Schimbatoarele de caldura mediaza transferul de caldura de la o substanta la alta intr-o varietate de procese fizice esentiale, de la fierbere la condensare. De asemenea, acestea sunt de o importanta vitala in alte procese termice, deoarece sunt prezente doua sau mai multe materiale cu temperaturi diferite. Radiatoarele sunt un exemplu evident. Fluidul fierbinte, adica fluidul care raceste motorul, transfera o parte din caldura eliminata din motor catre un fluid rece, cum ar fi aerul.
Ce sunt schimbatoarele de caldura?
Radiatoarele, instalatiile de incalzire centrala si alte dispozitive radiante pot fi echipate cu aceste dispozitive. Echipamentele de refrigerare, de aer conditionat si de distilare utilizeaza, de asemenea, aceste dispozitive. La fel cum este folosita pentru distilarea lichiorului, aceasta tehnologie este utilizata si pentru distilarea bauturilor spirtoase.
Scopul schimbatorului de caldura este de a transfera caldura de la un agent termic la altul in timp ce se separa cele doua circuite. Acest lucru se intampla in cazul rezervoarelor ca alimentare si descarcare indirecta. Procesele de transfer de caldura sunt diverse si au loc in viata de zi cu zi, de exemplu, in timp ce gatiti, caldura ajunge in tigaie prin ochiul aragazului. Un alt exemplu in acest sens sunt elementele de incalzire ale sistemului de incalzire centrala, care transfera caldura in aerul din incapere datorita apei calde pe care o contin. Schimbatorul de caldura dintr-un panou solar apa calda functioneaza exact in acelasi mod.In ceea ce priveste transferul de caldura de la agentul de incalzire in apa potabila sau luarea de apa calda din rezervor. Pe langa acest schimbator de caldura cu circuit solar, exista si alte schimbatoare de caldura in instalatiile solare moderne, in special cele de sustinere a sistemelor de incalzire, astfel incat aceste sisteme castiga teren.
Pentru ca un transfer de caldura sa aiba loc, trebuie sa existe o diferenta de temperatura intre mediul de incalzire, pe de o parte, si materialul de incalzit, pe de alta parte. Fluxul de apa calda curge prin peretele despartitor de la cald la rece.
Cantitatea de caldura pe care o poate transfera un schimbator de caldura, cu alte cuvinte capacitatea de incalzire, creste cu:
- zona AWT mai mare a schimbatorului (suprafata de incalzire),
- diferenta de temperatura mai mare intre partea rece si cea calda si
- un debit mai mare al ambelor suprafete, unde tipul de curgere (laminar sau turbulent) este important.
Pentru ca un colector solar sa functioneze cu un grad ridicat de eficienta, schimbatorul de caldura trebuie dimensionat in asa fel incat temperatura de iesire, care corespunde intr-o oarecare masura temperaturii de intrare a colectorului, sa fie cat mai scazuta.
O atentie deosebita trebuie acordata si rezistentei hidraulice la curentul schimbatorului de caldura. Schimbatoarele de caldura mai mari din tevi cu nervuri au, ca si cele din placi, pierderi de presiune destul de mari. De altfel, in instalatiile pompate, rezistenta hidraulica impotriva curentului poate fi compensata relativ usor prin cresterea randamentului pompelor. Schimbatoarele de caldura trebuie sa aiba insa un grad scazut de rezistenta hidraulica in constructia lor astfel incat bilantul energetic final al sistemului solar sa nu fie afectat de consumul crescut de energie.
