Výměníky tepla – nepřímé Střední odborná škola Otrokovice Výměníky tepla – nepřímé Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil Vašíček Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /3 Autor Ing. Emil Vašíček Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHTe/1-PV-3/11 Název DUM Výměníky tepla – nepřímé Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 28-52-H/01 Obor vzdělávání Gumař-plastikář Vyučovací předmět Chemická technika Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: tepelné operace, šíření tepla, tepelné výměníky nepřímé – duplikátor, trubkový had, deskový výměník, trubka v trubce, trubkový výměník Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Teplo, tepelné operace, šíření tepla, kondukce, konvekce, radiace, tepelné výměníky, duplikátor, trubkový had, deskový výměník, trubkový výměník Datum 19. 1. 2013

Výměníky tepla – nepřímé Náplň výuky (obsah hodiny) Tepelné operace Šíření tepla Výměníky tepla Nepřímé výměníky duplikátor trubkový had sprchový trubkový chladič deskový výměník trubka v trubce trubkový výměník

Tepelné operace Teplo je část vnitřní energie, kterou systém vymění (tj. přijme nebo odevzdá) při styku s jiným systémem [1]. Technologické operace, při nichž dochází k tepelné výměně se označují jako tepelné operace ohřívání chlazení žíhání kondenzace odpařování sušení… Obr. 1: žíhání

Šíření tepla Teplo se vždy šíří z místa o vyšší teplotě na místo o nižší teplotě (z tělesa teplejšího na studenější). Přenos končí při vyrovnání teploty. Tři základní způsoby:[2] kondukce (vedení) – dotyk dvou pevných těles a uvnitř pevných těles konvekce (proudění) – přenos pohybující se tekutinou (kapalina, plyn) radiace (sálání) – bezdotykový přenos tepla elektromagnetickým vlněním Obr. 2: vedení Obr. 3: proudění Obr. 4: sálání

Nepřímé výměníky Výměníky tepla jsou zařízení, kde dochází k tepelné výměně. Podle způsobu styku teplého a studeného média jsou výměníky [3] přímé – látky se přímo dotýkají nepřímé – přenos tepla přes tuhou stěnu, intenzifikace mícháním V nepřímých výměnících, kde dochází ke styku teplého a studeného média přes pevnou stěnu, neprobíhá mísení obou médií. Představiteli nepřímých výměníků jsou duplikátor trubkový had sprchový trubkový chladič deskový výměník trubka v trubce trubkový výměník Obr. 6: sprcha Obr. 5: nepřímý ohřev

Duplikátor Nádoba s dvojitou stěnou Použití chlazení (studená voda) ohřev (horká voda, pára) Pára prochází dvojitým pláštěm a předává teplo ohřívané látce. Při ohřevu parou musí mít dvojitý plášť odvod kondenzátu. Pro automatické odpouštění kondenzátu slouží kondenzační hrnec – kondenzát si nazdvihne vypouštěcí klapku plovákem. Obr. 6: duplikátor Obr. 7: kondenzační hrnec

Trubkový had Chladicí (či ohřívací) médium proudí trubkovým hadem v míchané nádobě a chladí (či ohřívá) obsah nádoby Obr. 8: trubkový had

Sprchový trubkový chladič Velmi jednoduché zařízení – trubkové vedení se pomocí sprch ostřikuje chladicí vodou Obr. 9: Temelín

Deskový výměník Poměrně jednoduché zařízení – desky se čtyřmi otvory v rozích a zeslabeným středem. V lichých mezerách jsou vyústěné trubky z jedné strany, v sudých z druhé, desky jsou zesílenými okraji přitisknuté k sobě. Obr. 10: tvar desek

Trubka v trubce Opět velmi jednoduché zařízení – dvě trubky rozdílných průměrů vložené v sobě, protiproudný pohyb – hodí se jen pro menší průtoky. Obr. 11: trubka v trubce

Trubkový výměník Nejčastější je trubkový výměník, skládá se ze svazku trubek a dvou vík. Jedna látka protéká kolem trubek, druhá protiproudně uvnitř trubek. Obr. 12: trubkový výměník Tato konstrukce je možná jen do teplotního spádu 20° C, při větším rozdílu se už projeví rozdílná teplotní roztažnost – deformace trubek.

Tepelná kompenzace Aby nedocházeno k teplotním deformacím, používá se řada úprav. Jedna z nich jsou trubky ve tvar U, kde teplotní roztažnost nevadí. Obr. 13: trubkový výměník

Teplosměnná média Látky používané k ohřevu horká voda – do 100 °C sytá pára – dle tlaku 150 až 230 °C minerální oleje – do 250 °C roztavené kovy – 400 až 500 °C, např. sodík v jaderném reaktoru spaliny – 300 až 2.000 °C Látky ke chlazení voda – pod 20 °C vzduch – pod 30 °C čpavek – až do -60 °C freony – do -70 °C Obr. 14: pára

Kontrolní otázky: Jak se šíří teplo? Co to jsou tepelné operace? Co to je duplikátor? Jaké znáš teplotní výměníky nepřímé?

Seznam obrázků: Obr. 1: anonym, [vid. 19. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hot_metalwork.jpg Obr. 2: vlastní Obr. 3: vlastní Obr. 4: vlastní Obr. 5: vlastní Obr. 6: vlastní Obr. 7: vlastní Obr. 8: vlastní Obr. 9: vlastní Obr. 10: vlastní Obr. 11: vlastní Obr. 12: vlastní Obr. 13: vlastní Obr. 14: vlastní

Seznam použité literatury: [1] Otevřená encyklopedie Wikipedie, [vid 19. 1. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Heat [2] Miloš Řešátko a kol., Fyzika A pro SOU, 1. díl, Státní pedagogické nakladatelství, Praha, 1984 [3] Přemysl Hranoš, Stroje a zařízení v chemickém průmyslu, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2

Děkuji za pozornost 