È lo scambiatore di calore della caldaia: fatti e analisi comparativa


Questo articolo risponde alla domanda: lo scambiatore di calore della caldaia è? La risposta è si. Gli scambiatori di calore, come suggerisce il nome, sono i dispositivi utilizzati per trasferire il calore tra i fluidi.

La caldaia aggiungerà calore al fluido di lavoro e lo convertirà nel suo stato gassoso. Questo è esattamente ciò che fa uno scambiatore di calore: trasferisce il calore. In questo articolo studieremo in dettaglio le caldaie e troveremo le risposte a varie domande al riguardo.

Cos'è una caldaia?

Il nome stesso suggerisce che fa bollire il liquido e lo converte nel suo stato gassoso. Una caratteristica notevole della caldaia è che la temperatura del fluido rimane la stessa e cambia solo la fase.

Questo è un esempio di aggiunta di calore latente al sistema, in cui la temperatura non cambia anche quando viene aggiunto il calore. Le caldaie trovano le loro applicazioni nelle centrali elettriche. Studiamo di più sulle caldaie in dettaglio.

è lo scambiatore di calore della caldaia
Immagine: una caldaia mobile (mobile).

Crediti immagine: io, Sir IwanKociol parwy lokomobilowy tipo Ln2 skansen kopalniatg 20070627CC BY-SA 3.0

La caldaia ha uno scambiatore di calore?

Il componente principale della caldaia è lo scambiatore di calore. Senza scambiatore di calore il trasferimento di calore non può aver luogo. Possiamo dire che la caldaia è essa stessa un tipo di scambiatore di calore.

Il fluido di lavoro che in questo caso è liquido viene fatto passare attraverso questo scambiatore di calore, un altro fluido con temperatura più elevata scorre anche dall'altro lato dello scambiatore di calore. Il calore viene trasferito dal liquido più caldo al liquido di lavoro. La fase del liquido si trasforma in gassosa dopo aver assorbito il calore. La temperatura del liquido più caldo scende mentre la temperatura del fluido di lavoro rimane la stessa (Nota: fluido di lavoro qui si riferisce al fluido che cambia fase)

Tutte le caldaie hanno scambiatori di calore?

Sì. Lo scambiatore di calore è un componente essenziale in qualsiasi caldaia. Il numero di scambiatori di calore all'interno della caldaia può variare, ma la caldaia deve avere almeno uno scambiatore di calore.

La funzione principale della caldaia cioè quella di trasferire calore per cambiare la fase del fluido, è svolta dallo scambiatore di calore presente all'interno della caldaia. Senza scambiatore di calore il trasferimento di calore non avrà luogo.

Caldaia vs scambio di caloreer

Caldaia e scambiatore di calore non sono esattamente gli stessi. I loro significati sono interconnessi. Scopriamo insieme come differiscono tra loro e come sono simili tra loro.

La tabella seguente mostra il confronto tra una caldaia e uno scambiatore di calore-

CaldaiaScambiatore di calore
Il calore viene aggiunto nel sistemaIl calore può essere aggiunto o estratto
Avviene solo la trasformazione di faseLa trasformazione di fase non è obbligatoria
La temperatura non cambiaCambiamenti di temperatura nella maggior parte dei casi
Tutte le caldaie sono scambiatori di caloreTutti gli scambiatori di calore non sono caldaie
Tabella: caldaia vs scambiatore di calore

Applicazioni della caldaia

Le caldaie sono utilizzate nell'industria per varie applicazioni. Alcune delle applicazioni delle caldaie sono menzionate nella sezione riportata di seguito

  1. Sterilizzazione in sala operatoria – Le caldaie producono vapore pulito. Questo tipo di vapore può essere utilizzato per uccidere batteri e germi. Quindi le caldaie trovano la loro applicazione anche negli ospedali.
  2. Sterilizzazione attrezzature– Come discusso nella sezione precedente, il vapore può essere utilizzato anche per pulire le apparecchiature. I germi e i batteri sulla superficie dell'apparecchiatura vengono uccisi, il che rende l'apparecchiatura sterile.
  3. Produzione di vapore pulito– Il vapore pulito è prodotto dalle caldaie. Non sono necessari additivi per cambiare la fase del liquido.
  4. Fornire calore per l'edificio- Le caldaie sono utilizzate negli edifici per riscaldare gli edifici quando fuori fa troppo freddo. Questo accade generalmente nelle aree in cui le nevicate sono una cosa regolare.
  5. Umidificazione per pronto soccorso– I pronto soccorso utilizzano caldaie per l'umidificazione. Il vapore prodotto dalla caldaia aumenta l'umidità all'interno del pronto soccorso.
  6. Lavanderia industriale– La lavanderia industriale utilizza una caldaia per riscaldare l'acqua e trasformarla in vapore.
  7. Preparazione del cibo- Quando il cibo deve essere preparato sfuso, viene utilizzata una caldaia per riscaldare il contenuto del cibo. Questo rende il processo di preparazione del cibo più veloce. La fiamma a gas convenzionale richiederà molto tempo per riscaldare il contenuto alla temperatura richiesta. La caldaia può anche riscaldare uniformemente gli alimenti mentre la fiamma del gas riscalderà maggiormente la superficie rispetto alla sezione centrale.

Tipi di caldaie

Ci sono molti tipi di caldaie utilizzate nell'industria. L'applicazione tipo definisce il tipo di caldaia da utilizzare. Alcune applicazioni richiedono un'enorme quantità di calore e caldaie di grandi dimensioni, mentre alcune applicazioni richiedono solo una piccola quantità di calore e caldaie di piccole dimensioni.

I diversi tipi di caldaie utilizzate nell'industria sono riportati nella sezione seguente-

  1. Caldaie a gas– Come suggerisce il nome, una caldaia a gas brucia gas per aumentare la sua energia cinetica. Questo può essere utilizzato per creare vapore surriscaldato o far funzionare turbine per generare elettricità.
  2. Caldaie a olio- Allo stesso modo, le caldaie a olio sono tipi di caldaie che bruciano oli per le loro applicazioni.
  3. Caldaie a buccia: nelle caldaie a fuoco, i gas caldi passano da un incendio attraverso i tubi attraverso un contenitore d'acqua sigillato.
  4. Caldaie a tubi d'acqua– Come suggerisce il nome, l'acqua viene fatta passare attraverso tubi riscaldati dal fuoco. Molti geyser da bagno utilizzano questo tipo di caldaie.
  5. Caldaie elettriche– Le caldaie elettriche, come suggerisce il nome, sono quei tipi di caldaie in cui il riscaldamento è alimentato dall'elettricità. 
  6. Caldaie ad alta efficienza- Le caldaie ad alta efficienza hanno una migliore efficienza in quanto impediscono la fuoriuscita di calore e lo riportano all'ambiente di riscaldamento. Questo processo è chiamato condensazione.
  7. Caldaie a calore residuo– Il calore di scarto si riferisce al calore rifiutato da qualsiasi processo industriale. Di solito questo calore viene scartato e non viene utilizzato. Le caldaie per il calore di scarto utilizzano questo calore di scarto per le prestazioni.
  8. Caldaie a biomassa- Come suggerisce il nome, le caldaie a biomassa utilizzano combustibili non fossili presenti in natura come fonte di calore. Queste fonti hanno un alto potere calorifico quindi emettono un calore immenso che può quindi essere utilizzato nelle caldaie.

La temperatura del fluido di lavoro cambia nella caldaia?

Una delle caratteristiche notevoli della caldaia è che non cambia la temperatura del fluido di lavoro (qui fluido di lavoro si riferisce al fluido di cui sta avvenendo la trasformazione di fase.

Questo perché la caldaia fornisce solo il calore latente di vaporizzazione che è responsabile solo della trasformazione di fase e non dell'aumento della temperatura. La trasformazione di fase avviene alla stessa temperatura, cambia solo la fase del fluido di lavoro quando aggiungiamo calore al sistema.

Conclusione

In questo articolo abbiamo discusso di diversi tipi di caldaie e abbiamo tracciato una linea di demarcazione tra scambiatori di calore e caldaie. Entrambi sono spesso considerati come le stesse cose. Ma lo scambiatore di calore ha un significato più ampio e la caldaia è solo una piccola applicazione dello scambiatore di calore. Quindi questa confusione dovrebbe essere evitata.

Abhishek

Ciao ....sono Abhishek Khambhata, ho conseguito la B. Tech in Ingegneria Meccanica. Durante i quattro anni della mia ingegneria, ho progettato e pilotato velivoli senza pilota. Il mio forte è la meccanica dei fluidi e l'ingegneria termica. Il mio progetto del quarto anno si basava sul miglioramento delle prestazioni dei veicoli aerei senza pilota utilizzando la tecnologia solare. Mi piacerebbe entrare in contatto con persone che la pensano allo stesso modo.

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