Výměníky tepla – kondenzátory pro tepelná čerpadla typu Double: řada VTXDR

Použití:

Výměníky jsou určeny výhradně pro tepelná čerpadla jako kondenzátory freonu. Jedná se tedy o výměníky pára – voda, konkrétně o výměníky pára freonu – voda. Výměníky jsou určené pro funkci kondenzátorů tepelných čerpadel, pro práci s freony ( příkladně R404A, R407C, R410A atd ) případně s amoniakem ( čpavkem ).

Charakteristika:

Jedná se o šroubovicové výměníky typu „pára – voda“, tedy o výměníky pro ohřev kapalin kondenzující parou. V tomto konkrétním případě se jedná o páry freonů, nejběžněji freonů s obchodním označením R410A, R407 a R404. Výměníky pracující výlučně v protiproudém zapojení a není možné zaměnit vstup páry s výstupem kondenzátu. Stejně tak nelze zaměnit vstup a výstup topné vody.

Z hlediska konstrukčního provedení je teplosměnná plocha realizována ze dvou vzájemně oddělených svazků šroubovic. Každý ze svazků se skládá z několika vícechodých šroubovic v několika potiběžných vrstvách na sobě. Na technické řešení je možné nahlížet také tak, že se jedná o zdvojené výměníky tepla, kdy v jediném společném plášti jsou dva šroubovicové výměníky zařazené do série. První z výměníků slouží pro kondenzaci páry, druhý pro ochlazování kondenzátu vzniklého z páry. Každý z těchto výměníků je navržen tak, aby co nejlépe splňoval daný požadavek. Proto je pro tyto typy zdvojených výměníků použito označení „Double“. Vstup par freonu je do pláště prvního výměníku, zkondenzovaný freon odchází trubičkami z druhého výměníku. Ohřívaná voda vstupuje do pláště druhého výměníku a vychází z trubiček prvního výměníku. Zapojení obou sériově řazených výměníků je protiproudé.

Výměníky tepla řady VTXDR mají některé mimořádné vlastností. Předně pracují na jmenovitém tepelném výkonu a se vstupní teplotou freonu na mezi sytosti s extrémně malým středním logaritmickým teplotním spádem ( Δtln ), okolo 0,2 K. V režimu s polovičním tepelným výkonem dokonce s Δtln menším než 0,1 K.

Při použití běžně používaného vztahu pro výkon předávaný výměníkem ve tvaru:

Q [W] = A K Δtln , kde

A [ m2] je velikost teplosměnné plochy,

K [ W m-2K-1] je součinitel prostupu tepla a

Δtln[ K ] = (( t11- t22 ) – ( t12 – t 21 )) / ln (( t11- t22 ) / ( t12 – t 21 )) je střední logaritmick ý teplotní spád, vychází z předávaného tepelného výkonu, reálného součinitele prostupu tepla a výše uvedeného teplotního spádu zdánlivá teplosměnná plocha cca 10 až 100x větší nežli skutečně je.

Z pohledu předávání tepla dochází u těchto výměníků k situaci, že prakticky veškeré teplo, které je teoreticky možné předat z kondenzující páry freonu, je předáno do ohřívané kapaliny. Tepelné čerpadlo s tímto výměníkem se z hlediska teploty výstupní vody a tlaku za kompresorem chová navenek prakticky tak, jako kdyby tam vůbec žádný výměník nebyl. Teplo přechází z freonu do vody zdánlivě bez potřeby teplotního rozdílu.To je naprosto ideální situace v předávání tepla do topné vody z vnitřního oběhu tepelného čerpadla.

Za zmínku stojí také to, jak vynikající tepelné vlastnosti těchto výměníků souvisejí s jejich štíhlostním číslem ( štíhlostí ). To je poměr mezi součinem délek drah obou tekutin podél teplosměnné plochy a její velikostí. Štíhlost výměníku řady VTXDR je neobvykle vysoká. To samo o sobě naznačuje, že tyto výměníky budou mít velmi dobré teplotní vlastnosti.

Technické parametry:

Výše uvedené technické parametry platí pro sytou páru freonu R410A, při ohřevu vody ze 30 °C na 35 °C

Základní rozměry:

Ke všem výměníkům řady VTXDR má výrobce k dispozici velmi dokonalý matematický popis jejich fyzikálních vlastností a chování - výpočtový program, který umožňuje výpočet konkrétního pracovního bodu výměníku tepla podle zadaného výkonu, teplot a ostatních požadovaných parametrů. Spolu s podrobným protokolem jsou z výpočtového programu k dispozici také grafy průběhů jednotlivých fyzikálních veličin ( teplot, tlaků, rychlostí, součinitelů přestupu a prostupu tepla a Reinoldsova čísla ) podél celé teplosměnné plochy výměníku. Z těchto grafů je možné velice dobře posoudit chování výměníku pro dané použití. Jednodušší z výpočtových programů umí pracovat se sytou párou freonů R404A, R407C a R410A, dále pak s amoniakem. Program není uvolněn ke komerčnímu použití.

Složitější z výpočtových programů umí pracovat i s přehřátou párou freonů R404A, R407C a R410A.. Program není uvolněn ke komerčnímu použití.

Pro názornost jsou v příslušné části www stránek přiloženy ukázky obrazovek obou výpočtových programů, v daném reálném případě pro freon R410A, s názvem VTXDR f-k a VTXDR přf-k.

Výměníky jsou vyráběny ve variantě A a ve variantě C. Varianta C má rozšířenou spodní část pláště a je proti variantě A na výšku kratší ( vis foto ).

Návod k použití, ke stažení zde.

Katalog VTXDR,rozměry a nákres VTXDR

Fotogalerie