Definicja nagrzewnicy
Podział nagrzewnic
Ze względu na przeznaczenie:
n. pomieszczeniowe - stosowane w pomieszczeniach/domach
n. samochodowe - stosowane w samochodach
n. przemysłowe - stosowane w procesach produkcyjnych, itp.
Ze względu na budowę:
stacjonarne
mobilne
wiszące
wbudowane w zespół maszyn
Ze względu na rodzaj paliwa:
nagrzewnice olejowe (zasilane olejem opałowym, ropą lub mazutem
nagrzewnice elektryczne (zasilane energią elektryczną)
nagrzewnice wodne (zbudowane na bazie wymiennika wodnego uzyskujące ciepło z cieczy płynącej przez wymiennik)
nagrzewnice na paliwa stałe (węgiel, drewno, koks, pelet, itp.)
nagrzewnice gazowe (gaz ziemny lub LPG)
Budowa i działanie
Sposób działania nagrzewnicy uzależniony jest od jej rodzaju.
Powietrze w nagrzewnicach wodnych podgrzewa się dzięki wymiennikowi aluminiowemu, przez który przepływa gorąca woda. Dzięki wymiennikowi energia cieplna przekazywana jest przez lamele i powietrze uzyskuje podwyższoną temperaturę.
Nagrzewnice olejowe to takie, w których źródłem ciepła jest z reguły olej opałowy, który wtryskiwany poprzez dyszę paliwową do komory spalania podgrzewa przepływające przez nagrzewnicę powietrze. Nagrzewnice olejowe wymiennikowe posiadają wymiennik, czyli paliwo spalane jest w zamkniętej komorze spalania, a powietrze jest ogrzewane poprzez wymiennik ciepła. Nagrzewnice olejowe bezwymiennikowe nie posiadają wymiennika i powietrze przepływające przez nagrzewnicę ogrzewane jest bezpośrednio przez płomień z spalanego paliwa. Różnica jest zasadnicza: nagrzewnice wymiennikowe posiadają zamkniętą komorę spalania i odprowadzenie spalin na zewnątrz, przez co spaliny są odseparowane od ogrzewanego powietrza, a w nagrzewnicach bezwymiennikowych podgrzewane powietrze łączy się ze spalinami.
Nagrzewnice gazowe mają identyczną zasadę działania jak olejowe lecz czynnikiem cieplnym zamiast oleju jest gaz. Nagrzewnice gazowe na propan-butan wytwarzają czyste i ciepłe powietrze. Proces spalania zachodzi w otwartej komorze spalania, powietrze zasysane przez wentylator jest ocieplane a następnie wydmuchiwane z nagrzewnicy. Nie wymagają one kominów, należy jedynie zapewnić dopływ powietrza, aby umożliwić prawidłowe spalanie. Najnowsze modele posiadają pokrętła umożliwiające płynną regulację mocy, dzięki czemu można ograniczyć zużycie gazu do potrzebnego minimum.
Zastosowanie
Poza zastosowaniem samochodowym, nagrzewnice wykorzystuje się do ogrzewania pomieszczeń o zróżnicowanych powierzchniach np. magazynów, hal, szklarni, obiektów inwentarskich, placów budów w trakcie realizacji, warsztatów, stacji diagnostycznych i wulkanizatorskich, a także namiotów i kościołów. Stosuje się je również tam, gdzie instalacja grzewcza nie może zostać założona lub uległa uszkodzeniu. Głównymi zaletami tego rodzaju ogrzewania są możliwość natychmiastowego rozpoczęcia pracy, prostota użycia, duża dostępność paliwa, a także łatwość ich serwisowania.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Nagrzewnica
Wymienniki kontaktowe
W regeneratorach płyny naprzemiennie przepływają tą samą drogą. Wymiana ciepła jest możliwa dzięki magazynowaniu ciepła w złożu porowatym, przez które przepływają płyny. Proces taki nie jest ciągły, ale składa się z fazy ciepłej (w której ciepło jest oddawane przez płyn ciepły) oraz fazy zimnej (w której ciepło jest oddawane do płyny zimnego). Ze względu na nieciągłość procesu oraz ograniczenia konstrukcyjne wymienniki te są rzadziej spotykane w przemyśle.
W złożach fluidyzacyjnych zachodzą procesy, które są kombinacją procesów zachodzących w rekuperatorach i regeneratorach23. Złoże takie składa się ze zbiornika wypełnionego cząsteczkami ciała stałego. Na dnie zbiornika znajduje się wlot gazu, który przepływa przez zbiornik i opuszcza go na górze. Po osiągnięciu odpowiedniej prędkości przepływu gaz zaczyna unosić cząsteczki ciała stałego do góry. Cząsteczki unoszą się w zbiorniku zachowując się jak ciecz. Zbiorniki mogą być dodatkowo wyposażone w wężownicę lub płaszcz chłodzący. Ruch ciepła w takich aparatach odbywa się od cząsteczek ciała stałego (jak w regeneratorach) do gazu, a następnie poprzez ściankę płaszcza lub wężownicy (jak w rekuperatorach). Złoża fluidyzacyjne stosuje się np. w procesie zgazowania węgla, wytwarzania węgla aktywnego, suszenia, prażenia rud, krakowania i syntezy benzyny23.
Wymienniki kontaktowe można podzielić na wymienniki:
układ cieczy niemieszających się, w którym dochodzi do kontaktu dwóch niemieszających się cieczy. Przykładem procesów wykorzystujących ten układ wymiany ciepła może być skraplanie związków organicznych lub oparów oleju1.
typu gaz-ciecz, w których ciepło wymieniane jest pomiędzy cieczą (najczęściej wodą) oraz gazem. Ten rodzaj wymienników stosuje się w procesach chłodzenia cieczy oraz nawilżania gazu. Najczęściej spotykanym przykładem są wieże chłodnicze, w których woda ścieka drobnymi kroplami ochładzając się kosztem powietrza znajdującego się w wieży1.
typu ciecz-para, których dochodzi do wymiany ciepła pomiędzy płynami a ich parą. Ten rodzaj wymienników często stosuje się do ogrzewania wody poprzez bezpośredni wtrysk pary (np. w odpowietrzaczach1) lub chłodzenia pary przez bezpośredni wtrysk wody.
W wymiennikach kontaktowych płyny wchodzą w bezpośredni kontakt między sobą. Pomimo dużych ograniczeń, takie rozwiązanie posiada też pewne zalety1 - pozwala na uzyskanie bardzo dużych współczynników przewodzenia ciepła, jest stosunkowo tanie, nie ma problemu wytrącania się osadu na powierzchni wymiany ciepła. W dodatku wymiana ciepła pomiędzy kilkoma strumieniami jest stosunkowo prosta do zrealizowania.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a
W układzie współprądowym
W układzie współprądowym wymiana ciepła zachodzi pomiędzy dwoma strumieniami biegnącymi w tym samym kierunku. Z punktu widzenia wymiany ciepła jest to najmniej wydajny układ. Charakteryzuje się stosunkowo niską średnią różnicą temperatur (która jest siłą napędową procesu). Skutkiem tego jest większa powierzchnia wymiany ciepła konieczna do realizacji procesu, a co za tym idzie, większy i droższy wymiennik. Wymiennik ten jest korzystny ze względu na rozkład naprężeń cieplnych. Ponieważ gorący i zimny strumień wpływają do wymiennika z tej samej strony średnia temperatura ścianki w wymienniku jest bardziej jednorodna na całej długości. Skutkiem tego są mniejsze naprężenia termiczne.
Bardziej efektywny jest układ przeciwprądowy. Dodatkową zaletą tego układu jest możliwość podgrzania lub ochłodzenia strumienia do temperatury wlotowej drugiego strumienia. Wadą jest możliwość pojawienia się dużych naprężeń cieplnych.
W układzie krzyżowym oba strumienie przepływają względem siebie pod kątem prostym. Chociaż czysty układ krzyżowy jest rzadko spotykanym rozwiązaniem, często spotyka się go w przypadku wymienników płaszczowo-rurowych jako składowa przepływu. Przegrody stosowane powszechnie w celu zwiększenia dynamiki przepływu płynu w przestrzeni płaszczowej, dzielą ją na szereg segmentów o przepływie krzyżowym.
Układy złożone (np. wymienniki z płaszczem o przepływie dzielonym lub rozbieżnym) są kombinacją powyższych układów. Większość wymienników spotykanych w przemyśle ma charakter złożony.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a