1. UVODVani sastavni dijelovi kondenzacijskih parnoturbinskih turbopostrojenja su kondenzacijsko postrojenje (rashladno postrojenje) te postrojenje regenerativnog predgrijavanja i termike pripreme kondenzata (napojne vode) , a kod plinskoturbinskih postrojenja sistem za regeneraciju toplote.Glavni elementi tih pomonih postrojenja turbopostrojenja su razliiti izmjenjivai toplote, kondenzator, rashladni toranj, predgrijai napojne vode i zraka itd.. Izmjenjiva toplotejenapravanamijenjena prelazutoplotes jednog medija na drugi, a moe biti izveden dasemediji dodiruju, ili da su odvojeni pregradom koja sprjeava njihov izravnikontakt. Njihova je upotreba vrlo rasprostranjena, od kunihgrijaa i hladnjaka,automobilskihrashladnika, industrijskih izmjenjivaa,.. Moe se rei da nema segmenta ivota u kojem ne susreemo izmjenjivae toplote.2. OSNOVNA PODJELA IZMJENJIVAA TOPLINE

2.1. Prema nainu izmjene toplote1. Rekuperatorske2. Regenerativne 3. Direktne (izravne)2.1.1. Rekuperatorski izmjenjivai toploteRekuperatorski izmjenjivai toplote su izvedeni na nain da su fluidi meu kojima se razmjenjuje toplota odvojeni vrstom stijenkom tako da meu njima nema mogunosti kontakta. Tim nainom se u sutini izmjenjuje samo osjetna toplota (dakle, ne i latentna toplota). Razdijelna stijenka moe biti cijevnog, ploastog ili nekog drugog oblika. U tehnikoj praksi najee se koriste u tzv. shell&tube izvedbi, te u ploastoj izvedbi. Slika 2.1.: Izmjenjiva topline cijev u platu (shell&tube)2.1.2. Regenerativni izmjenjvai toploteRegenerativni izmjenjivai toplote u odnosu na rekuperatorske izmjenjivae, pored osjetne toplote mogu izmjenjivati i latentnu toplotu. Obino se koriste za struje plin-plin (tzv. Cowperovi zagrijai zraka). U praksi je esta izvedba preko akumulacijske mase izraene u obliku saa, ematski prikazana prema slici obino u tzv. rotacijskoj izvedbi.

Slika 2.2.: Regenerativni izmjenjiva toplote- rotacijska izvedba 2.1.3. Izravni izmjenjivai toploteKod izravnih izmjenjivaa toplote dolazi do direktnog kontakta struje fluida u mjealitu pri emu neminovno dolazi i do izmjene mase. Tj. mjeanjem nastaje struja fluida odreenih parametara mjeavine.

Slika 2.3.: Izravni izmjenjivai toplote2.2. Prema smjeru strujanja1. Istosmjerne2. Protusmjerne 3. Unakrsne (krine)2.2.1. Istosmjerni izmjenjivai toploteKod istosmjernog izmjenjivaa toplote, dva fluida (nosioci toplote) struje paralenlno jedan spram drugog i to u istom smjeru gdje je jedna cijev relativnog malog promjera, smjetena koaksijalno unutar cijevi veeg promjera. Takoer, oba fluida ulaze i izlaze na istim krajevima. Kod znaajne promjene temperatura fluida postojea se temperaturna razlika slabo iskoritava. Ako je efikasnost prenosa toplote glavni parametar kod projektovanja, takav se tip izmjenjivaa toplote ne koristi. Njegova je prednost pred protustujnim jednolikost temperature stijenke. Slika 2.4.: Cijev u cijevi (istosmjerni)

2.2.2. Protusmjerni izmjenjivai toploteKod protustrujnog izmjenjivaa toplote dva fluida struje paralelno jedan spram drugog ali u suprotnim smjerovima, gdje je takoer jedna cijev relativno malog promjera, smjetena koaksijalno unutar cijevi veeg promjera. Jedan fluid struji korz unutranju cijev, a drugi kroz prstenasti prostor izmeu dvije cijevi. Fluidi ulaze i izlaze na suprotnim krajevima. U praksi se unutar jedne cijevi velikog promjera nalazi znaajan broj cijevi. Protustrujni izmjenjiva toplote je najefikasniji poto osigurava najbolju iskoristivost postojee temperaturne razlike, te se na taj nain moe postii najvea promjena temperature svakog od fluida.

Slika 2.5.: Cijev u cijevi (protusmjerni)2.2.3. Unakrsni izmjenjivai toploteU krinom izmjenjivau topline, fluidi struje okomito jedan na drugoga kroz izmjenjiva, tj. pod pravim uglom jedan spram drugog. Npr. prvi fluid moe strujati kroz cijevi, skupljene u cijevni snop, dok drugi fluid struji prostorom izmeu cijevi u smjeru, koji je potpuno ili djelimino okomit na osu tih cijevi. Po svojoj efikasnosti unakrsni izmjenjiva zauzima mjesto izmeu istostrujnog i protustrujnog izmjenjivaa.

Slika 2.6.: Zmijasti sa orebrenjima (unakrsni) Slika 2.7.:Mogue izvedbe strujanja u izmjenjivaima toplote unakrsnog tipa 2.3. Prema obliku konstrukcije1. Ploasti2. Spiralni3. Cijevni

2.3.1. Ploasti izmjenjivai toplotePloasti izmjenjiva toplote izgraen je od mnogo tankih, blago razdvojenih ploa koje imaju vrlo veliku povrinu i prolaze za struju fluida kako bi dolo do prenosa toplote. Ovaj oblik naslaganih ploa moe biti bolje iskoristiv, u zadanom prostoru, od izmjenjivaa cijev u platu.Napreci u tehnologijamabrtvljenjailemljenjasu uinili ploaste izmjenjivae toplote sve praktinijim. Kod primjene u sistemina za grijanje, ventilaciju iklimatizaciju zraka, veliki izmjenjivai toplote ovog tipa (ploasti izmjenjivai toplote s okvirom) se rade na nain da se mogu rastaviti, oistiti i pregledati. Postoji mnogo vrsta ploastih izmjenjivaa toplote lemljene izvedbe kao to su izmjenjivai raeni lemljenjem uronjavanjem, lemljenjem uvakuumuilizavarivanjem.

Slika 2.8.: Konceptualni prikaz ploastog okvirnog izmjenjivaa toplote2.3.2. Spiralni izmjenjivai toploteSpiralni izmjenjiva toplote moe biti u obliku zavijenih cijevi, ali ee se pojam spiralnog izmjenjivaa odnosi na par ravnih povrina koje su zavijene kako bi inile dva kanala koji rade na protustrujnom naelu. Svaki od kanala ima jedan dugaki zakrivljen prolaz. Glavna prednost spiralnog izmjenjivaa toplote je njegova velika iskoristivost prostora. Udaljenost izmeu ploa u spiralnim kanalima se odrava koritenjemsvornjakakoji se zavare prije namatanja u spiralu. Kada se glavni spiralni paket namota, dopunski gornji i donji bridovi se zavaruju i svaki kraj se zatvarabrtvenomravnom ili koninom navlakom koja se privrsti vijcima za konstrukciju. To omoguava da ne doe do mijeanja dva fluida. Bilo koje curenje se odvija ili prema atmosferi ili u prolaze koji sadre isti fluid. Slika 2.9.: ematski prikaz spiralnog izmjenjivaa toplote2.3.3. Cijevni izmjenjivai toploteIzmjenjivai toplote tipa cijev u platu su nainjeni od niza cijevi. Snop tih cijevi sadri fluid koji se mora hladiti ili zagrijavati. Drugi fluid struji preko cijevi koje se griju ili hlade tako da moe dati ili apsorbirati traenu koliinu toplote. Snop cijevi moe biti nainjen od nekoliko vrsta cijevi: obinih, uzduno orebrenih itd. Ovi se izmjenjivai u pravilu koriste u visokotlanim primjenama (satlakovimaiznad 30 bara i temperaturama veim od 260C).To je iz razloga to su izmjenjivai cijev u platu robusni radi njihova oblika. Pri konstruiranju cijevi u izmjenjivaima topline tipa cijev u cijevi potrebno je uzeti u obzir vie znaajki: debljinu cijevi, duinu, razmak, naboranost itd.

Slika 2.10.: Cijevni izmjenjivai toplote

3. TIPOVI UREAJA ZA IZMJENU TOPLOTEOsnovni tipovi ureaja za izmjenu toplote su: Isparivai, bojleri i rebojleri, kondenzatori, rashladni tornjevi, postrojenja za suenje, loita...3.1. KondenzatoriKondenzatori su cijevni izmjenjivai toplote u kojima se kondenzira viak pare iz procesa, te se takav kondenzat vraa u procesni zatvoreni krug napojne vode kotla ili drugdje u proces zavisno od postrojenja. Zavisno od pritiska u izmjenjivau, kondenzatori mogu bitiatmosferskiilivakuumski. Atmosferski kondenzatori kondenziraju paru pri atmosferskom pritisku te su po svojoj izvedbi jednostavniji i koriste se najee za kondenziranje vika pare u toplotnim krugovima. Vakuumski kondenzatori se koriste u turbinskim postrojenjima gdje se radi poveanja stepena djelovanja parne turbine u kondnezatorima stvara vakuum putemparnih ejektora.Rashladni medij moe biti slatka procesna voda, rijena voda ili morska voda zavisno od vrste postrojenja a materijali se koriste sukladno radnom mediju, pritiscima i temperaturama.

Slika 3.1.: Vakuum kondenzator3.2. Rashladni tornjeviRashladni tornjevi su ureaji (izmjenjivai toplote voda/zrak) pomou kojih se neiskoritena energija (toplota) iz energetskih postrojenja, preko rashladne vode s kojom se hlade kondenzatori i ostali hladnjaci u postrojenju, predaje okolini. Rashladni sistemi s rashladnim tornjevima spadaju u tzv. cirkulacijske rashladne sisteme, a prema nainu izmjene toplote mogu biti: otvoreni (tzv. vlani) s direktnim kontaktom izmeu zraka i vode, zatvoreni (tzv. suhi).Prednosti otvorenih (vlanih) rashladnih tornjeva: Vea efikasnost hlaenja u odnosu na zatvorene (suhe) rashladne tornjeve, Primjena na mjestima gdje nema dovoljno raspoloive koliine vode za protono hlaenje, Ekoloki prihvatljiviji u odnosu na protone rashladne sisteme.Kod zatvorenih (suhih) rashladnih tornjeva izmjena toplote vri se konvekcijom i kondukcijom preko izmjenjivakih povrina, dok se kod otvorenih (vlanih) rashladnih tornjeva, pored direktne konvekcije izmeu povrine estica rasprene vode, prenos toplote i mase deava takoer uslijed otparivanja dijela vode koja se uslijed toga hladi.

Zavisno od naina dovoenja zraka, rashladni tornjevi mogu biti: s prirodnim strujanjem zraka (toranjska hiperbolina izvedba) s prisilnim strujanjem zraka (popreno, protustrujno). Slika 3.2.: Rashladni tornjevi s prirodnim strujanjem zraka 3.3. LoitaAko se izgaranje goriva realizira unutar izmjenjivaa toplote, a ne u vanjskoj komori izgaranja (kao npr. kod plinskoturbinskog postrojenja) izmjenjiva toplote se moe nazvati loitem. Izmjenjivai toplote tog tipa razlikuju se po obliku u zavisnosti od vrste goriva (gasovito, tekue ili vrsto), zagrijavanom materijalu, te kapacitetu postrojenja. Ovdje je vano naglasiti znaenje radijacijskog prenosa toplote. Slika 3.3.: Loite vatrocijevnog kotla kod parne lokomotive

4. TERMODINAMIKI PRORAUN IZMJENJIVAA TOPLOTE

4.1. Ukupni koeficijent prelaza toploteNajbitniji, a esto i najnepouzdaniji dio svake analize izmjenjivaa toplote je odreivanje ukupnog koeficijenta prelaza toplote. Taj koeficijent je definiran pomou lanova ukupnog toplotnog otpora prelazu toplote izmeu dva fluida. Odreen je otporima provoena i konvekciji izmeu fluida odvojenih kompozitnom ravnom ili cilindrinom stijenkom. Takvi rezultati su primjenjivi samo za ravne neobraene povrine.Tokom normalnog rada izmjenjivaa toplote, povrine se esto oneiavaju neistoama iz fluida, nastajanjem korozije ili drugim reagentima izmeu fluida i materijala stijenke. Nastala naslaga na povrini moe jako poveati otpor prelazu toplote izmeu fluida. Taj se uticaj moe uzeti u obzir, uvoenjem dodatnog otpora nazvanog faktor zaprljanja Rz. Njegova vrijednost zavisi od radne temperature, brzine fluida, te od vremena rada izmjenjivaa toplote.Ukupni koeficijent prelaza toplote se moe izraziti kao:

(1)gdje se indeksi h i t odnose na hladni i topli fluid. Umnoak UA ne treba posebno referirati na hladnu ili toplu stranu poto je UhAh=UtAt , ali proraun ukupnog koeficijenta zavisi od toga da li se temelji na hladnoj ili toploj strani povrine, poto je Uh=/Ut ako je Ah=At. Otpor provoenja toplote Rw odreuje se prema poznatim jednainama ili za ravnu ili cilindrinu stijenku. Faktor zaprljanja za odreene sluajeve dat je u tabeli 1. Fluid Rz, [m2K/W]

Morska voda i obraena napojna voda za generator pare (ispod 50oC)0,0001

Morska voda i obraena napojna voda za generator pare (iznad 50oC)0,0002

Rijena voda (ispod 50oC)0,0002-0,0001

Lo ulje 0,0009

Rashladne kapljevine 0,0002

Para 0,0001

Tabela 1: Vrijednosti za odreene faktore zaprljanjaVeliina 0 naziva se ukupna iskoristivost povrine ili temperaturna efikasnost orebrene povrine. Ona je tako definirana da za hladnu ili toplu povrinu, toplotni tok iznosi:

(2)gdje je Tb temperatura u podnoju rebra i A je ukupna porina (rebra i cijev). Sama vrijednost 0 moe se odrediti iz jednaine:

(3)gdje je Ar ukupna povrina rebra a r je iskoristivost jednog rebra. Ako se koriste ravna ili igliasta rebra duine L moe se napisati:

(4)gdje je

a t je debljina rebra.lan u prvoj jednaini, koji predstavlja provoenje kroz stijenku, se esto puta moe zanemariti, poto se koriste tanke stijenke s visokom toplotnom vodljivou. Takoer je esto jedan koeficijent toplotne konvekcije znatno manji nego drugi, pa je zbog toga dominantan kod odreivanja ukupnog koeficijenta. Npr, ako je jedan od fluida plin a drugi kapljevina ili smjesa kapljevine i pare koja kljua ili kondenzira, koeficijent toplotne konvekcije na strani plina znatno je nii. U takvoj se situaciji na strani plina koriste poveane povrine. Neke od vrijednosti ukupnog koeficijenta prelaza toplote za odreene kombinacije fluida date su u tabeli 2. Kombinacija fluida U, [W/m2K]

Voda- voda850-1700

Voda- ulje110-350

Kondenzirajua para (voda u cijevima)1000-6000

Kondenzirajui amonijak (voda u cijevima)800-1400

Kondenzirajui alkohol (voda u cijevima)250-700

Izmjenjiva toplote sa orebrenim cijevima (voda u cijevima, popreni tok zraka izvana)25-50

Tabela 2: Ukupni koeficijent prelaza toplote za odreene kombinacije fluidaZa izmjenjiva toplote izveden sa neorebrenim cijevima jednaina (1) svodi se na:

(5)gdje indeksi u i v oznaavaju unutranju i vanjsku povrinu cijevi (; ) i koje mogu biti izloene ili toplom ili hladnom fluidu.Ukupni koeficijent prelaza toplote se moe odrediti iz poznatog koeficijenta prelaza toplote na strani toplog i hladnog fluida, faktora zaprljanja i potrebnih geometrijskih parametara.4.2. Analiza izmjenjivaa toplote koritenjem logaritamske srednje temperaturne razlikeKod konstruisanja ili odreivanja karakteristika izmjenjivaa toplote, bitno je odrediti ukupni toplotni tok koji prenosi te veliine kao to su ulazne i izlazne temperature fluida, ukupni koeficijent prelaza toplote i ukupna povrina za izmjenu toplote. Dvije takve relacije mogu se dobiti primjenom sveukupne toplotne bilanse za topli i hladni fluid, slika 3.1. Ako je q ukupni toplotni tok izmeu toplog i hladnog fluida i ako se zanemari prelaz toplote izmeu izmjenjivaa i njegove okoline, kao to je mogue zanemariti i potencijalne i kinetike energije fluida primjena jednaine energetske bilanse daje:

(6a)

(7a)gdje je h entalpija fluida. Indeksi t i h ukazuju na topli i hladni fluid, gdje u i i oznaavaju svojstva fluida na ulazu i izlazu. Ako kod fluida ne dolazi do promjene faza i ako su specifine toplote konstantne predhodne se jenaine svode na:

(6b)

(7b)u kojima se temperature odnose na srednje temperature fluida na oznaenim mjestima.

Slika 3.1.: Ukupna energetska bilansa izmjenjivaa toplote za topli i hladni fluidDrugi korisni izraz moe se dobiti dovoenjem u vezu ukupnog toplotnog toka q i temperaturne razlike T izmeu toplog i hladnog fluida gdje je:

(8)Na taj nain se moe dobiti izraz koji je ekstenzija Newtonovog zakona hlaenja, u kojem se ukupni koeficijent prelaza toplote U koristi umjesto pojedinanog koeficijenta prelaza toplote h. Ali poto se T mijenja s mjestom u izmjenjivau toplote, to je potrebno raditi sa jednainom u obliku:

(9)gdje je Tm odgovarajua srednja temperaturna razlika.4.3. Istostrujni izmjenjiva toploteRaspodjela temperatura toplog i hladnog fluida du istostrujnog izmjenjivaa toplote prikazana je na slici 3.2. Temperaturna razlika T na poetku je velika, ali brzo opada sa poeanjem x, pribliavajui se asimptotski nuli. Vano je naglasiti da kod takvog izmjenjivaa toplote izlazna temperatura hladnog fluida nikada ne moe nadvisiti istu toplog fluida. Na slici 3.2. 1 i 2 oznaavaju suprotne krajeve izmjenjivaa toplote. Taj se dogovor koristi za sve tipove analiziranih izmjenjivaa toplote. Za istostrujni tok vrijedi da je:Tt,u=Tt,1 ; Tt,i=Tt,2 ; Th,u=Th,1 ; Th,i=Th,2

Slika 3.2.: Temperaturne raspodjele za istostrujni izmjenjiva toploteOblik Tm moe se odrediti primjenom energetske bilanse na diferencijalne elemente toplog i hladnog fluida. Svaki element je duine dx i sa povrinom za izmjenu toplote dA kao to je prikazano na slici 3.2. Energetske bilanse i odgovarajue analize uinjene su uz sljedee pretpostavke: 1. Izmjenjiva toplote izoliran je od okoline, i izmjena toplote se obovlja samo izmeu toplog i hladnog fluida2. Aksijalno provoenje du cijevi je zanemarivo3. Promjene potencijalne i kinetike energije su zanemarive4. Specifine toplote fluida su konstante5. Ukupni koeficijent prelaza toplote je konstantanSvakako da se specifine toplote mogu mijenjati kao rezultat temperaturnih promjena, kao to se i ukupni koeficijent prelaza toplote moe mijenjati zbog promjena svojstava fluida i uslova strujanja. Ipak, kod mnogih primjena takve promjene nisu znaajne i potpuno je prihvatljivo kod izmjenjivaa toplote raditi sa srednjim vrijenostima cp,h , cp,t i U.Primjenjujui energetsku bilansu na svaki diferencijalni element na slici 3.2. slijedi da je:

(10)

(11)gdje su Ct i Ch toplotni kapaciteti toplog i hladnog fluida. Ti se izrazi mogu integrirati du cijelog izmjenjivaa toplote da bi se dobile ukupne bilanse energije date sa jednainama (6b) i (7b). Toplota prenesena preko povrine dA moe se takoer izraziti kao:

(12)gdje je T=Tt-Th lokalna temperaturna razlika izmeu toplog i hladnog fluida.Da bi se odredio integracijski oblik jednaine (12) prvo treba izvriti supstituciju jednaine (10) i jednaine (11) u diferencijalni oblik jednaine (8):

da bi se dobilo:

Uvrtavajui dq iz jednaine (12) i integrirajui du izmjenjivaa toplote dobiva se:

ili

(13)Uvrtavajui vrijdnosti za Ct i Ch iz jednaine (6b) i (7b) dobiva se:

Prepoznavajui da je za istostrujni izmjenjiva toplote sa slike 3.2. T1=(Tt,u-Th,u) i T2=(Tt,i-Th,i) dobiva se:

Uporeujui predhodni izraz sa jednainom (9) moe se zakljuiti da je pogodna srednja temperaturna razlika logaritamska srednja temperaturna razlika T1m. U skladu sa tim moe se napisati da je:

(14)gdje je:

(15)Treba naglasiti da je za istostrujni izmjenjiva toplote:

(16)4.4. Protustrujni izmjenjiva toplotePromjene temperature toplog i hladnog fluida kod protustrujnog izmjenjivaa toplote prikazane su na slici 3.3. Za razliku od istostrujnog izmjenjivaa, takva konfiguracija omoguava prelaz toplote izmeu toplijih dijelova dva fluida na jednom kraju kao i izmeu hladnijih dijelova na drugom. Iz tih razloga je promjena temperaturne razlike T=Tt-Th du ose x na bilo kojem mjestu vea nego to je to na ulazu kod istostrujnog izmjenjivaa. Treba takoer naglasiti da izlazna temperatura hladnog fluida moe na taj nain previsiti izlaznu temperaturu toplog fluida.Jednaine (6b) i (7b) mogu se primjeniti za bilo koji izmjenjiva toplote, pa isto tako i za protustrujni. Slinom analizom kakva je sprovedena u istostrujnom izmjenjivau toplote moe se pokazati da jednaine (14) i (15) takoer vrijede, s tim da se temperaturne razlike na krajevima rotustrujnog izmjenjivaa trebaju definirati kao:

(17)Treba napomenuti, da za iste ulazne i izlazne temperature, vrijednost srednje logaritamske temperaturne razlike je vea za protustrujni izmjenjiva nego kod istostrujnog. Iz tih razloga je potrebna povrina za isti toplotni tok q i isti ukupni koeficijent prelaza toplote U, manja kod protustrujnog izmjenjivaa toplote nego kod istostrujnog, kao to jedino kod protustrujnog izmjenjivaa vrijednost Th,i moe nadvisiti Tt,i.

Slika 3.3.: Temperaturne promjene kod protustrujnog izmjenjivaa toplote4.5. Specijalni uslovi rada izmjenjivaa toploteSlika 3.4.a prikazuje promjene temperatura za izmjenjiva toplote kod kojeg topli fluid ima znatno vei toplotni kapacitet, nego hladni fluid, . U tom sluaju temperatura toplog fluida ostaje priblino konstantna kroz izmjenjiva toplote, dok se temperatura hladnog fluida poveava. Isti se uslovi postiu ako je topli fluid para koja kondenzira. Kondenzacija se odvija kod konstantne temperature, i kod svih praktinih sluajeva, . Obrnuto, kod isparivaa ili generatora pare, na slici 3.4.b, hladni fluid prolazi promjenu faza i ostaje kod priblino konstantne temperature, . Isti se efekat postie bez promjena faza, ako je . Treba napomenuti da je kod kondenzacije ili isparavanja toplotni tok dat sa jednainom (6a) i (7a). Trei specijalni suaj, prikazan na slici 3.4.c, predstavlja protustrujni izmjenjiva toplote, kod kojeg su toplotni kapaciteti jednaki, . U tom je sluaju temperaturna razlika T konstantna kroz izmjenjiva toplote, te je T1=T2=T1m.

Slika 3.4.: Specijalni uslovi rada izmjenjivaa toplotea) - kondenzacija pareb) - isparavanje kapljevinec) - protustujni izmjenjiva toplote sa jednakim toplotnim kapacitetima

4.6. Izmjenjivai toplote sa unakrsnim (poprenim) strujanjem i vie prolazaPoto se uslovi strujanja kod izmjenjivaa toplote sa poprenim strujanjem i vie prolaza kompliciraju, tu se jednaine (6), (7), (14) i (15) mogu koristiti ako se uine odreene modifikacije srednje logaritamske temperaturne razlike. Potrebni se oblik T1m dobiva primjenom korekcijskog faktora vrijednosti T1m koji je dobiven za sluaj protustrujnog izmjenjivaa toplote. Zbog toga je prema jednaini (17):

Algebarski izraz za korekcijski faktor F razvijeni su za razliite tipove izmjenjivaa toplote sa snopovima cijevi u platu (tzv.shell&tube) i sa poprenim konfiguracijama strujanja, te su obino pretstavljeni grafiki. Odreeni rezultati su prikazani na slici 3.5. do slike 3.9. za jednostavnije konfiguracije izmjenjivaa toplote. Oznake (T,t) predstavljaju temperature fluida, s tim da t uvijek oznaava fluid unutar cijevi. Uz takvo oznaavanje nije vano da li topli ili hladni fluid struji ili oko cijevi. Znaajna prednost slike 3.5. do slike 3.9. je ta, da ako je promjena temperatura jednog od fluida zanemariva, to ili P ili R su jednaki nuli i F=1. Zbog toga je proces u izmjenjivau toplote nezavisan od specifine konfiguracije. Takav se sluaj pojavljuje ako jedan od fluida prolazi promjenu faza.

Slika 3.5.: Korekcijski faktor za cijevni izmjenjiva s platom s jednim prolazom unutar plata i s dva i vie prolaza kroz cijevi (dva, etiri itd.) Slika 3.6.: Korekcijski faktor za cijevni izmjenjiva s platom s dva prolaza unutar plata i s etiri i vie prolaza kroz cijevi ( dva, etiri itd.)

Slika 3.7.: Korekcijski faktor za unakrsni izmjenjiva s jednim prolazom bez mijeanja nekog od fluida Slika 3.8.: Korekcijski faktor za unakrsni izmjenjiva s jednim prolazom uz mijeanja jednog od fluida

5. PRIMJENA, IZBOR I ODRAVANJE IZMJENJIVAA TOPLOTE

5.1. Primjena izmjenjivaa toploteJedna od najirih upotreba izmjenjivaa toplote je za klimatizaciju zgrada i vozila. Kapljevina-zrak ili zrak-kapljevinaHVAC(sistemi za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju) ureaji su najee krine izvedbe. Kao kapljevina se najee koristi voda, otopina vode i antifriza, kapljevina za hladnjake (ukapljeniamonijak,sumporov dioksiditd). Za zagrijavanje se najee koriste vrua voda i para, a za hlaenje hladna voda i kapljevina za hladnjake. to se tie zraka, tu se javljaju velike razlike izmeu izmjenjivaa za hlaenje i izmjenjivaa za grijanje. Iz zraka koji se hladi esto se kondenzira vlaga uz iznimku vrlo suhih struja zraka. Zagrijavanje zraka poveava kapacitet te struje zraka da zadrava vodu. Stoga izmjenjivai za zagrijavanje na strani zraka ne moraju uzimati u obzir kondenzaciju vlage, ali izmjenjivai za hlaenje moraju biti tako konstruirani kako bi se nosili s vlagom. Izbaena voda se naziva kondenzatom.U mnogim dijelovima svijeta, HVAC sistemi na vodu ili paru mogu biti izloeni uslovima zamrzavanja. Poto sezapreminavode poveava tokom zamrzavanja, ti skupi i teko zamjenjivi izmjenjivai toplote lako se mogu otetiti ili unititi za vrijeme niskih temperatura. Zbog toga je zatita od zamrzavanja glavna briga konstruktora HVAC sistema.Izmjenjivai toplote u peima s izravnim izgaranjem, karakteristini za mnoge zgrade su plin-zrak izmjenjivai koji se rade od elinih preanih ploa. Produkti izgaranja prolaze s jedne strane izmjenjivaa, a zrak za zagrijavanje s druge. Pojava pukotina u ovim izmjenjivaima je opasna i zahtjeva brzo uoavanje i popravak jer bi produkti izgaranja mogli ui u prostor gdje ljudi ive.5.2. Izbor izmjenjivaa toploteS obzirom da postoji mnogo vrsta, izbor optimalnog izmjenjivaa toplote nije lagan. Najee je potrebno mnogo iteracija. Zbog toga se izmjenjivai toplote najee biraju kompjuterskim programima na kojima rade ili konstruktori izmjenjivaa (najee inenjeri) ili prodavai opreme. Kako bi izabrali odgovarajui izmjenjiva toplote, konstruktori (ili prodavai opreme) prvo uzimaju u obzir ogranienja za konstrukcije za svaki tip izmjenjivaa. Iako je cijena esto prvi kriterij, postoji jo bitnih kriterija za odabir: ogranienja pritiska (najvii/najnii) opseg temperatura tvari koje e se mjeati u izmjenjivau kapacitet toka fluida mogunost ienja, odravanja i popravka materijali potrebni za konstrukciju mogunost poveanja u budunostiKako bi izabrali pravi izmjenjiva toplote, potrebno je znanje o razliitim tipovima izmjenjivaa toplote, kao i o okolini gdje izmjenjiva mora raditi. Kao primjer moemo uzeti proizvodnu industriju gdje se nekoliko razliitih tipova izmjenjivaa toplote koristi za samo jedan proces kako bi se dobio konaan proizvod.5.3. Odravanje izmjenjivaa toplotePloasti izmjenjivai toplote se moraju povremeno rastaviti i oistiti. Cijevni izmjenjivai toplote se mogu istiti razliitim metodama, poput ienja kiselinom, pjeskarenja, ispiranja pod visokim pritiskom, samarenjem itd. U velikim sistemima hlaenja vode koriste se tretmani vodom poput proiavanja i dodavanja hemikalija kako bi se pojava naslaga na izmjenjivaima toplote svela na minimum. Drugi tretmani vodom se takoer koriste u parnim postrojenjima uelektranamakako bi se smanjila korozija i pojava naslaga na izmjenjivaima i ostaloj opremi. Mnoge tvrtke su poele koristiti nove tehnologije koje iskljuuju primjenu hemikalija, ime se smanjuje pad pritiska u izmjenjivaima toplote.

Slika 5.1.: Izmjenjiva toplote u parnom postrojenju oneien naslagama

6. ZAKLJUAK