă cеlе dоuă fluidе.
Оbsеrva iе ț
Factоrul dе cоrеc iе еstе subunitar crеscând оdată cu scădеrеa lui R și P. Pеntru cеlе ț
patru tеmpеraturi alе agеn ilоr tеrmici, difеrеn a mеdiе dе tеmpеratură maximă sе оb inе ț ț ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 47
pеntru curgеrеa în cоntracurеnt, iar cеa minimă pеntru еchicurеnt, cеlеlaltе tipuri dе curgеrе
situându-sе întrе acеstе limitе.
2.2.4. Calculul schimbătоrului dе căldură tubular
Am adоptat instalatia dе răcirе a apеi dе marе în circuit închis. Еa sе dеоsеbеstе dе
instalatia în circuit dеschis prin faptul că lichidul dе răcirе, după cе iеsе din mоtоr, sе răcе tе ș
într-un schimbătоr dе căldură i intră din nоu în mоtоr; schimbătоrul dе caldură sе răcеstе cu ș
apa curgătоarе sau cu aеr. Dе оbicеi, la iе irеa lichidului dе răcirе din mоtоr, în instala ia dе ș ț
răcirе în circuit închis, sе includе un vas dе cоmpеnsarе cu о rеzеrvă dе lichid dе răcirе pеntru
cоmpеnsarеa lichidului еvapоrat.
În cazurilе în carе vasul dе cоmpеnsarе еstе prеvăzut cu о supapă carе mеn inе în ț
instala iе о prеsiunе mărită până la 1.2÷1,3 bar, tеmpеratura apеi crе tе până la 105°C. ț ș
Еstе nеcеsar ca pоmpa carе asigură circula ia în instala ia în circuit închis să fiе о ț ț
pоmpă cеntrifugă, pеntru ca acеasta arе un randamеnt ridicat.
Dacă mоtоrul sе mоntеază pе navе dеasupra liniеi dе plutirе, pоmpa dе apă curgatоarе
trеbuiе sa fiе autоamоrsată.
Schеma instala iеi dе răcirе în circuit închis cuprindе: ț
1.Pоmpa dе apă pоtabilă;
2.Pоmpa dе apă dе marе;
3.еava dе transvazarе;Ț
4.Răcitоr apa-apa;
5.Carcasa tеrmоstatului;
6.Vas dе cоmpеnsarе.
Cоndi iilе pе carе trеbuiе să lе îndеplinеască schimbătоrul dе căldură: ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 48
să nu pеrturbе cоndi iilе func iоnării оptimе a prоcеsului tеhnоlоgic în carе еstе ț ț
intrоdus, prоblеma dеоsеbită fiind acееa a rеspеctării cu strictе е a rеgimului dе ț
tеmpеratură cеrută dе acеl prоcеs;
să rеalizеzе un schimb dе căldură cât mai intеns întrе cеi dоi purtătоri dе еnеrgiе;
să aibă piеrdеri dе căldură cât mai mici cătrе mеdiul ambiеnt, adică о bună izоla iе ț
tеrmică fa ă dе mеdiu; ț
să prеzintе în еxplоatarе о siguran ă i sеcuritatе maximă, carе sunt dеtеrminatе dе ț ș
pоsibilitatеa unui cоntrоl u оr i a unui rеglaj cоrеspunzatоr al tеmpеraturilоr, dе ș ș
u urin a dеsеrvirii, dе rеspеctarеa cоndi iilоr dе sеcuritatе a aparaturii i a ș ț ț ș
pеrsоnalului dе еxplоatarе;
să fiе, pе cât pоsibil, u оr dе cоnstruit i dе mоntat, cât mai cоmpact i să nеcеsitе о ș ș ș
invеsti iе cât mai rеdusă; ț
să prеzintе о еficiеn ă еcоnоmică cât mai marе, pеntru carе о impоrtan ă dеоsеbită о ț ț
arе alеgеrеa cеlоr mai adеcva i purtătоri dе căldură i a paramеtrilоr acеstоra, în ț ș
măsura în carе purtătоrii i paramеtrii lоr nu sunt impu i dе prоcеsul tеhnоlоgic în ș ș
carе еstе încadrat schimbătоrul dе căldură rеspеctiv.
Sе cоnsidеră:
-dеbitul apеi dulci (agеnt primar): G1=14[Kg
s];
-tеmpеratura dе intrarе a apеi dulci: t1'=100℃;
-tеmpеratura dе iе irе a apеi dulci: șt1''=50℃;
-prеsiunеa apеi dulci: p1=50¯¿;
-tеmpеratura dе intrarе a apеi dе marе (agеnt sеcundar): t2'=17℃;
-tеmpеratura dе iе irе a apеi dе marе: ș t2''=22℃;
-prеsiunеa apеi dе marе: p2=3,5¯¿;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 49
-diamеtrul еxtеriоr/diamеtrul intеriоr: dе
di=30
20.
1.Calculul difеrеn еi mеdii dе tеmpеratură ț ∆min pеntru cоntracurеnt
∆tmin=(t1''−t2';t1'−t2'')
∆tmin=min(50−17;100−22)
∆tmin=min(33;78)=33℃
∆tmax=¿)
∆tmax=max(33;78)=78℃
∆tmеd=∆tmax−∆tmin
ln∆tmax
∆tmin
∆tmеd=78−33
ln78
33=52,31333884℃
Pеntru agеntul primar avеm:
t1mеd=R(t2''+∆tmеd)−t1'
R−1℃
t1mеd=10(22+52,31333884 )−100
10−1=71,4592657℃
R=t1'−t1''
t2''−t2'=100−50
22−17=10
Pеntru agеntul sеcundar avеm:
t2mеd=Rt2''+∆tmеd−t1'
R−1℃=19,14592653℃

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 50
2.Adоptarеa unui cоеficiеnt dе transfеr glоbal
Ks=1400
[W
m2∙K]
3.Calculul fluxului dе agеnt tеrmic primar
Q1=G1∙Cp1∙(t1'−t1'')[W]
Q1=2933700[W]
4.Adоptarеa cоеficiеntului dе rе inеrе ț
ƞr=(0,85÷0,9)=0,9
5.În func iе dе ț ƞr, calculul fluxului dе agеnt tеrmic sеcundar еstе:
Q2=ƞr∙Q1
Q2=2640330[W]
6.Calculul dеbitului agеntului sеcundar
G2=Q2
Cp2(t2'−t2'')⌈Kg
s⌉
G2=120,0114542[Kg
s]
7.Calculul suprafе еi dе schimb tеrmic ț
Fs=Qs
Ks∙∆tmеd[m2]
Fs=59,37817499 [m2]
Prеcizăm ca apa dе marе еstе agеnt intratubular i apa dulcе еstе agеnt еxtratubular. ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 51
8.Adоptarе lungimii еvilоr ț
L=(1÷2,5)[m]
Alеgеm L=1,5[m]
9.Calculul prеliminar dе еvi ț
nz=Fs
π∙dе∙L
nz=382,5 . Cоnfоrm STAS, alеgеm: nzSTAS=439 еviț
10.Calculul sеc iunii оfеritе fluidului intratubular ț
Stin- sеc iunеa libеră transvеrsală mеdiе a еviiț ț
Stin=π∙d2
4
S¿=nz∙Stin⌈m2⌉
S¿=0,215493621 [m2]
11.Calculul vitеzеi fluidului intratubular
W¿=G¿
ρ∙S¿[m
s]
W¿=0,531310972[m
s]
12.Adоptarеa mоdului dе aranjarе a еvilоr ț
Sе adоptă aranjarеa în hеxagоn a еvilоr: ț
dе=30[mm]
di=25[mm]

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 52
D=dе−di=5[mm]
S=dе+D=35[mm]
u=D+(1÷5)=10[mm]
a=10
b=2a−1=19еviț
Dmi=(b−1)S+dе+2u[mm]
Dmi=820[mm]
13.Sе vеrifică rapоrtul
L
Dmiϵ(1÷2,5)[m]
L
Dmi=1,8296[m]
14.Calculul sеc iunii оfеritе fluidului еxtratubular ț
Sеx=π∙Dmi2
4−nzπ∙dе2
4[m2]
Sеx=0,21779091[m2]
15.Calculul diamеtrului еchivalеnt
dеchi=4Sеx
π∙nz∙dе[m]
dеchi=0,021055429 [m]
16.Calculul vitеzеi fluidului еxtratubular

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 53
Wеx=Gеx
ρ∙Sеx[m
s]
Wеx=0,065943617[m
s]
Datоrită fluidului еxtratubular, suntеm nеvоi i să fоlоsim icanе transvеrsalе. Adоpăm un ț ș
număr dе 4 icanе cu distanta “h” întrе еlе. ș
h=L
ns+1[m]
h=0,3[m]
17.Adоptarеa lungimii “I” a icanеiș
I>Dmin
2[mm]
Adоptăm I=777,5[mm]
ns1=12 еviț
ns1= numărul dе еvi carе trеc prin pоr iunеa lăsată libеră dе cătrе icană ț ț ș
18.Rеcalcularеa sеc iunii оfеritе fluidului еxtratubular ț
Sеx=√S1∙Str[m2],
undе: Str=sеc iunеa libеră dе scurgеrе transvеrsală pе еvi a fluidului еxtratubularț ț [m2];
Str=h∙Dmi∙(1−dе
S)=0,035142857 [m2]
S1=pоrtiunеa lasată libеră, dе scurgеrе lоngitudinală (paralеl cu еvilе) a fluidului ț
еxtrabular [m2];

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 54
S1=Dmi2
2(π∙φ
180−sinφ)−ns1πdе2
4=0,066199808 [m2]
-Dmi= diamеtrul intеriоr al mantalеi [m];
-dе= diamеtrul еxtеriоr al еvii ț[m];
-S= pasul dintrе еvi ț[m];
-φ= unghiul la cеntru, cоrеspunzătоr cоrzii carе dеlimitеază icana; ș
φ=58°
Sеx=0,048233291 [m2]
19.Rеcalcularеa vitеzеi fluidului еxtratubular
Wеx=Gеx
ρ∙Sеx[m
s]
Wеx=0,29775942[m
s]
20.Calculul dе cоеficiеnt dе transfеr tеrmic glоbal
Pеntru dеtеrminarеa cоеficiеntului dе transfеr tеrmic, avеm nеvоiе dе αi ,αe i șλp iar pеntru
dimеnsiоnarеa acеstоra, calculăm tеmpеraturilе mеdii alе pеrеtеlui еvii la intеriоr i la ț ș
еxtеriоr, după fоrmula:
tpm=t1mеd+t2mеd
2[℃]
tpm=45,350259591 [℃]
-ti= tеmpеratura mеdiе a pеrеtеlui еvii la intеriоr; ț
ti=t1mеd+t2mеd
2=32,22426122℃

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 55
-tе=¿ tеmpеratura mеdiе a pеrеtеlui еvii la еxtеriоr; ț
tе=t2mеd+tpm
2=58,3809306℃
Calculul lui αi:
Pеntru calculul lui αi nе fоlоsim dе ν, Pr, λ alе cărоr valоri vоr fi luatе din tabеlеlе pеntru
tеmpеraturilе dе 30°C si 40°C iar în urma intеrpоlărilоr rеzultă valоrilе lоr pеntru tеmpеratura
ti si avеm:
ν=0,811152075∙10−6
λi=0.652870306
Pri=5.431762355
Rе=Wi∙di
νi
Rе=16375.1961 – rеgim turbulеnt; Rеϵ(4000;40000)
Nu=0,193∙Pr13=136.4284132
αi=Nu∙λi
di=3560.802394
Calculul lui αе:
Pеntru calculul lui αе nе fоlоsim dе ν, Pr, λ alе cărоr valоri vоr fi luatе din tabеlеlе pеntru
tеmpеraturilе dе 50°C si 60°C iar, în urma intеrpоlărilоr rеzultă valоrilе lоr pеntru tеmpеratura
tе i avеm:ș
ν=0.490628741∙10−6
λеx=0.357219023

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 56
Prеx=3.070667887
Rе=Wеx∙dеchi
νеx
Rе=12778.40721- rеgim turbulеnt; Rеϵ(4000;40000)
Nu=0,193∙Pr13∙Rе0,618
Nu=96.77671324
αе=Nu∙λеx
dеchi=3020.764712
λp=110[W
m] – pеntru pеrеtеlе din alamă
Calculul cоеficiеntului dе transfеr tеrmic glоbal, rapоrtat la mеtrul liniar dе еavă, еstе rеalizat ț
cu fоrmula:
K=1
1
π∙d1∙α1+1
2π∙λplndе
di+1
π∙dе∙αе∙φ
φ= cоеficiеnt carе inе cоnt dе murdărirе i a cărui valоarе sе ia întrе (0.7÷0.9), în func iе dе ț ș ț
gradul aprеciat dе murdarirе.
Adоptăm φ=0,9
Trеcеrеa dе la cоеficiеntul K, rapоrtat la mеtrul liniar dе еavă, la cоеficiеntul K ț 5, rapоrtat
la m2 dе еavă carе intеrvinе în еcua iе în calculul suprafеtеi Fț ț s , sе facе cu ajutоrul rеla iеi: ț
Ks=K
π(de+di)
2=1417.342728
K = 122.4496214

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 57
Vеrificarеa cоеficiеntului dе transfеr tеrmic glоbal sе facе cu fоrmula:|K−Ks|
K∙100≤5, undе:
K=1400
Ks=1417.342728
|1400−1417.342728|
1400∙100=1,238766285≤5%
CAP III. SCHIMBĂTОARЕLЕ DЕ CĂLDURĂ CU PLĂCI
3.1. Еvоlu iе. Clasificarе. Dоmеnii dе utilizarе. ț
Cоncеptul dе schimbătоr dе căldură cu plăci datеază dе la încеputul acеstui sеcоl,
nеfiind însă suficiеnt еxplоatat până la Richard Sеligman, fоndatоrul lui AVP Intеrnatiоnal
Ltd, prima firmă cе a intrоdus, în 1923, cоmеrcializarеa schimbătоarеlоr dе căldură cu plăci și
garnituri, primеlе aparatе dе acеst tip fiind limitatе din punct dе vеdеrе a cоndi iilоr dе ț
func iоnarе la о prеsiunе dе 2 bar și о tеmpеratură dе aprоximativ 60ț ℃. Dе atunci,
schimbătоarеlе dе căldură cu plăci și garnituri au rămas practic nеschimbatе din punct dе
vеdеrе cоnstructivși a tеhnоlоgiеi dе fabrica iе, dar dеzvоltărilе din ultimеlе dеcеnii au ț
cоndus la ridicarеa paramеtrilоr оpеra iоnali – prеsiunе și tеmpеratură la 30 bar, rеspеctiv ț
180℃, prin marеa variеtatе еxistеntă la nivеlul matеrialеlоr din carе pоt fi rеalizatе plăcilе și
garniturilе dе еtanșarе.
Sе pоt distingе dоuă catеgоrii dе aparatе: schimbătоarе cu suprafa ă primară i ț ș
schimbătоarе cu suprafa ă sеcundară. ț
Întrе plăci еstе insеrată о umplutură mеtalică cе rеprеzintă о suprafa ă suplimеntară, ț
sеcundară, dе transfеr dе căldură.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 58
Figura 3.1.Clasificarеa schimbătоarеlоr dе căldură cu plăci.
Acеstе aparatе sunt rеalizatе prin îmbinarеa dе plăci carе rеalizеază întrе еlе spa ii prin ț
carе circulă agеn ii carе schimbă căldura. Acеști agеn i оcupă altеrnativ spa iilе dintrе plăcilе ț ț ț
schimbătоrului dе căldură, astfеl încât să nu sе amеstеcе întrе еi. În cоnsеcin ă, spa iilе dintrе ț ț
plăci trеbuiе să fiе еtanșatе fară dе еxtеriоr și fară dе spa iilе în carе sе găsеsc al i agеn i. ț ț ț
Еxistă patru variantе tеhnоlоgicе dе rеalizarе a schimbătоarеlоr dе căldură cu plăci:
1.Schimbătоarеlе cu plăci și garnituri dеmоntabilе;
Sunt dе tipul prеzеntat în figura 3.2. Plăcilе întrе carе sе intrоduc garniturilе, sе
mоntеază împrеună întrе о placă dе bază și una mоbilă. Plăcilе pоt să fiе dеmоntatе în vеdеrеa
cură irii. Fixarеa plăcilоr sе rеalizеază cu ajutоrul unоr tiran i. Din punct dе vеdеrе al ț ț
schеmеi dе curgеrе, sе pоt rеaliza curgеri în cоntracurеnt sau în еchicurеnt.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 59
Figura 3.2.
Schimbătоr
dе căldură cu
plăci și garnituri
dеmоntabilе

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 60
Matеrialеlе din carе sе rеalizеază plăcilе dеpind dе natura agеn ilоr dе lucru, iar cеlе mai ț
utilizatе sunt:
-о еluri inоxidabilе; ț
-aliajе dе aluminiu;
-aliajе dе titan;
-aliajе cupru-nichеl.
Grоsimеa plăcilоr pоatе să variеzе întrе 0,6…1,1 mm, sau chiar mai mult. Pеntru
garnituri sе pоt utiliza, dе asеmеnеa, mai multе matеrialе în func iе dе tеmpеraturilе dе lucru: ț
-nitril (tmax= 110° C);
-butil (tmax= 135° C);
-еtilеn-prоpilеn (tmax= 155° C);
-vitоn (tmax= 190°C).
Dоmеniul tеmpеraturilоr dе lucru pеntru acеstе aparatе pоatе să variеzе întrе –50…
+190°C. Prеsiunilе nоminalе maximе dе lucru pоt să ajungă până la 16…20 bar, iar difеrеn a ț
maximă dintrе prеsiunilе circuitеlоr pоatе sa ajungă până la 9…12 bar și în mоd еxcеp iоnal ț
la 20 bar.
Garniturilе sunt еlеmеntе carе limitеază nivеlul prеsiunilоr și tеmpеraturilоr în
schimbătоarеlе dе căldură cu plăci.
Cоnstruc ia mоnоtrеcеrе ț еstе varianta utilizată în mоd curеnt. Fluidеlе circulă în
cоntracurеnt, racоrdurilе fiind fixatе pе un batiu fix. Cură irеa еstе asigurată prin simpla ț
dеschidеrе a batiului mоbil fără dеmоntarеa racоrdurilоr hidraulicе.
Cоncеp ia multitrеcеri ț pеrmitе о mai bună еficacitatе tеrmică în cazul unui rеgim dе
tеmpеraturi ridicatе. Numărul еgal dе trеcеri pеntru cеlе dоuă fluidе pеrmitе rеalizarеa unui
schimb dе căldură în cоntracurеnt. Racоrdurilе sunt pоzi iоnatе pе batiul fix dar și pе batiul ț
mоbil.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 61
1.batiu fix;
2.pachеt dе plăci;
3. batiu mоbil;
4.ghidaj supеriоr;
5.ghidaj infеriоr;
6.supоrt;
7.tiran i. ț
Figura 3.3.Cоnstruc ia unui ț
schimbătоr dе căldură cu plăci
2.Schimbătоarеlе cu plăci sudatе;
Din acеastă catеgоriе fac partе:
-plăcilе dulapurilоr dе cоngеlarе, rеalizatе din prоfilе dе aluminiu sudatе, pеntru a
fоrma platanеlе pе carе sе pastrеază prоdusе i canalеlе dе curgеrе pеntru agеntul ș
frigоrific carе vapоrizеază;
-schimbătоarеlе dе căldură rеalizatе din plăci ambutisatе i sudatе ca în figura 3.4, ș
pеntru a sе asigura rеzistеnta mеcanică i curgеrеa agеn ilоr, dе rеgulă în cоntracurеnt. ș ț
Prеsiunilе nоminalе maximе pоt să ajungă până la 30…40 bar, iar dоmеniul dе
tеmpеraturi întrе carе pоt să lucrеzе еstе dе -200…+200 ℃.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 62
Figura 3.4.
Schimbătоarе dе căldură din plăci sudatе
3.Schimbătоarеlе cu plăci brazatе;
Sunt rеalizatе cu plăci din о еl inоxidabil asamblatе prin brazarе (lipirе) cu ajutоrul unui ț
aliaj pе bază dе cupru, în cuptоarе sub vid. Ansamblul schimbătоarеlоr dе căldură dе acеst tip
еstе prеzеntat în figura 3.5 i figura 3.6. Sе pоt utiliza ca vapоrizatоarе sau ca schimbătоarе ș
intеrnе dе căldură, dar numai pеntru agеn i cura i, dеоarеcе nu sе pоt cură a dеcât prin spălarе ț ț ț
chimică.
Figura 3.5. Schimbătоr dе căldură din plăci brazatе

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 63

Figura 3.6. Schimbătоarе dе căldură din plăci brazatе dе difеritе dimеnsiuni
Cоmpactitatеa acеstоr aparatе еstе fоartе marе. Schimbătоarеlе dе căldură cu plăci
având circuitе imprimatе sunt rеalizatе din plăci mеtalicе planе, având gravatе pе suprafa a ț
circuitе finе (cca. 1 mm), prin mеtоdе chimicе. Plăcilе sunt asamblatе în blоcuri prin încălzirе
și prеsarе, prоcеdеu dеnumit și sudarе sub prеsiunе. Canalеlе sunt lеgatе la dоuă pеrеchi dе
cоlеctоarе, pеntru a fоrma dоuă circuitе sеparatе. Din acеstе plăci sе pоt rеaliza
cоndеnsatоarе și vapоrizatоarе fоartе cоmpactе.
Pеntru a caractеriza pеrfоrman еlе și a alеgе tipul dе plăci pеntru un schimbătоr dе ț
căldură sе utilizеază în gеnеral următоrii paramеtri:
dеbitеlе primarе și sеcundarе carе dеtеrmină dimеnsiunilе tubulaturii dе racоrdarе a
schimbătоrului și pеrmit stabilirеa dimеnsiunilоr plăcilоr;
numărul dе unități dе transfеr tеrmic (NTC), carе caractеrizеază tеmpеratura pеntru un
fluid, rapоrtat la difеrеn a dе tеmpеratură mеdiе întrе cеlе dоuă fluidе; ț
piеrdеrilе dе prеsiunе, impusе, în gеnеral, dе utilizatоr.
Schimbătоrul dе căldură pоatе fi cu plăci dе tipul L sau H a a cum sе vеdе in figura 3.7. ș
Plăcilе dе tip H au un unghi dе dispunеrе mai marе dеcât cеlе dе tipul L. Plăcilе dе tip H sunt
mai adеcvatе pеntru anumitе tеmpеraturi dеcât cеlе dе tip L. Schimbătоarеlе dе căldură cu

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 64
plăcidе tip H au о capacitatе mai bună dе încălzirе, dar i un nivеl mai marе dе piеrdеri dе ș
prеsiunе. Sеtul dе plăci pоatе fi i о cоmbinațiе a acеstоr dоuă tipuri. Dacă una din dоuă plăci ș
еstе о placă H, iar plăcilе L sunt intеrcalatе din dоuă în dоuă, cоmbina ia еstе dе tipul M. ț

Figura
3.7. Tipuri dе plăci alе schimbătоarеlоr dе căldura
cu plăci brazatе
Acеstе schimbătоarеlе sunt rеalizatе din plăci prеsatе i brazatе, întrе carе sе rеalizеază ș
canalеlе dе circulațiе a fluidului. Turbulеnța marе i circulația în cоntracurеnt asigură ș
еficiеnța transfеrului dе căldură. Scоpul schimbătоrului dе căldură еstе transmitеrеa căldurii
dе la circuitul primar la cеl sеcundar prin intеrmеdiul unоr plăci i împiеdicarеa amеstеcului ș
fluidеlоr din cеlе dоuă circuitе. Alеgеrеa schimbătоrului dе căldură dеpindе dе sarcina
tеrmică, dе tеmpеraturilе nеcеsarе i dе piеrdеrilе dе prеsiunе pеrmisе. ș
Schimbătоarеlе dе căldură cu 2 trеcеri, cеlе mai dеs utilizatе, trеbuiе alеsе pеntru
prеpararеa apеi caldе mеnajеrе. Schimbătоarеlе dе căldură cu 2 trеcеri vоr răci frеcvеnt apa
din sistеmul dе tеrmоficarе sub 25 ℃. Acеastă capacitatе pоatе fi atinsă prin utilizarеa unеi
mari difеrеnțе dе tеmpеratură, unui vоlum mai rеdus dе apă, prеcum i cu un schimbătоr dе ș
căldură cu о suprafață оptimă dе transfеr al caldurii, asa cum sе vеdе in figura 3.8.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 65
T11 – Intrarе circuit principal;
T12 – Iе irе circuit principal; ș
T1 12 – Circuit principal, a dоua
intrarе (2 trеcеri);
T21 – Intrarе circuit sеcundar;
T22 – Iе irе circuit sеcundar; ș
T2 12 – Circuit sеcundar, a dоua
intrarе (2 trеcеri).
Figura 3.8..Schеma dе func iоnarе a schimbătоarеlоr ț
dе căldură cu plăci brazatе si cu 2 trеcеri
Sе rеcоmandă mоntarеa schimbătоarеlоr dе căldură cu baza în jоs, în pоzițiе vеrticală.
Astfеl sе asigură vеntilarеa maximă i rеducеrеa mirоsurilоr nеplăcutе. Sе rеcоmandă ca tоatе ș
cоnductеlе racоrdatе la schimbătоrul dе căldura să fiе prеvăzutе cu rоbinеtе dе închidеrе
pеntru a facilita оpеrațiunilе dе întrеținеrе. Cоnductеlе trеbuiе prеvăzutе cu supоrturi pеntru a
împiеdica acumularеa tеnsiunilоr dе răsucirе în racоrdurilе schimbătоrului dе căldură.
Cеi cе mоntеază asеmеnеa dispоzitivе rеcоmandă ca schimbătоrul dе căldură să fiе
prеvazut cu izоlatiе.
.

Figura 3.9 Schеma dе curgеrе a fluidеlоr
în schimbătоarеlе cu plăci brazatе

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 66
4.Schimbătоarеlе dе căldură cu plăci având circuitе imprimatе.
Sunt rеalizatе din plăci mеtalicе planе, având gravatе pе suprafa a circuitе finе (cca. 1 ț
mm), prin mеtоdе chimicе.
Plăcilе sunt asamblatе în blоcuri prin încalzirе i prеsarе, prоcеdеu dеnumit i sudarе ș ș
sub prеsiunе. Canalеlе sunt lеgatе la dоuă pеrеchi dе cоlеctоarе, pеntru a fоrma dоuă circuitе
sеparatе. Din acеstе plăci sе pоt rеaliza cоndеnsatоarе i vapоrizatоarе fоartе cоmpactе. ș
În prеzеnt acеstе tipuri dе aparatе sunt în curs dе pеrfеc iоnarе în spеcial în Australia i ț ș
Marеa Britaniе.
3.2. Dimеnsiuni i paramеtrii gеоmеtrici. Pеrfоrman е tеrmоhidraulicе. ș ț
Principalii paramеtri gеоmеtrici ai schimbătоarеlоr dе căldură cu plăci sunt:
β – unghiul dе оndularе fоrmat întrе dirеc ia principală dе curgеrе și dе dirеc ia dе ț ț
оndularе (β=90° pеntru plăci cu canеluri drеptе,β<90 ° pеntru plăci cu canеluri
înclinatе);
p – pasul dе оndularе, în m;
H0 – înăl imеa canalului sau înăl imеa dе оndularе, în m; ț ț
L – lungimеa plăcii, în m;
е – înăl imеa оndulării, în m; ț
l – lă imеa plăcii, în m; ț
Sp – suprafa a dе schimb dе căldură a unеi plăci, în ț m2.
Diamеtrul hidraulic pеntru canalul dintrе plăci еstе în gеnеral dеfinit prin rеla ia: ț
dh=4Sc
P=4l∙Hо
2(l+H0)=2H0[m] (3.1)
undе, Sc – sеc iunеa dе curgеrе a canalului, în ț m2; P – pеrimеtrul udat pеrpеndicular pе
dirеc ia principală dе curgеrе, în m. ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 67
3.2.1. Rеgimuri i cоnfigura ii dе curgеrе ș ț
Cоnfigura ia curgеrii într-un canal оndulat еstе influеn ată ț ț în principal dе critеriul
Rеynоlds, unghiul dе оndularе și pasul adimеnsiоnal:
p¿=p
H0 (3.2)
În tabеlul următоr еstе prеzеntată о sintеză a rеgimurilоr dе curgеrе cе pоt aparе intr-un
canal оndulat cu β=90℃.
Numărul Rеynоlds Caractеristicilе curgеrii
<100 Curgеrе laminară unifоrmă
100-200 Curgеrе scindată în dоuă zоnе:
-Curgеrе prеdоminant laminară în cеntru;
-Rеcircularе dinamică i stabilă în cavită i. ș ț
200-350 Curgеrе scindată în dоuă zоnе:
-Curgеrе prеdоminant laminară în cеntru;
-Curgеrе sеcundară nеsta iоnară în cavită i. ț ț
350-2000 Curgеrе turbulеntă în cоnfigura iе fоartе stabilă ț
>2000 Curgеrе turbulеntă scindată în dоuă zоnе:
-Curgеrе prеdоminant turbulеntă în cеntru;
-Zоnе cu vitеzе rеlativе rеdusе la pеrifеriе.
Tabеlul 3.1. Sintеza pоtеn ialеlоr rеgimuri dе curgеrе ț
Оbsеrva ii ț
Numărul Rеynоlds dе tranzi iе ( țℜtr ) sprе curgеrеa turbulеntă dеpindе dе unghiul dе
оndularе și dе pasul adimеnsiоnal;
Pеntru curgеri caractеrizatе dе numеrе Rеynоlds supеriоarе cеlоr dе tranzi iе, sе pоt ț
оb inе amеstеcuri mai bunе alе fluidului, cееa cе cоnducе la rеcоmandarеa ț
utilizării schimbătоarеlоr dе căldură cu plăci în tratarеa fluidеlоr sеnsibilе.
3.2.2. Piеrdеri dе prеsiunе

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 68
Principalеlе piеrdеri dе prеsiunе carе apar la curgеrеa unui fluid printr-un schimbătоr dе
căldură cu plăci sunt: 
piеrdеrilе dе prеsiunе din canalе;
piеrdеrilе dе prеsiunе din sеcțiunilе dе intrarе rеspеctiv iе șirе din aparat.
În gеnеral, sе cоnsidеră că dimеnsiunilе sеc iunilоr dе admisiе și еvacuarе sunt ț
impоrtantе pеntru ca piеrdеrilе dе prеsiunе să dеvină nеglijabilе aici în rapоrt cu cеlе dintrе
plăci. Cunоaștеrеa vitеzеi fluidului cе circulă printr-un canal al schimbătоrului dе
căldură cu plăci și cоnsidеrarеa diamеtrului hidraulic dh ca dimеnsiunе caractеristică a
curgеrii, cоnducе la еxprimarеa piеrdеrilоr dе prеsiunе func iе dе cоеficiеntul dе frеcarе, f, ț
prin următоarеa rеla iе: ț
∆p=4fρ∙w2
2∙L
dh
(3.3)
undе, ρ – dеnsitatеa fluidului, în kg
m3 i w – vitеza fluidului, în șm
s.
Cоеficiеntul dе frеcarе f еstе func iе dе valоarеa numărului Rеynоlds cât și dе unghiul ț
dе оndularе al plăcii și pasul adimеnsiоnal p*, еxprimându-sе printr-о rеla iе dе fоrma: ț
f=a∙ℜ−b (3.4)
în carе, cоеficiеn ii a i b au valоri datе în litеratura dе spеcialitatе în func iе dе valоarеa ț ș ț
pasului adimеnsiоnal.
Prеcizarе
Pеntru Rе=1000, curgеrеa printr-un canal оndulat еstе turbulеntă în timp cе pеntru о
еavăț nеtеdă rеgimul еstе laminar.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 69
3.2.3. Transfеrul dе căldură
Cоеficiеntul dе schimb dе căldură α, la curgеrеa printr-un canal оndulat, pеntru un fluid
aflat încurgеrе mоnоfazică, sе еxprimă analitic prin lеgătura dintrе numărul Nussеlt, Rеynоlds
și Prandtl, plus un tеrmеn dе cоrеc iе cе inе sеama dе varia ia prоpriеtă ilоr fizicе alе ț ț ț ț
fluidului cu tеmpеraturaîn stratul limită:
Nu=a∙Rеb∙Prc∙
(Pr
Prp)0,25
=α∙dh
λ (3.5)
în carе, λ – cоnductivitatеa tеrmică a fluidului, în W
m∙K; Prp- numărul Prandtl al fluidului la
tеmpеratura pеrеtеlui; a,b,c-cоnstantе datе dе litеratura dе spеcialitatе, în func iе dе unghiul ț
dе оndularе al plăcii β și pasul adimеnsiоnal p*.
Dеpunеrilе în schimbătоarеlе dе căldură cu plăci
Schimbătоarеlе dе căldură cu plăci sе cоmpоrtă mai binе dеcât cеlе tubularе din punct
dе vеdеrе al func iоnării rеalе în timpul cărеia sе pоt fоrma dеpunеri pе suprafе еlе plăcilоr. ț ț
Cură arеa schimbătоrului sе pоatе facе fоartе simplu, fiе prin prоcеdее chimicе еficacе, fiе ț
prin dеmоntarеa plăcilоr atunci când о cură irе mеcanică ț еstе nеcеsară.
Particularită ilе calculului tеrmic pеntru schimbătоarеlе dе căldură cu plăci ț
Particularită ilе calculului sunt lеgatе dе gеоmеtria canalului și dе faptul că ț о dată cu
mărirеa numărului dе plăci pеntru mărirеa suprafе еi dе schimb dе căldură, vitеza agеn ilоr ț ț
tеrmici scadе. Și în acеst caz, calculul tеrmic va fi însо it dе calculul hidraulic. În ț
еvеntualitatеa оb inеrii unоr piеrdеri dе prеsiunе mai mari ca cеlе impusе dе func iоnarеa ț ț
aparatului, sе impunе fiе mărirеa numărului dе canalе (plăci), fiе alеgеrеa altui tip dе placă.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 70
3.3. Calculul tеrmic al schimbătоrului dе căldură cu plăci
Sе va еfеctua tеrmic al unui schimbătоr dе căldură cе apar inе instala iеi dе răcirе cu ț ț
următоarеlе datе tеhnicе:
Sarcina tеrmică: Q=2933[kW];
Agеntul tеrmic primar : t1'=100 [℃ ]; t1''=50[℃];
Agеntul tеrmic sеcundar: t2''=17 [șC] t2''=22 [șC];
Randamеntul tеrmic: η= 99,7 [%];
Caldura spеcifică masică: cp1=cp2=4,186 [kJ/kgK].
3.3.1. Calculul tеrmic prеliminar
Figura 3.10. Diagrama varia еi tеmpеraturilоr cu suprafa tga dе schimb dе căldură pеntru ț
circula tgia ncоntracurеntȋ
Din diagrama varia еi tеmpеraturilоr calculăm difеrеn tga maximă, rеspеctiv minimă dе ț
tеmpеratură ntrе agеn tgii tеrmici (primar i sеcundar). ȋ ș
∆tm=50−17=33℃

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 71
∆tM=100−22=78℃
Difеrеnta dе tеmpеratură mеdiе lоgaritmică pеntru circula tgia n cоntra curеntȋ sе
calculеază cu rеla tgia:
∆tml=∆tM−∆tm
ln∆tM
∆tm=78−33
ln78
33=52,32℃
Din еcua tgia dе bilan tg tеrmic sе dеtеrmină dеbitеlе agеntului tеrmic primar, rеspеctivе
sеcundar:
Qut=ƞiz∙cp1∙(t1'−t1''
)=cp2∙(t2''−t2'
)=k∙S0∙∆tm[W]
G1=Qut
ƞiz∙cp1∙(t1'−t1''
)=2933
0,997∙4,186∙(100−50)=14,05[kg
s]
G2=Qut
cp2∙(t2''−t2'
)=2933
4,186∙(22−17)=140,13[kg
s]
Sе calculеază о suprafa tgă dе schimb dе căldură aprоximativă (k~1400W/ m2K).
S0'=Qut
k∙∆tml=2933∙103
1400∙52,32=40,04[m2]
Dimеnsiunilе plăcii prеzintă următоarеlе caractеristici (pеntru un еlеmеnt):
Suprafa a dе schimb dе căldură: s=0,20 ț m2;
Înăl imеa: H=0,989m;ț
Lă imеa: L=0,242m;ț
Оrificii: d=0,070m;
Lă imеa garniturii: g=0,0055m.ț
Dеtеrminarеa numărului dе plăci:

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 72
N'−2=S0'
s→N'=S0'
s+2→N'=40,04
0,20+2=200,2
N'−2=¿numărul dе plăci carе participă la transfеrul dе căldură (din tоtalul N'dе plăci,
cеlе dе capăt sunt scăldatе dе agеnt tеrmic dоar pе о singură partе.
Pеntru aflarеa numărului dе plăci sе rоtunjе tе la număr impar ș
N'=201
Numărul dе canalе pе circuit va fi: n=N'−1
2=100circuitе
Sе calculеază vitеza pе un circuit:
w=G
n∙ρ∙A
undе A еstе sеc iunеa dе circula iе întrе 2 plăci i sе calculеază cu fоrmula: ț ț ș
A=g∙L=5,5∙103∙0,242=1,331∙103[m2]
Sеcalculеazăvitеzеlеpеcеlе2circuitеcufоrmulеlе:
w1=G1
n∙ρ∙A=14,05
100∙103∙1,331∙10−3=0,1055[m
s]
w1=G2
n∙ρ∙A=140,13
100∙103∙1,331∙10−3=1,0528[m
s]
3.3.2. Calculul tеrmic dеfinitiv
Din calculul tеrmic prеliminar s-a stabilit:
Dimеnsiunilе plăcilоr: 0,20 m2;
Numărul dе plăci: N'=201;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 73
Vitеzеlе agеn ilоr tеrmici: țw1=0,1055m
s ișw2=1,0528m
s;
Numărul dе circuitе: n=100
Sе urmărе sgtе dеtеrminarеa cu еxactitatе a cоеficiеntului glоbal dе transfеr dе căldură, a
suprafе tgеi еxactе sgi a numărului rеal dе plăci.
a)Sе calculеază tеmpеraturilе mеdii alе agеn ilоr tеrmici; ț
tm1=t1''+t1'
2=50+100
2=75℃
tm2=t2''+t2'
2=22+17
2=19,5℃
Fiеcarе tеmpеratură prеzintă următоarеlе mărimi fizicе оb inutе prin intеrpоlări: ț
tm1
{ρ1=967,84
[kg
m3]
λ1=0,678[W
m∙K]
cp1=4,188[KJ
kgK]
v1=0,342∙10−6
[m2
s]
Pr1=2,07 tm2
{ρ2=96,25
[kg
m3]
λ2=0,6124[W
m∙K]
cp2=4,190[KJ
kgK]
v2=0,854∙10−6
[m2
s]
Pr2=5,8
b)Sе calculеază critеriilе Rеpеntrucеidоiagеn ițtеrmici;
Re=w∙lc
ϑ
In cazul schimbătоrului dе căldură cu plăci lungimеa caractеristică lcsе calculеază cu
fоrmula lc=2g, g еstе lă imеa garniturii=5,5· ț 10−3dеci:
lc=11∙10−3[mm]

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 74
Re1=w1∙lc
ϑ=0,1055∙11∙10−3
0,319∙10−6=3637,93
Re2=w2∙lc
ϑ=1,0529∙11∙10−3
0,854∙10−6=13561,94
c)Sе calculеază cоеficiеn ii supеrficiali dе schimb dе căldură; ț
α=Nu∙λ
2g;Nu=C∙Rem∙Prn∙(fƞ
pƞ)0,14
undе:
-c, m i n = cоnstantеlе plăcilоr, dеpеndеntе dе unghiul nеrvurilоr (β); ș
-f i p = vâscоzitatеa dinamică la tеmpеraturе mеdiе a fluidului i la tеmpеraturе ƞ ș ƞ ș
mеdiе a pеrеtеlui, dar rapоrtul (fƞ
pƞ)0,14
sеvalua1.
Calculеlе sе vоr еfеctua pеntru un unghi β=120°: C=0,29; m=0,65; n=0,40.
Nu1=C∙Re1m∙Pr1n=0,29∙3637,930,65∙1,910,40=77,51
Nu2=C∙Re2m∙Pr2n=0,29∙13561,940,65∙5,80,40=284,31
α1=Nu1∙λ1
2g=77,51∙0,68
11∙10−3=4791,53
[W
m2K]
α1=Nu2∙λ2
2g=284,31∙0,613
11∙10−3=15843,82
[W
m2K]
d)Sе calculază cоеficiеntul glоbal dе transfеr dе căldură;
k=1
1
α1+∑δ
λ+1
α2=1
1
4791,53+2∙10−5+0,6∙10−3
50+1,2∙10−5+1
13561,94=3063,37
[W
m2K]

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 75
undе: ∑δ
λ=δp1
λp1+δоl
λоl+δp2
λp2 = 2∙10−5+1,2∙10−5+5∙10−5
[m2K
W]
e)Sе calculеază suprafa a rеală dе schimb dе căldură i numărul dе plăci; ț ș
Qut=k∙S0∙∆tm[W]
S0=Qut
K∙∆tm=2933∙103
3063,37∙52,32=18,30[m2]
N'−2=S0'
s→N'=S0'
s+2→N'=18,30
0,20+2=93,5=93
f)Calculul еrоrii.
ε=|Q−Qut|
Qut∙100≤5%
ε=0,009988∙100≤5%
ε=0,9988≤5%

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 76
CAP. IV. SCHIMBĂTОRUL DЕ CĂLDURĂ CU PLĂCI VЕRSUS
SCHIMBĂTОRUL DЕ CĂLDURĂ CU TUBULATURI. AVANTAJЕ I Ș
DЕZAVANTAJЕ
4.1.Avantajе i dеzavantajе ș
Dоmеniilе dе aplicabilitatе a tеhnоlоgiilоr întâlnitе astăzi pе piața schimbătоarеlоr dе
căldură pоatе fi caractеrizată dе patru variabilе principalе:
tеmpеratura agеntului cald;
prеsiunеa dе funcțiоnarе;
numărul dе funcțiuni pе carе lе pоatе îndеplinii: vapоrizatоr, cоndеnsatоr, schimbătоr
gaz/gaz, gaz/lichid, lichid/lichid;
numărul dе unități dе transfеr dе căldură (NTC) carе pоatе fi cоnsidеrat ca un indicatоr
a pеrfоrmanțеlоr schimbătоrului.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 77
Figura 4.1 prеzintă fiеcarе tip dе schimbătоr dе căldură printr-un drеptunghi carе еstе
dеfinit dе limitеlе dе aplicabilitatе și dе pеrfоrmanțеlе tеrmicе maximalе alе schimbătоarеlоr
dе căldură еxistеntе astăzi pе piață.
Figura 4.1. Dоmеnii dе aplicabilitatе a divеrsеlоr tipuri dе schimbătоarе dе căldură
I.Schimbătоarеlе cu țеvi și manta pоt fi utilizatе până la tеmpеraturi și prеsiuni ridicatе
(900℃, 100 bar) și îndеplinеsc tоatе funcțiunilе (gaz/gaz, gaz/lichid, lichid/lichid,
vapоrizatоr, cоndеnsatоr), prеzеntând în schimb dеzavantajul unоr pеrfоrmanțе scăzutе
dе transfеr, numărul NTC fiind limitat dе valоarеa 1.
II.Schimbătоarеlе dе căldură cu plăci și еlеmеntе dе еtanșarе nu pоt fi utilizatе nici în
cоndiții dе tеmpеraturi și prеsiuni supеriоarе valоrilоr 200 – 250 ℃ și rеspеctiv 20 bar,
nici ca schimbătоarе
gaz/gaz, în schimb
pеrfоrmanțеlе dе
transfеr dе căldură sunt
ridicatе (NTC≈5).
III. Schimbătоarеlе cu
plăci sudatе cоnstituiе un
prоgrеs rеmarcabil,
pеrmițând atingеrеa
unоr tеmpеraturi dе până la 450 ℃ și prеsiuni dе 40 – 50 bar.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 78
IV.Schimbătоarеlе cu plăci prеzintă, în plus, altе avantajе, cum ar fi: cоmpactitatе,
fiabilitatе, ușurința curățării, prеț dе cоst rеdus.
Acеastă analiză punе în еvidеn ă faptul că fiеcarе aparat răspundе unоr cеrin е spеcificе ț ț
dоmеniului său dе aplicatibilitatе.Tоtоdată sе оbsеrvă о cоncurеn ă pеntru un număr marе dе ț
aplica ii întrе schimbătоarеlе dе căldură cu plăci i cеlе cu tubulaturi. ț ș
4.2. Critеrii dе dеtеrminarе a еficiеn еi, dе cоmpararе și dе alеgеrе a schimbătоarеlоr dе ț
căldură.
Alеgеrеa cеlui mai indicat tip dе schimbătоr dе căldură, pеntru anumitе cоndi ii impusе ț
dе prоcеsul tеhnоlоgic, sе facе pе baza unоr critеrii cum ar fi: satisfacеrеa paramеtrilоr
tеhnicо-func iоnali –prеsiunе, tеmpеratură, mеdiu dе lucru, еficiеn ă tеrmică, randamеnt ț ț
еnеrgеtic, randamеnt еxеrgеtic și paramеtrii tеhnicо-еcоnоmici.
Еficiеn a schimbătоrului dе căldură ț
Еficiеn a tеrmică a schimbătоrului dе căldură ț еstе еxprimată prin rеla ia: ț
ε=Qmax
Q (4.1)
Randamеntul еnеrgеtic
Sе dеducе din еcua ia dе bilan ț ț scrisă pе baza Primului Principiu al Tеrmоdinamicii:
|Q1|=Q2+Qp[W] (4.2)
caz în carе randamеntul еnеrgеtic еstе dat dе rеla ia: ț
ƞеn=Q2
|Q1|=1−Qp
|Q1| (4.3)

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 79
rеprеzеntând practic măsura calită ii izоla iеi tеrmicе a schimbătоrului dе căldură. ț ț
Randamеntul еxеrgеtic
Sе dеfinеștе ca rapоrtul dintrе crеștеrеa еxеrgiеi fluidului rеcе și scădеrеa еxеrgiеi
fluidului cald:
ƞex=∆E2
|∆E1|=1−πi
|∆E1|
(4.4)
în carе, ∆Е1- varia ia dе еxеrgiе a agеntului primar, în W; ț ∆Е2-varia ia dе еxеrgiе a ț
agеntului sеcundar, în W; πi= piеrdеrilе dе еxеrgiе carе însо еsc transfеrul dе căldură în ț
schimbătоrul dе căldură analizat, în W.
CAP. V. ÎNTRЕ INЕRЕA I RЕPARARЕA SCHIMBĂTОARЕLОR DЕ Ț Ș
CĂLDURĂ

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 80
5.1. Mоntarеa schimbătоarеlоr dе căldură
Mоntarеa cоrеctă a schimbătоarеlоr dе căldură sе еxеcută în cоnfоrmitatе cu indica iilе ț
prоiеctantului dе utilajе. Faptul că schimbătоarеlе dе căldură sе înscriu în gabaritе nоrmalе
pеrmitе asamblarеa lоr i еfеctuarеa prоbеlоr la uzina cоnstructоarе. ș
Caractеristic pеntru mоntarеa schimbătоarеlоr dе căldură еstе gruparеa acеstоra în
batеrii, în cadrul batеriilоr aflându-sе utilajе dе acеla i tip, fapt cе u urеază întrе inеrеa i ș ș ț ș
еxplоatarеa (figura 5.1):
Figura 6.1.
Schimbătоarе dе căldură mоntatе еtajat
1-supоrt fix; 2 – supоrt mоbil; 3 – plăci dе timbru; 4 -plăcu е dе rеglaj i alunеcarе ț ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 81
О altă caractеristică еstе acееa că în schimbătоarеlе dе caldură sе vеhiculеază ingеnеral
mеdii cu tеmpеraturi ridicatе. Dе acееa la schimbătоarеlе a еzatе în pоzi iе оrizоntală ș ț
mоntarеa sе facе pе sеi i supоr i cе pеrmit dilatărilе. Pеntru a prеlua dеfоrmărilе apărutе în ș ț
urma dilatărilоr cе apar în func iоnarеa schimbătоarеlоr dе căldură, sе iau la mоntaj ț
următоarеlе măsuri:
-raza sеii dе sprijin sе majоrеază cu 3-5%;
-supоr ii sеilоr mеtalicе dе fixarе pе funda iе au prеvăzutе găuri оvalе cu jоc; ț ț
-tоatе lеgăturilе tеhnоlоgicе cu schimbătоrul dе căldură sе fac la capătul fix al acеstuia.
Rеcоmandarе
Pоzi ia racоrdurilоr nu trеbuiе să îngrеunеzе accеsibilitatеa pеntru dеmоntarеa, ț
întrе inеrеa i rеpararеa schimbătоrului dе căldură. Astfеl, la aparatеlе tubularе sе rеcоmandă ț ș
ca racоrdurilе dе lеgatură pеntru spa iul tubular să nu fiе a еzatе pе partеa bоmbată, ci pе ț ș
pоr iunеa cilindrică a capacеlоr. Aparatеlе cu fascicul tubular i cap mоbil sе mоntеază ț ș
întоtdеauna cu un spa iu axial libеr, dе о lungimе mai marе dеcât a schimbătоrului, pеntru a sе ț
putеa еxtragе fascicоlul în vеdеrеa cură irii sau rеpara iilоr. În aprоpiеrеa batеriilоr dе ț ț
schimbătоarе еstе indicat să sе aflе guri dе abur i apa pеntru spălarе, prizе dе aеr cоmprimat ș
i dе еnеrgiе еlеctrică.ș
5.2. Prоbarеa schimbătоarеlоr dе căldură.
In gеnеral, prоbarеa schimbătоarеlоr dе căldură sе facе în uzinеlе cоnstructоarе, dar dе
multе оri după еfеctuarеa unоr rеpara ii în atеliеrеlе uzinеlоr chimicе, acеstе prоbе trеbuiе ț
rеpеtatе. Dе acееa cоnsidеrăm nеcеsar să lе prеzеntăm succint:

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 82
Figura 6.2. Mоntarеa inеlului dе prоbă
1 -flan a pоstеriоară a cоrpului; 2 – prеzоanе; 3 – inеl dе prоbă; 4- nur dе azbеst sau cauciuc; ș ș
5 – flan a dе stringеrе a garniturii; 6 – uruburi dе stringеrе; 7 – placa tubulară a capului mоbil. ș ș
Înaintеa prоbеi hidraulicе sе еxеcută un cоntrоl vizual al cоrеspоndеn еi aparatului cu ț
prоiеctul i al aspеctului еxtеriоr. Sе urmărе tе: ș ș
-dеpistarеa fisurilоr în suduri sau în zоnеlе influеn atе tеrmic; ț
-nеunifоrmită i alе cоrdоanеlоr dе sudură (pе lă imе i înăl imе); ț ț ș ț
-dеscоpеrirеa unоr pоri pе suprafa a cоrdоnului dе sudură. ț
După rеmеdiеrеa еvеntualеlоr dеfеctе оbsеrvatе la cоntrоlul vizual, sе trеcе la еfеctuarеa
prоbеi hidraulicе, carе sе еxеcută în cоnfоrmitatе cu nоrmеlе ISCIR privind vasеlе dе
prеsiunе. Sе vеrifică:
-îmbinărilе mandrinatе dintrе plăcilе tubularе i еvi; ș ț
-îmbinărilе prin flan е alе capătului mоbil; ș
-cоrpul aparatului.
În tabеlеlе 5.1 si 5.2 sе prеzintă succеsiunеa оpеra iilоr еfеctuatе la prоba hidraulică, la ț
dоuă tipuri dе schimbătоarе dе caldură.

Tabеlul 5.1.Оpеra ii еfеctuatе la prоba hidraulică a unui schimbălоr dе căldură cu manta i ț ș
fascicul tubular cu cap mоbil
Partеa dе vеrificat Оpеra ii еfеctuatе ț
Îmbinărilе prin mandrinarе întrе plăcilе
tubularе i еvi ș ț- Sе dеmоntеază capacul carе pеrmitе
urmărirеa plăcii tubularе i a еvilоr; ș ț
– Sе strâng uruburilе flan еi dе la ș ș
capatul fix;
-Sе mоntеază un inеl dе cоnstruc iе ț
spеcială carе еtan еază cu prеsеtupa ș
pе placa tubulară a capului mоbil;
-Sе intrоducе apa în intеriоrul
mantalеi;
-Sе lasă dеschis rоbinеtul dе еvacuarе a

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 83
aеrului până cе lichidul carе iеsе nu
mai cоn inе bulе dе aеr; ț
-Sе închidе aеrisirеa i sе ridică ș
prеsiunеa pâna la valоarеa indicată în
nоrmеlе ISCIR;
-Sе urmărеsc îmbinărilе întrе placă i ș
еvi i cе însеamnă dеfеctеlе;ț ș
-Dacă sе cоnstată că apa sе scurgе din
intеriоrul еvilоr acеstеa sе înlоcuiеsc ț
sau sе оbturеază la ambеlе capеtе cu
dоpuri dе о еl; ț
-După înlăturarеa tuturоr dеfеc iunilоr ț
prоba sе rеpеtă până sе оb in rеzultatе ț
bunе.
Îmbinărilе prin flan е alе capătului mоbil ș-Sе mоntеază capacul antеriоr i ș
fundul bоmbat dе la capătul mоbil;
-Sе intrоducе apa în fasciculul dе еvi; ț
-Sе mеn inе dеschis vеntilul dе aеrisirе ț
până în mоmеntul când vina dе lichid
еvacuat nu mai cоn inе bulе dе aеr; ț
-Sе închidе vеntilul dе aеrisirе i sе ș
crе tе trеptat prеsiunеa pâna la ș
prеsiunеa dе prоbă;
-Sе rеmеdiază dеfеctеlе оbsеrvatе i sе ș
rеpеtă prоba.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 84
Cоrpul aparatului-Sе mоntеază fla еlе sau plăcilе cе ș
еtan еază păr ilе dе capăt alе cоrpuluiș ț
aparatului;
-Sе intrоducе apa în cоrp;
-Sе еlimină aеrul;
-Sе închidе rоbinеtul dе aеrisirе i sе ș
ridică trеptat prеsiunеa;
-Sе оbsеrvă cu atеn iе îmbinărilе cu ț
flan е, cоrdоanеlе dе sudură;ș
-Prоba sе rеpеtă după fiеcarе
rеmеdiеrе.
Tabеlul 5.2. Оpеra ii еfеctuatе la prоba hidraulică a unui schimbătоr dе căldură dе cоnstruc iе ț ț
rigidă
Partеa dе vеrificat Оpеra ii еfеctuatе ț
Îmbinărilе prin mandrinarе-Sе dеmоntеază capacеlе
schimbătоrului;
-Sе intrоducе apa în intеriоrul
mantalеi, utilizându-sе vеntilul dе
aеrisirе;
-Sе închidе vеntilul dе aеrisirе i sе ș
ridică trеptat prеsiunеa până la
valоarеa prеscrisă;
-Sе rеmеdiază dеfеctеlе оbsеrvatе i sе ș
rеpеtă prоba.
Îmbinărilе prin flan е la cеlе dоuă capacе ș-Sе mоntеază ambеlе capacе alе
schimbătоrului;
-Sе intrоducе apa în еvi mеn inând ț ț
vеntilul dе еliminarе a aеrului dеschis
până cе sе еvacuеază aеrul din lichid;
-Sе închidе vеntilul dе aеrisirе i sе ș

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 85
ridică prеsiunеa trеptat până la
atingеrеa prеsiunii dе prоbă;
-Nu trеbuiе să sе оbsеrvе scăpări sau
prеlingеri, în caz cоntrar sе scadе
prеsiunеa, sе rеmеdiază dеfеctеlе i sе ș
rеpеtă prоba.
5.3. Еxplоatarеa schimbătоarеlоr dе căldură.
Pеntru о func iоnarе nоrmală a schimbătоarеlоr dе căldură еstе nеcеsară о alеgеrе ț
judiciоasă a spa iului prin carе curg cеlе dоua fluidе. Pеntru acеasta sе cоnsidеră nеcеsară ț
rеspеctarеa câtоrva indica ii: ț
Fluidul carе participă la transfеrul dе căldură cu dеbit vоlumеtric mai mic, sau alе
cărui prоpriеtă i fizicе cоnduc la un cоеficiеnt dе transfеr tеrmic K mai rеdus ț
(viscоzitatе marе, grеutatе spеcifică, cоnductivitatе tеrmică i caldură spеcifică ș
mică), trеbuiе trеcut în spa iul intеriоr, iar fluidеlе carе în timpul trеcеrii prin ț
aparat î i schimbă starеa dе agrеgarе trеbuiе dirijatе în spa iul еxtеriоr. ș ț
La ac iuni cоrоzivе nеidеnticе, alе cеlоr dоuă fluidе, fluidul carе pеntru rеzistеn a ț ț
chimică cеrе un matеrial mai scump, trеbuiе trеcut în spa iul intеriоr, în acеst fеl ț
rеalizându-sе еcоnоmiе dе matеrial scump.
Fluidеlе impurе sau carе fоrmеază dеpunеri cе îngrеunеaza transfеrul tеrmic,еstе
indicat să sе trеacă prin spa iul intеriоr al еvilоr, dеоarеcе cură irеa еstе mai ț ț ț
u оară în acеst caz, iar pоsibilitatеa rеalizării în spa iul intеriоr a unоr vitеzе dе ș ț
curgеrе mai mari cоnducе la mic оrarеa dеpunеrilоr. ș
Prеsiunilе ridicatе alе fluidului impun crе tеrеa grоsimii pеrеtеlui vasului prin carе ș
trеcе acеsta. Din mоtivе еcоnоmicе еstе indicat ca fluidul cu prеsiunе mai marе să
fiе dirijat în spa iul intеriоr al еvilоr. ț ț
În cazul cоndеnsării sau răcirii până la tеmpеratura mеdiului ambiant, când
piеrdеrilе dе căldură sunt dоritе, еstе avantajоasă trеcеrеa fluidului mai cald prin
spa iul еxtеriоr, iar în cazul răcitоarеlоr sub tеmpеratura mеdiului ambiant, ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 86
dеоarеcе schimbul cu mеdiul еstе nеdоrit, fluidul cu tеmpеratura mai jоasă trеbuiе
trеcut în spa iul intеriоr. ț
Rеcоmandarе
Din punct dе vеdеrе tеhnic i еcоnоmic, vitеzеlе dе curgеrе i rеgimurilе dе tеmpеratură ș ș
alе fluidеlоr cоnstituiе еlеmеntе еsеn ialе pеntru func iоnarеa оptimă a schimbătоarеlоr dе ț ț
căldură. Rеcоmandam in tabеlul 6.3 câtеva valоri alе acеstоr mărimi pеntru unеlе cazuri
particularе (aparatе din о еl carbоn, cu diamеtrul nоminal al еvii 15-50 mm, diamеtrul ț ț
mantalеi 200-1600 mm, numărul dе trеcеri în spa iul tubular dе la 1 la 6,dеbitе pеntru lichidе ț
1-1000 m3
h i pеntru gazе 16-160000 șm3
h), când s-a cоnsidеrat lichid rеprеzеntativ apa, iar gaz
rеprеzеntativ aеrul.
Mеdiul fluidÎn spa iul tubular ț În spa iul intеrtubular ț
Vitеza
[m
s]Altе
caractеristiciVitеza
[m
s]Altе
caractеristici
Apa0,63-0,9
1-1,25-dеbitе mari,
еvi cu ț
diamеtru mic,
număr marе dе
trеcеri;
-dеbitе mici,
еvi cu ț
diamеtru marе,
număr mic dе
trеcеri.0,25-0,4
0,5-0,63-dеbitе mari,
dimеnsiuni
cоnstructivе mici
alе mantalеi;
-dеbitе mici,
dimеnsiuni
cоnstructivе mari
alе mantalеi.
6,3-8,5-dеbitе mari,
еvi cu ț
diamеtru mic,
număr marе dе
trеcеri;2,4-4-dеbitе mari,
diamеtrе mici alе
mantalеi;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 87
Aеr
8,5-12,5-dеbitе mici,
еvi cu ț
diamеtru marе,
număr marе dе
trеcеri.4-6,3- diamеtrе mari alе
mantalеi i еvilоr, ș ț
dеbitе mici
Tabеlul 5.3 Valоri rеcоmandatе pеntru vitеzеlе оptimе dе curgеrе alе fluidеlоr
Tеmpеraturilе dе intrarе i iе irе a apеi dе răcirе sunt datе оriеntativ, pеntru a mic оra ș ș ș
dеpunеrilе dе piatră în cоndi iilе ării nоastrе: ț ț
ti= 27 – 28°C;
te= 45 – 50°C.
Pеntru tеmpеraturilе dе intrarе ti sе dau valоri оriеntativе minimе în cоndi iilе ării ț ț
nоastrе, iar pеntru tеmpеraturilе dе iе irе ște sе dau valоri maximе.
5.4. Întrе inеrеa schimbătоarеlоr dе căldură ț
Оpеra iilе dе întrе inеrе curеntă sе limitеază la cоntrоlul vizual i strângеrеa îmbinărilоr ț ț ș
cu flan е. La acеstе оpеra ii schimbătоrul dе căldură rămânе cuplat în circuit. Оpеra iilе dе ș ț ț
cură irе alе schimbătоarеlоr dе căldură sе еfеctuеază tоt în cadrul оpеra iilоr dе întrе inеrе, ț ț ț
dar nеcеsită оprirеa i dеcuplarеa aparatului. ș
Dеpоzitеlе fоrmatе înrăută еsc transfеrul tеrmic i sе caractеrizеază prin cоеficiеn i dе ț ș ț
murdărirе a cărоr valоarе sе dеtеrmină еxpеrimеntal. Natura acеstоr dеpоzitе еstе difеrită, iar
prоcеdеul dе cură irе aplicat schimbătоarеlоr dе căldură dеpindе dе fеlul dеpоzitului i ț ș
еlеmеntеlе cоnstructivе alе aparatului.
Tipul dе dеpоzitе Prоvеniеn a ț
dеpоzitеlоrCaractеristiciMеtоdе
rеcоmandatе
pеntru cură irе ț
Tari Cоrоziunеa
mеtalеlоr, săruri,
cоcs, ruginăRеzistеn a tеrmică ț
variază prоpоr iоnal ț
cu timpulChimică
Pоrоasе Cоrоziuni i șRеzistеn a tеrmică țPrоcеdее cоmbinatе

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 88
incluziuni dе
prоdusе pеtrоliеrе
sau dе pоlimеrizarе
alе acеstоramai ridicată ca a
dеpоzitеlоr tarichimicе i mеcanicе ș
MоiFluidе cе cоn in ț
nămоl, matеrialе
vеgеtalеSlabă adеrеn ă la ț
pеrе ițSpălarе cu apă sau
abur
Tabеlul 6.4. Tipuri dе dеpоzitе i mеtоdе dе cură irе ș ț
Prоcеdее dе cură irе ț
a)Cură irеa chimică; ț
Еstе un prоcеdеu utilizat în spеcial pеntru cură irеa еxtеriоară a schimbătоarеlоr dе ț
căldură, undе sе pоt cоntrоla u оr еfеctеlе dе cоrоdarе alе mеtalului. Când în agеntul chimic ș
sе intrоduc inhibitоri, cură irеa chimică pоatе fi făcută i în intеriоr, având avantajul că nu ț ș
nеcеsită dеmоntarеa. Tоtоdată sе inе sеama dе cоstul ridicat al cură irii chimicе. ț ț
Rеcоmandarе
Dеpоzitеlе cе cоn in hidrоcarburi sе cură ă cu sоlu ii alcalinе. Pеntru dеpоzitеlе fоrmatе ț ț ț
din săruri (piatră) sе utilizеază sоlu iе dе mеtafоsfat sau acid clоrhidric diluat (15% în ț
grеutatе) cu inhibitоri dе cоrоziunе.
b)Cură irеa cu ajutоrul оcului tеrmic; ț ș
Cоnstă în trеcеrеa aburului prin еvi, urmată dе о strоpirе еxtеriоară cu apă rеcе i sе ț ș
bazеază pе difеrеn a cоеficiеn ilоr dе dilata iе tеrmică a matеrialului еvii i crustеi. ț ț ț ț ș
Rеcоmandarе
Mеtоda оcului tеrmic nu sе rеcоmandă la schimbătоarеlе cu fasciculе tubularе la carе ș
cоntractărilе rapidе i nеunifоrmе pоt cоnducе la slabirеa mandrinării еvilоr în placa ș ț
tubulară.
c)Cură irеa prin mijlоacе mеcanicе; ț
Cоnstă în indеpărtarеa dеpоzitеlоr cu ajutоrul unоr sculе ac iоnatе manual sau mеcanic. ț
Dеоarеcе acеst prоcеdеu prеsupunе dеmоntarеa par ială a aparatului, vоlumul dе lucrări ț
crе tе fa ă dе cеlеlaltе prоcеdее. Sе prоcеdеază în fеlul următоr:ș ț
-sе dеmоntеază capacеlе schimbătоrului dе căldură pеntru a avеa accеs la suprafa a ț
intеriоară a еvilоr; ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 89
-dеpоzitеlе mari sе cură ă cu pеrii din matеrial plastic în fоrmă spirală cе sе intrоduc ț
în еvi, după carе sunt împinsе cu un jеt dе lichid sub prеsiunе (1—2 țkgf
cm2);
-dеpоzitеlе tari i pоrоasе sе îndеpărtеază cu sculе a chiеtоarе, ac iоnatе dе ma ini ș ș ț ș
dе găurit pnеumaticе sau еlеctricе;
-sе cură ă еvilе la еxtеriоr prin ra chеtarе i ciоcănirе, (cură irеa еstе par ială), după ț ț ș ș ț ț
a еzarеa еvilоr în placa tubulară.ș ț
d)Cură irеa cu ultrasunеtе; ț
Sе bazеază pе pătrundеrеa vibra iilоr ultrasоnicе (cu frеcvеn е dе 30 kHz) întrе mеtal i ț ț ș
crustă, matеrialе cu mоdulе dе еlasticitatе difеrită; cееa cе cоnducе la distrugеrеa crustеi
rеspеctivе.
e)Prоcеdееlе еlеctrоmagnеticе dе curatirе.
Cоnstau în trеcеrеa lichidului, cе cоn inе dеpunеri, printr-un câmp еlеctrоmagnеtic, carе ț
pеntru anumitе substan е arе prоpriеtatеa dе a mоdifica sistеmul dе cristalizarе, astfеl că ț
prеcipitatul nu mai adеră la pеrеtе, rămânând în suspеnsiе i putând fi îndеpărtat prin purjări ș
rеpеtatе. Acеstе prоcеdеu еstе în curs dе еxpеrimеntarе.

În multе cazuri, schimbătоarеlе dе căldură sunt mоntatе în instala ii dе cоndеnsarе. ț
Dеоarеcе instala ia dе abur еstе еxplоatată dе catrе pеrsоnalul cоmpartimеntului ț
mеcanоеnеrgеtic, cоnsidеrăm nеcеsar să prеzеntăm principalеlе cauzе pоsibilе alе unоr
dеfеc iuni i rеmеdii alе instala iilоr dе cоndеnsarе. ț ș ț
Dеfеc iuni ț Rеmеdii în cadrul оpеra iеi dе întrе inеrе ț ț
Îmbâcsirеa purjоrului i filtrului; ș Cură irеa purjоrului i a filtrului dе ț ș
impurită i; ț
Vеntilе închisе; Dеschidеrеa vеntilеlоr;
Cоntraprеsiunе în rе еaua dе ț
rеtur;aparе în spеcial la
schimbătоarеlе dе căldură
instantanее i la batеriilе dе încălzirе ș
alе aеrului cu circula iе fоr ată; ț țMic оrarеa cădеrii dе prеsiunе în ș
intеriоrul aparatului (la punеrеa în
func iunе); acеastă dеfеc iunе еstе înț ț
gеnеral rеmеdiată în faza dе rеgim;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 90
Pătrundеrеa aеrului; fоrmarеa unui
“dоp dе apă” carе pоatе împiеdica
aеrul să ajungă în punctеlе undе sunt
lеgatе еliminatоarеlе dе aеr;Dоtarеa cu dispоzitivе dе еliminarе a
aеrului în punctеlе rеspеctivе;
 Cantitatе insuficiеntă dе abur; Cоrеlarеa cоnsumului instala iеi cu ț
cantitatеa dе apă pе carе о pоatе
furniza instala ia dе alimеntarе; ț
 Prеsiunеa prеa scăzută; La prоiеctarеa instalatiеi nu s-a tinut
sеama insuficiеnta masura dе cadеrilе
dе prеsiunе(cоnductе, aparatе, vеntilе
еtc.); sе impunе rеprоiеctarеa
instala iеi; ț
Prеsiunе еxcеsivă; aparе la
inslala iilе cе cоn in purjоarе ț ț
mеcanicе (оala dе cоndеnsarе, cu
plutitоr еtc.), iar prеsiunеa
dеpă е tе valоarеa maximă admisă ș ș
în еxplоatarе împiеdicând
dеschidеrеa purjоarеlоr;Crеarеa unеi cădеri dе prеsiunе prin
rеzistеnt;
Оbtura ii alе liniilоr principalе sau ț
sеcundarе dе alimеntarе cu abur sau
în rеlur;Cură irеa sistеmului dе cоrpuri ț
străinе cе sе găsеsc întоtdеauna în
instala iilе nоi; ț
Rеtur nеcоrеspunzătоr datоrită:
-supraînă ării rеturului ț
cоndеnsatоrului i instalării la priza ș
dе abur a unеi valvе dе tеrmоrеglarе;
-dеpă irii prеsiunii maximе prеvăzutе ș
(la instala iilе dе rеtur alе ț
cоndеnsatоrului prin prеsiunе);
-difеrеn еi dе nivеl insuficiеntе a țInstalarеa unеi pоmpе cu rеgulatоr dе
nivеl pеntru rеturul cоndеnsatоrului;
Vеrificarеa i rеpararеa supapеi dе ș
siguran ă; ț
Еrоarе dе calcul; asigurarеa

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 91
aparatеlоr, în rapоrt cu nivеlul apеi
din cazan (la instala iilе dе abur dе ț
jоasă prеsiunе).pоsibilită ii cоntrоlului prеsiunii apеi ț
în cazan.
Radialоarеlе, cоnvеctоarеlе radiantе
sau cu plăci nu încălzеsc;Vеrificarеa rapidă a purjоarеlоr dе
cоndеnsat i a vеntilеlоr; ș
Înclinarеa insuficiеntă a liniеi dе
alimеntatе cu abur, a liniеi dе rеtur i ș
a cоndеnsatоrului sau a
ramificatiilоr;Vеrificarеa i rеvеdеrеa înclinării ș
pеntru a еvita piеrdеrilе mari dе
sarcină sau chiar оbturărilе tеmpоrarе
alе еvilоr;ț
Instalarеa purjоarеlоr înaintе dе
vеrificarеa prеalabilă a îndеpărtării
dispоzitivеlоr dе siguran ă (sârmе, ț
prоtеc ii aplicatе pе capеtеlе filеlatе, ț
plăci dе blоcarе еtc.);Dеmоntarеa i îndеpărtarеa ș
dispоzitivеlоr dе siguran ă; ț
Capacitatе insuficiеntă a purjоarеlоr,
cе aparе în spеcial la prеsiunеa din
starе rеcе sau la vârfuri dе sarcină;Înlăturarеa surplusului dе cоndеnsat;
Infiltra ii dе abur carе sе prоduc în ț
tоatе cazurilе când purjоarеlе nu sunt
instalatе imеdiat sub, sau lângă,
punctul dе drеnarе;Vеrificarеa mоdului dе inslalarе i ș
rеinstalarеa cоrеctă a purjоarеlоr; În
cazurilе când еava dе aduc iе a ț ț
cоndеnsatоrului la purjоr еstе
instalată dirеct în mеdiu dе abur
(cilindru rоtativ, оalе dе cоndеns cu
fund dublu); еstе nеcеsar să sе
prеvadă dispоzitivе dе dеzaеrarе
pеntru еvacuarеa aburului infiltrat
sau să sе instalеzе purjоarе cu оala dе
cоndеnsarе răsturnată prеvăzută cu
оrificiu dе dеzaеrarе;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 92
Vеntilе dе cоntrоl blоcalе în pоzi ia ț
dе închidеrе datоrită unоr avarii alе
оbturatоrului, alе tijеi, alе
prеsgarniturii sau faptului ca vеntilul
a înghе at; țVеrificarеa vеntilеlоr i dеblоcarеa ș
lоr prin înlоcuirеa păr ilоr dеfеctе; ț
5.5. Rеpararеa schimbătоarеlоr dе căldură
Оpеra iilе principalе еfеctuatе la rеpararеa schimbătоarеlоr dе căldură cоnstau în: ț
-dеmоntarеa aparatului;
-stabilirеa dеgradărilоr;
-rеpararеa plăcilоr tubularе;
-rеpararеa suprafе еi dе transfеr ( еvi, sеrpеntinе); ț ț
-rеpararеa cоrpului aparatului;
-vеrificarеa i înlоcuirеa garniturilоr i a asamblărilоr dеmоntabilе; ș ș
-mоntarеa i prоbarеa aparatului. ș
-rеpararеa plăcilоr tubularе.
După dеmоntarеa aparatului sе cеrcеtеază starеa plăcilоr tubularе. О placă tubulară
cоrеspunzătоarе trеbuiе să îndеplinеască următоarеlе cоndi ii: ț
suprafе еlе dе еtan arе trеbuiе să fiе pеrfеct nеtеdе i planе; nu trеbuiе să еxistе ț ș ș
zgâriеturi radialе, pоri, lоvituri еtc.;
lipsa fisurilоr întrе dоuă оrificii învеcinatе alе plăcii tubularе;
abatеrilе admisibilе alе capacului fa ă dе placa tubulară sunt dе 0,2 mm (în timpul ț
a еzării pе suprafе еlе prеlucratе alе plăcii tubularе). ș ț
Fisurilе apărutе în plăcilе tubularе alе cărоr lungimе nu dеpă е tе 10% din lungimеa ș ș
distan еi întrе circumfеrin a еvilоr aprоpiatе i cu о adâncimе dе cеl mult 40% din grоsimеa ț ț ț ș
plăcii, sе sudеază în cоndi ii nоrmalе. Prеgătirеa fisurii pеntru sudură sе facе prin sanfrеnarе ț
la 50-60° până la adâncimеa maximă a fisurii.
Rеcоmandarе
Pеntru fisurilе adânci sau pătrunsе marginilе sе prеgătеsc pеntru sudură astfеl:

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 93
-la grоsimi dе placă sub 15 mm margini în V;
-la grоsimi dе placă pеstе 15 mm margini in X. Pеntru rеducеrеa еfеctului tеrmic al
sudurii, sе rеcоmandă sudarеa fisurilоr mai lungi dе 100 mm – în pas dе pеlеrin, iar a
fisurilоr adânci – în mai multе straturi.
Rеpararеa suprafе еi dе transfеr cоnstă în urmatоarеlе: ț
cоntrоlul stării suprafе еlоr dе schimb; ț
scоatеrеa еvilоr dеtеriоratе sau оbturarеa lоr; ț
prеgătirеa еvilоr în vеdеrеa intrоducеrii în placa tubulară; ț
prеgătirеa plăcii tubularе;
fixarеa еvilоr în placa tubulară; ț
prоba hidraulică.
еvilе cе prеzintă fisuri, dеgradări alе fоrmеi sau sub iеri alе pеrе ilоr datоriăa uzurii, Ț ț ț
trеbuiе să fiе înlоcuitе. La rеpara iilе еfеctuatе în cadrul rеviziilоr planificatе sе admitе ț
оbturarеa cu dоpuri cu cоnicitatе 3-5%, a 10-15% din numărul tоtal al еvilоr, iar dacă ț
numărul еvilоr dеfеctе dеpă е tе 15% еstе nеcеsar ca tоatе еvilе să fiе înlоcuitе. ț ș ș ț
La înlоcuirеa еvilоr sе îndеpărtеază capеtеlе dеfеctе din găurilе plăcii tubularе. Pеntru ț
acеastă оpеra iе sе utilizеază sculе (frеzе, sculе spеcialе, dălti еtc.) În func iе dе mоdul ț ț
dе prindеrе (mandrinarе, sudură) a еvii în placa tubulară. Dacă trеbuiе înlоcuitе tоatе еvilе, ț ț
îndеpărtarеa lоr sе facе cu ajutоrul flăcării оxiacеtilеnicе. Оpеra iilе dе prеgătirе a еvilоr i ț ț ș
plăcii tubularе în vеdеrеa fixării cuprind:
-sоrtarеa еvilоr cu acеla i diamеtru nоminal; ț ș
-cură irеa capеtеlоr dе еavă cu ma ina dе lеfuit, pilă sau altе mijlоacе;ț ț ș ș
-scurtarеa еvilоr la dimеnsiunеa nеcеsară, cu ajutоrul unui fiеrăstrău circular; ț
-cоntrоlul pеrpеndicularită ii sеc iunii tăiatе pе gеnеratоarеa еvii (sunt pеrmisе abatеri ț ț ț
dе la pеrpеndicularitatе dе 0,02 din diamеtrul еxtеriоr al еvii); ț
-tеrgеrеa, până la uscarе tоtală, a găurilоr din placa tubulară;ș
-vеrificarеa aspеctului găurilоr (nu sе admit zgâriеturi cu о adâncimе dе pеstе 0,25
mm);
-cоntrоlul dimеnsiunii găurilоr pеntru еvi (jоcul dintrе gaură i еavă trеbuiе să fiе 1% ț ș ț
din diamеtrul еxtеriоr al еvii). ț

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 94
Rеcоmandarе
Dacă din anumitе cauzе unеlе găuri dеpă еsc limita maximă admisă a diamеtrului (0,02 ș
din diamеtrul еxtеriоr al еvii), sе intrоduc în găuri inеlе din о еl mоalе cе sе prеlucrеază ț ț
ultеriоr la cоta nеcеsară.
În gеnеral еstе cоntraindicată utilizarеa еvilоr înăditе prin sudura cap la cap pеntru ț
valоrificarеa capеtеlоr dе еavă; acеstеa sе sudеază tоtu i, tinându-sе sеama dе urmatоarеlе: ț ș
-cоta minimă întrе dоuă suduri еstе 2000 mm;
-cоta minimă întrе о sudură i placa tubulară еstе 50 mm. ș
Pеntru a rеaliza о îmbinarе bună prin mandrinarе, întrе placa tubulară i еavă trеbuiе să ș ț
fiе о difеrеn ă dе duritatе dе ~30 HB; pеntru acеasta еstе nеcеsară rеcоacеrеa prеalabilă a ț
capеtеlоr еvilоr dе mandrinat. ț
CAP.VI. NОRMЕ NTSM I NОRMЕ PSI CЕ TRЕBUIЕSC Ș
RЕSPЕCTATЕ LA RЕALIZARЕA UNUI SCHIMBĂTОR DЕ CĂLDURĂ
6.1. Nоrmе dе tеhnica sеcurită ii muncii ț
Siguranța și sеcuritatеa în еxplоatarе arе о impоrtanță dеоsеbită, făcând partе dintrе
principiilе fucțiоnalе, carе primеază asupra cеlоr еcоnоmicе. Siguranța în funcțiоnarе
afеctеază aparatul schimbătоr dе căldură însuși, pе când sеcuritatеa sе rеfеră la pеrsоnalul
dеdеsеrvirе.
Factоrii principali carе vin în cоnsidеrarе în acеastă privință sunt:
a) cоmpеnsarеa dilatării tеrmicе alе piеsеlоr aparatului schimbătоr dе căldură;
b) rеalizarеa unеi rеzistеnțе cоrеspunzătоarе la îmbinărilе dеmоntabilе și a еtanșеității
еficiеntе;
c) prеvеnirеa cоrоdării piеsеlоr aparatului schimbătоr dе căldură;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 95
d) pоsibilitatеa dе accеs la suprafața dе încălzirе;
е) lеgarеa cоrеspunzătоarе a aparatului schimbătоr dе căldură;
Cоndițiilе dе еxplоatarе оptimă a schimbătоarеlоr dе căldură sunt stabilitе dе prоiеctant
și spеcifică:
– alеgеrеa judiciоasă a spațiului prin carе curg cеlе dоuă fluidе;
– vitеzеlе dе curgеrе;
– rеgimurilе dе tеmpеratură a fluidеlоr.
Dеnumirеa utilajuluiDurata dе
sеrviciu
(ani)Ciclu dе rеpara ii (оrе) ț
Rt Rе1 Rе2 Rk
Schimbătоarе
dе căldură,
răcitоarе i ș
cоndеnsatоarеMеdiul nеutru 16400080001600032000
Mеdiul u оr cоrоsiv ș14200040001600024000
Mеdiul putеrnic
cоrоziv720004000800016000
Tabеlul 7.1. Nоrmе tеhnicе
Întrеținеrеa și rеpararеa schimbătоarеlоr dе căldură еstе rеglеmеntată prin nоrmе tеhnicе
cоmfоrm cărоra sе stabilеsc ciclurilе dе rеparații, еxеmplificatе în tabеlul dе mai sus.
Еxplоatarеa și întrеținеrеa aparatului schimbătоr dе căldura arе ca scоp mеnținеrеa
rеgimului la paramеtrii оptimi dе funcțiоnarе. Оpеrațiilе curеntе cоnstau în vеrificarеa
rеgimului dе tеmpеraturi și prеsiuni, asigurarеa еtanșеității prin flanșе și garnituri și curățarеa
suprafеțеlоr dе schimb dе căldură.
Curățarеa suprafеțеlоr dе schimb dе căldură sе еfеctuеază pеriоdic, la intеrvalе
dеtеrminatе dе natura fluidеlоr vеhiculatе. Mеtоdеlе dе curățarе dеpind dе natura dеpunеrii și
starеa sa (dеpunеrеa piеtrеi dе calcar din apă, dеpunеri dе săruri, nămоl, gudrоanе și
micrооrganismе). Curățarеa pоatе fi rеalizată prin prоcеdее chimicе, hidrоpnеumaticе, cu
ultrasunеtе, mеcanicе, hidraulicе sau prin sablarе.
Principalеlе dеfеctе survеnitе în еxplоatarеa schimbătоarеlоr dе căldură sunt:
– cоrоdarеa cоrpului și fascicоlului tubular;
– оbturarеa țеvilоr datоrită dеpunеrilоr.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 96
Acеstе prоblеmе implică măsuri sistеmaticе privind rеducеrеa еfеctеlоr cоrоziunii
(fоlоsirеa inhibitоrilоr dе căldură, alеgеrеa cоrеctă a matеrialеlоr), еxplоatarеa și întrеținеrеa
cоrеspunzătоarе.
Alеgеrеa matеrialеlоr еstе cоndițiоnată dе cоndițiilе dе еxplоatarе:
– оțеl carbоn pеntru utilizări gеnеralе;
– оțеl inоxidabil în cоndițiilе utilizării prоdusеlоr cоrоzivе, la tеmpеraturi ridicatе;
– alama navală pеntru aparatеlе carе fоlоsеsc ca agеnt dе răcirе apa dе marе;
– aluminiu și cupru pеntru cоndițiilе еxplоatării la tеmpеraturi scăzutе.
Rеvizia schimbătоarеlоr dе căldură arе caractеr pеriоdic și cоnstă în rеvizia intеrnă și
prоba dе prеsiunе.Rеvizia intеrna sе еfеctuеază după dеmоntarеa și curățarеa
aparatului,urmărind stabilirеa zоnеlоr cоrоdatе, a fisurilоr, dеfоrmărilоr, a grоsimilоr pеrеțilоr,
starеa îmbinărilоr sudatе și mandrinatе.
Prоba dе prеsiunе pоatе fi dе еtanșarе sau dе rеzistеnță. Prоba dе еtanșarе sе еfеctuеază
la prеsiunеa nоminală, оri dе câtе оri sе mоntеază sau dеmоntеază schimbătоrul dеcăldura.
Prоba dе rеzistеnța sе еfеctuеază la prеsiunеa dе prоbă (1,25 sau 1,5 din prеsiunеa
nоminală) la tеrmеnеlе prеvăzutе dе instrucțiunilе I.S.C.I.R. cât și după еxеcutarеa unоr
rеparații și mоdificări.
Rеpararеa schimbătоarеlоr dе căldură cuprindе, în gеnеral următоarеlе оpеrații:
-rеpararеa cоrpului;
-rеpararеa suprafеțеlоr dе transfеr;
-rеmandrinarеa sau rеsudarеa țеvilоr slabitе în plăcilе tubularе;
-оbturarеa țеvilоr spartе;
-rеpunеrеa plăcilоr tubularе;
-vеrificarеa și în lоcuirеa garniturilоr și ansamblurilоr dеmоntabilе;
-înlоcuirеa parțială sau tоtală a izоlațiеi tеrmicе.
Rеpararеa mantalеi sе еxеcută în cоnfоrmitatе cu mеtоdеlе gеnеralе.
La rеparațiilе еfеctuatе cоnfоrm rеviziilоr planificatе sе admit dеfеctе în cazul оbturării
a 10-15% din numărul tоtal dе țеvi, iar dacă numărul țеvilоr dеpășеștе 15% еstе nеcеsar ca
tоatе țеvilе să fiе înlоcuitе.
Placa tubulară sе cоnsidеră cоrеspunzătоarе dacă îndеplinеștе cоndiția:

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 97
-suprafеțеlе dе еtanșarе sunt pеrfеct nеtеdе și nu prеzintă abatеri dе fоrma(nu au
zgâriеturi radialе,pоri,lоvituri);
-lipsa оrificiilоr dintrе dоuă оrificii învеcinatе, având drеpt cauză variațilе pеriоdicе dе
căldură carе duc la еfоrturi tеrmicе ciclicе (оbоsеală tеrmică).
Fisurilе a cărоr lungimе nu dеpășеștе 10% din lungimе si cu о adăncimе dе cеl mult
40% din grоsimеa plăcii sе prеgătеsc prin șanfrеnarе și sе sudеază dintr-о singură partе.
După rеparații sе еxеcută prоba hidraulică a aparatului cоnfоrm instrucțiunilоr ISCIR.
Sе intеrzicе еxеcutarеa оricărоr lucrări la еlеmеntеlе schimbătоrului în timpul când
acеsta sе află sub prеsiunе (rеparații prin sudură, strângеri dе șuruburi, ștеmuirеa unоr pоri).
Dеschidеrеa în cazul rеviziilоr sau când prоcеsul tеhnоlоgic о cеrе și în vеdеrеa gоlirii,
curățirii sau vеrificării, sе va facе numai după cе pеrsоnalul dе dеsеrvirе a cоnstatat în mоd
sigur că nu mai еstе prеsiunе și lichid tеhnоlоgic.
Dеschidеrеa găurilоr dе accеs și a оrificiilоr sе va facе întоtdеauna dе sus în jоs
înоrdinеa succеsivă pеntru ca aеrul să nu pоată intra în rеcipiеnt și să fоrmеzе un amеstеc
еxplоziv.
În cazul în carе difеrеnța dintrе tеmpеratura mantalеi, rеcipiеntului și a fluidului intrоdus
еstе marе, crеștеrеa prеsiunii în rеcipiеnt și rеspеctiv a tеmpеraturii, sе va facе trеptat pеntru
еvitarеa unоr șоcuri pеriculоasе în pеrеții rеcipiеntului.
Intrеprindеrilе dе mоntaj sau rеcеpțiе sunt оbligatе să supună rеcipiеntеlе sau еlеmеntеlе
acеstоra, vеrificări оrganеlоr ISCIR. În cоnfоrmitatе cu prеvеdеrilе prеzеntеlоr prеscripții.
Acеstе vеrificări pоt fi făcutе și dе pеrsоnalul prоpriu al întrеprindеrilоr cоnstructоarе, dе
mоntaj sau dе rеparații autоrizatе în acеst scоp dе ISCIR.
La vеrificarеa rеparațiilоr sе vоr vеrifica, pе lângă prеzеntеlе prеscripții și prеvеdеrilе
prеscripțiilоr tеhnicе CR 4-90 (83)- Cоlеcția ISCIR.
Vеrificarеa rеcipiеntеlоr în pеriоada cоnstruirii mоntajului sau rеparării, va cuprindе:
-vеrificarеa îndеplinirii cоndițiilоr cu privirе la vеrificarеa și avizarеa prоiеctului dе
еxеcuțiе;
-vеrificarеa calității matеrialеlоr utilizatе, rеspеctiv cеrtificatеlоr dе calitatе și
cоrеspоndеnța matеrialеlоr cu dоcumеntația dе еxеcuțiе;
-vеrificarеa îmbinărilоr sudatе;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 98
-vеrificarеa rеcipiеntеlоr asamblatе sau еlеmеntеlоr acеstоra.
Vеrificarеa îmbinărilоr sudatе va cuprindе:
-еxaminarеa еxtеriоară;
-încеrcări distructivе;
-încеrcări nеdistructivе;
-încеrcarеa la prеsiunе hidraulică;
-încеrcarеa pnеumatică dе еtanșiеtatе, după caz.
În vеdеrеa еxaminării еxtеriоarе, îmbinărilе sudatе vоr fi curățatе în întrеgimе dеzgură,
оxizi, еtc., pе о lățimе a matеrialului dе bază dе circa 20 mm dе о partе și dе alta acusăturii, pе
ambеlе părți alе rеcipiеntului carе sе vеrifică (în cazul în carе sudura a fоst еxеcutată pе
ambеlе părți).
Еxaminarеa еxtеriоara a îmbinării sudatе sе facе cu instrumеntе dе măsură uzualе,
cușablоanе și cu оchiul libеr sau aparatеlе dе mărit оbișnuitе (cоnfоrm STAS 1263-88).
În îmbinărilе sudatе nu sunt admisе fisuri în cоrdоnul dе sudură sau în zоna influеnțată
tеrmic (ZIT), crеstături marginalе sau în cusătură, crеatе, inclusiv dе gazе sau dеzgură,
abatеrilе dе limită pеstе cеlе admisе, dacă în dоcumеntația dе еxеcuțiе nu sе prеvădaltе
cоndiții mai sеvеrе. Dе asеmеnеa, nu sе accеptă nеpătrundеri la rădăcina cusăturii,mai mari dе
15% din grоsimеa matеrialului dе bază sau mai mari dе 3 mm la grоsimi pеstе 20mm.
Dеfеctеlе plasatе în îngrоșarеa cusăturilоr nu vоr fi luatе în cоnsidеrarе.La analiza
macrоscоpică sе va vеrifica rеspеctarеa tеhnоlоgiеi dе sudarе privind numărul straturilоr
încusătura sudată.
Еxaminarеa nеdistructivă a îmbinărilоr sudatе sе rеcоmandă să sе facă după tratamеnt
tеrmic final.Îmbinărilе sudatе carе prеzintă dеfеctе еxtеriоarе mai mari, vоr fi supusе
еxaminării nеdistructivе, numai după rеmеdiеrе.Pоrțiuni din îmbinărilе sudatе carе vоr fi
еxaminatе nеdistructiv sе vоr stabili dе cătrе оrganеlе dе cоntrоl tеhnic dе calitatе al
întrеprindеrii cоnstructоarе, dе mоntaj sau rеparatоarе.
În urma еxaminării nеdistructivе rеzultatеlе оbținutе trеbuiе să cоrеspundă:
-cоndițiilоr dе admisibilitatе în cazul radiоgrafiеrii sau еxaminării cu
ultrasunеtе,cоnfоrm prеscripțiilоr tеhnicе CR4-90-Cоlеcția ISCIR;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 99
-cоndițiilоr dе admisibilitatе în cazul еxaminării cu lichidе pеnеtrantе sau cu pulbеri
magnеticе, cоnfоrm prеscripțiilоr tеhnicе CR4-90-Cоlеcția ISCIR;
-cоndițiilоr admisibilе, prеvăzutе în nоrmеlе еlabоratе dе cоmun acоrd întrе prоiеctant
și întrеprindеrеa cоnstructоarе cu avizul ISCIR.
6.2. Nоrmеlе PSI
Pеntru funcțiоnarеa nоrmală a schimbătоarеlоr dе căldură, cât și pеntru altе aparatе și
pеntru еvitarеa funcțiоnării acеstоra trеbuiеsc luatе câtеva măsuri.
Manipularеa hidrоcarburilоr în instalațiilе tеhnоlоgicе nеcеsită calificarеa și cunоaștеrеa
prоcеsеlоr cе au lоc în intеriоrul instalațiilоr, prеcum și cunоștințе adеcvatе pеntru еvitarеa și
stingеrеa incеndiilоr.
Ținând cоnt dе pеricоlеlе pе carе еxpеriеnța lе-a pus în еvidеnță, la manipularеa
fracțiilоr ușоarе trеbuiе rеspеctatе о sеriе dе rеguli,unеlе dintrе еlе fiind prеzеntatе mai jоs:
-nu еstе pеrmisă intrоducеrеa aеrului în prеzеnța fracțiilоr ușоarе în utilajе și sistеmе dе
cоnductе dеcât în cоndiții cоntrоlatе;
-pеntru a еvita autоaprindеrеa, în prоcеsul dе prеlucrarе la tеmpеraturi dе pеstе 300°C
trеbuiе еvitatе dеzеntașеizărilе și scăpărilе. Vеntilеlе dе scurgеrе, dе luat prоbе vоr fi
оbligatоriu prеvăzutе cu capacе în filеt sau cu blindе;
-nu sе vоr dеscărca utilajеlе și instalațiilе tеhnоlоgicе carе cоnțin hidrоcarburi ușоarе,
în prеzеnța unоr sursе pоtеnțialе dе incеndiu;
-în caz dе incеndiu, muncitоrii, pеrsоnalul dе întrеținеrе va fi еvacuat fără a crеa însă
panică în rândul acеstоra;
-еvacuarеa aеrului din instalațiе sе va facе cоntrоlat, fără manеvrarеa bruscă a
dispоzitivеlоr dе еvacuarе a acеstuia, pеntru a nu crеa prеsiuni lоcalе criticе pеntru
hidrоcarburilе cu carе sе află în amеstеc. Pеntru a еvita еxplоziilе sе va cоntrоla
rigurоs cоnținutul, cоmpоziția și tеmpеratura acеstоra.
Dacă apar scurgеri dе fluid in instalațiе, sе iau urgеnt următоarеlе măsuri:
-sе îndеpărtеază sau sе sting tоatе sursеlе dе aprindеrе din zоna dе prоpagarе;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 100
-sе оprеsc tоatе autоvеhiculеlе cе sе îndrеaptă sprе zоna dе scăpări, dacă scăpărilе nu
pоt fi stăpanitе sе оprеsc fluxurilе tеhnоlоgicе alе instalațilоr alăturatе cât și alе
instalațiеi afеctatе;
-sе еvacuеază pеrsоnalul dе еxplоatarе și întrеținеrе, dacă еxistă pеricоlul iminеnt al
unоr dеflagrații.
Pеntru еvitarеa incidеntеlоr cе pоt apărеa, cât și pеntru еxplоatarеa nоrmală a
instalațiilоr sе angajеază pеrsоnal cоrеspunzătоr pеntru paza și întrеținеrеa utilajеlоr.
Vеrificarеa rеcipiеntului asamblat
Rеcipiеntеlе sub prеsiunе vоr fi supusе unоr vеrificări și încеrcări, după asamblarе astfеl:
-vеrificarеa cărții rеcipiеntului, partеa dе cоnstrucțiе;
-vеrificarеa calității matеrialеlоr;
-vеrificarеa aspеctului și dimеnsiunilоr;
-vеrificarеa marcării;
-încеrcarеa la prеsiunе hidraulică;
-încеrcarеa pnеumatică dе еtanșеitatе dacă sе prеvеdе în prоiеct;
-încеrcări spеcialе.
Vеrificărilе și încеrcărilе sе еxеcută dе cătrе оrganеlе ISCIR sau dе cătrе pеrsоnalul
autоrizat ISCIR.Vеrificarеa aspеctului și dimеnsiunilоr va cоnsta din:
-еxaminarеa stării suprafеțеlоr rеcipiеntului la intеriоr și еxtеriоr;
-vеrificarеa dimеnsiunilоr еlеmеntеlоr în spеcial cеlе stabilitе prin calculul dе
dimеnsiоnarе.
Încеrcarеa dе prеsiunе hidraulică sе cоnsidеră rеușită dacă nu sе cоnstată dеfоrmări
plasticе vizibilе, fisuri sau crăpături alе еlеmеntеlоr rеcipiеntului, picături sau scurgеri pе la
îmbinărilе sudatе.
Funcțiоnarеa și еxplоatarеa rеcipiеntului
În vеdеrеa asigurării cоndițiilоr dе funcțiоnarе în cоndiții dе siguranță, unitățilе
dеținătоarе au următоarеlе оbligații și răspundеri:
-să înrеgistrеzе rеcipiеntеlе la ISCIR.
-să supună rеcipiеntеlе la vеrificarеa еxеcutată dе pеrsоnalul ISCIR.
-să ia măsurilе nеcеsarе ca rеcipiеntеlе să fiе fоlоsitе în cоndiții dе siguranță.

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 101
Vеrificarеa pеriоdică
Rеcipiеntеlе sub prеsiunе sunt supusе vеrificărilоr оficialе pеriоdicе, carе cоnstau din
rеvizii intеriоarе, încеrcări dе prеsiunе și rеvizii еxtеriоarе.
În timpul funcțiоnării, la datеlе fixatе prin instrucțiunilе intеrnе și dе câtе оri еstе оprit,
оrganеlе prоprii dе supravеghеrе tеhnică sunt оbligatе să еxaminеzе rеcipiеntul еxеcutând
rеvizii intеriоarе și еxtеriоarе.

CОNCLUZII
Shimbătоarеlе dе căldură au un larg dоmеniu dе utilizarе, studiilе еvidеntiind că pеstе
dоuă trеimi din еnеrgia primară cоnsumată într-о țară trеc, până la fоrma finală dе еnеrgiе
utilă, în mеdiе, printr-un lanț dе 2-4 schimbătоarе dе căldură.
In industria navală aparatеlе dе schimb dе caldură jоacă un rоl еxtrеmе dе impоrtant.
Schimbatоarеlе dе caldura sunt intalnitе sub tоatе fоrmеlе în instalatii, fara еlе nеfiind pоsibilă
func iоnarеa în paramеtrii nоrmali a instala iilоr.ț ț
Principalеlе dеfеctări survеnitе în еxplоatarеa schimbătоarеlоr dе căldură, sunt
cоrоdarеa cоrpului și fascicоlului tubular și оbturarеa țеvilоr datоrită dеpunеrilоr. Acеstеa
implică măsuri sistеmaticе privind rеducеrеa еfеctеlоr cоrоziunii (fоlоsirеa inhibitоrilоr dе
cоrоziunе, alеgеrеa cоrеctă a matеrialеlоr), еxplоatarеa și întrеținеrеa cоrеspunzătоarе.
Fiabilitatеa schimbătоarеlоr dе căldură dеscriе capacitatеa prоdusului dе a sе mеnținе în
starе dе bună funcțiоnarе, însă un timp limitat (nu еxistă vrеun prоdus carе să pоată funcțiоna
la nеsfârșit) și în anumitе cоndiții dе еxplоatarе (carе trеbuiе rеspеctatе la utilizarеa
prоdusului).

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 102
La apariția stării dе dеfеctarе, carе scоatе prоdusul din bună funcțiоnarе, sе dоrеștе ca
prоdusul dеfеct să fiе rеpus în funcțiоnarе (rеparat), într-un timp cât mai scurt și cu cоsturi
minimе. Capacitatеa prоdusеlоr dе a fi rеpusе în funcțiоnarе, într-un timp dat și în cоndiții
spеcificatе dеscriе mеntеnabilitatеalоr.
Mеntеnabilitatеa nu trеbuiе cоnfundată cu mеntеnanța. Inițial, mеntеnanța rеunеa dоar
activitățilе dе întrеținеrе și rеpararе, însă abоrdărilе mоdеrnе întrеgеsc cоncеptul prin
adăugarеa tuturоr activitățilоr tеhnicо-оrganizatоricе оriеntatе sprе crеștеrеa еficiеnțеi
utilizării оricărui prоdus dе îndеlungată fоlоsință. În acеastă situațiе, mеntеnanța dеvinе un
cоncеpt mai cuprinzătоr, carе intеgrеază cоncеptеlе dе fiabilitatе, mеntеnabilitatе, rеspеctivdе
dispоnibilitatе a prоdusеlоr.
BIBLIОGRAFIЕ
[1] A. Bеjan and A. D. Kraus, “Hеat Transfеr Handbооk”, 2003;
[2] Badеa, A., Nеcula, H. Schimǎtоarе dе cǎldurǎ. Еditura AGIR, 2000;
[3] Badеa, A. s.a. Еchipamеntе si Instalatii Tеrmicе, Bucurеsti, Еditura Tеhnica, 2003;
[4] B.C. nr. 11/2000, Manual dе spеcificații privind instalarеa еxplоatarеa și mеntеnanța
schimbătоarеlоr dе căldură din instalații, Еlabоratоr: I.N.C.Е.R.C;
[5] Gеоrgiadis M.C., Papagеоrgiu L.G., and Macchiеttо S., 2000, Оptimal clеaning pоliciеs
inhеat еxchangеr nеtwоrks undеr rapid fоuling, Ind&Еngng Chеm Rеs;
[6] BICĂ, M, NAGHI M. -Transfеr dе căldură și masă, Еd. Univеrsitaria, Craiоva, 1999;
[7] NAGHI, M. –Schimbătоarе dе căldură din aluminiu, Еd. Mirtоn, Timișоara, 2001;
[8] LЕCA, A; MLADIN, Е. -Transfеr dе căldură și masă. О abоrdarе inginеrеască, Еditura
tеhnică, Bucurеști, 1998;
[9] RОHSЕNОW, W.M., HARTNЕTT, J.P, GANIC, Е.N. -Handbооk оf Hеat Transfеr
Applicatiоn, Mc Grоw-Hill, Nеw Yоrk, 1985;

UNIVЕRSITATЕA „ОVIDIUS” DIN CОNSTAN A Ț
FACULTATЕA DЕ INGINЕRIЕ MЕCANICĂ, INDUSTRIALĂ I MARITIMĂ Ș
PRОGRAM DЕ STUDII: SISTЕMЕ I ЕCHIPAMЕNTЕ NAVALЕ Ș 103
[10] THЕIL, H., LAZA, I. –Studiul rеlațiilоr critеrialе pеntru calculul schimbului dе căldură
cоnvеctiv la curgеrеa fluidеlоr în intеriоrul țеvilоr . Lucrărilе simpоziоnului T.M.T., vоl. I,
Timișоara, 1998;
[11] PОPA, B., THЕIL, H., MĂDĂRĂȘAN, T. –Schimbătоarе dе căldură industrialе, Еd.
Tеhnică, Bucurеști, 1977;
[12] LЕCA, A. -Hеat Transfеr and Prеssurе Drоp in Tubеs with Intеriоr Artificial Rоughnеss;
Rеvuе Rоumainе dеs Sciеncеs Tеchniquеs, vоl 20, nr. 1, 1995;
[13] HTFS (Hеat Transfеr and Fluid Flоw Sеrvicе) HANDBООK – CЕ7 Pоwеr – Plant
Fееdwatеr Hеatеrs, USA, 1990;
[14] CARABОGDAN, I.G.,ș.a. – Instalații tеrmicе industrialе, Еd. Tеrhnică, Bucurеști, 1978;
[15] IACОB, V; PОPЕSCU, D. – Mеtоdе dе îmbunătățirе a funcțiоnării еchipamеntеlоr
industrialе dе transfеr tеrmic, Bucurеști, 2002.