Siltummainis

Siltummainis ir iekārta, kura pārvada siltumu no vienas vides uz citu. Vides var būt atdalītas ar starpsienu tā, lai tās nekad nesajauktos vai tās var būt tiešā kontaktā. Siltummaini var saukt arī par siltuma atgūšanas iekārtu. Siltummaiņus plaši izmanto apkurei, dzesēšanai, gaisa kondicionēšanai kā arī rūpnieciskam pielietojumam. Kā siltumnesēju var izmantot gāzes (dūmgāzes), šķidrumus (ūdens), tvaiku, gaisu. Īpaši efektīva siltummaiņa izmantošana ir tad, ja ar silto, netīro gaisu, kuru izvada no telpas, sasilda vēso, ienākošo gaisu, samazinot elektroenerģijas patēriņu.

Cilindrisks siltummainis caurule-caurulē

Iedalījums

Siltummaiņus var iedalīt pēc vairākiem kritērijiem:

• Pēc darba vielas agregātstāvokļa:
  • Šķidruma-šķidruma siltummaiņi
  • Šķidruma-gāzes siltummaiņi
  • Gāzes-gāzes siltummaiņi
• Pēc darbības nepārtrauktības (reģeneratorus lieto tikai gāzēm):
  • Pārtrauktas darbības (reģeneratori)(lieto stikla un metālu kausēšanas krāsnīm, lai ar dūmgāzēm sildītu ieplūstošo gaisu, darbības laikā sasniedz ārkārtīgi augstas temperatūras)
  • Nepārtrauktas darbības (visi pārējie siltummaiņi)

Plāksnīšu siltummaiņa shematisks attēls

• Gāzu siltummaiņus var iedalīt:
  • plāksnīšu;
  • rotējošais;
  • bateriju.

A - pretplūsma, B - līdzplūsma

• pēc plūsmu organizācijas:
  • līdzplūsma - abas vielas ienāk siltummainī pa vienu un to pašu pusi, tālāk paralēli plūstot viena gar otru;
  • pretplūsma - vielas ienāk siltummainī katra no savas puses;
  • šķērsplūsma - plūsmas iet viena otrai garām šķērsām.

Pretplūsmas siltummainis ir efektīvāks, jo tādējādi var pārvadīt vairāk siltuma nekā paralēlās plūsmas iekārtā (sildāmās vides izejas temperatūra var būt augstāka kā sildošās vides izejas temperatūra). Ja ir ļoti lielas temperatūru starpības, pretplūsmas siltummainī materiāla termiskās izplešanās dēl var rasties lieli mehāniskie spriegumi. Lai to novērstu, nākas lietot līdzplūsmu. Šķērsplūsmu bieži lieto šķidruma-gāzes siltummaiņiem, lai samazinātu aparāta izmērus. (Kaloriferi, kas silda gaisu ar piesātinātu ūdens tvaiku)

Darbības princips

Siltummainis satur siltumapmaiņas virsmu, kurai vienā pusē ir sildāmā vide un otrā pusē ir sildošā vide. Siltums plūst cauri sienai. Siltuma pārēju apraksta vienādojums:

Q = k * F * dT,

• kur:
  • Q - siltumplūsma
  • k - siltumpārejas koeficients (atkarīgs no abu vižu dabas, sieniņas materiāla un biezuma, abu vižu plūsmas ātrumiem)(šo bieži vien nav iespējams precīzi aprēķināt)
  • F - siltumapmaiņas virsma
  • dT - temperatūru starpība (siltummainim tā ir atkarīga no plūsmas režīma (līdzplūsma vai pretplūsma) un sākuma, un beigu temperatūrām)

Ir trīs veidu gāzu-gāzu siltummaiņi: plāksnīšu, rotējošais un bateriju siltummainis. Visām iekārtām ir līdzīgs darbības princips: tiek izmantota materiālu spēja saņemt un atdot siltumu. Plāksnīšu siltummainī ļoti plānai metāla plāksnītei pa vienu pusi plūst siltais izejošais gaiss. Tas sasilda metālu, kas savukārt atdod siltumu ienākošajam aukstajam gaisam. Šo principu, taču ar atšķirīgu tehnisko risinājumu, izmanto arī rotējošajā siltummainī. Bateriju iekārtā siltumvadītājs ir caurulītē esošs šķidrums. Tas sasilst izplūstošā gaisa ietekmē un tiek novadīts līdz tai ventilācijas sistēmas daļai, kur ieplūst svaigais gaiss, lai tam varētu atdot uzņemto siltumenerģiju.

Uzstādīšana

Siltummaini uzstāda centrālajā gaisa kondicionēšanas iekārtā, ventilācijas sistēmā.

Skatīt arī

• Siltumsūknis