4 Sdílení tepla „pinch“, což je anglicky něco jako špetka), neboť tam mají výměníky nejmenší hnací sílu. Když chceme hnací sílu zvětšit, bude to za cenu potřeby více dohřívat a dochlazovat. Uvedené analýze tepelných operací se říká „Pinch Technology“. Hospodárné využití tepla dost závisí na tom, aby všechny procesy běžely současně a jsou s ním problémy při najíždění, odstávkách a změnách režimu práce zařízení. Odpadní teplo z elektrárny by stačilo třeba k otopu sídlišť nebo k temperaci skleníků. Stejně však se musejí stavět ohromné chladící věže, protože teplo je nutné z elektrárny odebírat i v letní sezóně. Dovedli bychom si představit, že motor, spalující benzín by se mohl opatřit chladičem, produkujícím tlakovou páru, kterou by se dala ještě pohánět parní turbína, odpadní nízkotlaká pára odtud by mohla vařit brambory, teplá voda z brambor by mohla ohřát vodu na praní nebo umývání nádobí, odpadní voda odtud by stačila k ohřevu ústředního topení a oteplený vzduch z místnosti by se mohl při větrání vypouštět do skleníku. Posuďte technické a ekologické problémy takového řešení. Pojmy k zapamatování Tepelný výměník, teplonosné medium Trubka v trubce, svazek trubek Míchaná nádoba, duplikátor, hady, deskový výměník Souproud, protiproud, křížový tok Pinch technology Příklady Příklad 4.1. Výměníky tepla Úvod V zásadě existují tři základní způsoby přenosu tepla, přenos vedením, konvekcí a sáláním. Ve výměnících se většinou vyskytují současně alespoň dva z uvedených. Úplný výpočet výměníku tepla může být velmi pracný. V současnosti se výpočty provádějí pomocí speciálních programů, které jsou součástí balíků určených k simulaci chemicko-technologických procesů (nap. Aspen Plus, ChemCad, Max, …). Rozlišujeme výpočty návrhové (konstrukční), ve kterých jde o výpočet teplosměnné plochy výměníku a simulační (kontrolní), kdy hledáme neznámé teploty médií. Výpočet teplosměnné plochy Př. 7: Vypočtěte velikost teplosměnné plochy výměníku, ve kterém se má ochladit 2 kg/s oleje z teploty 65°C na teplotu 25°C. Olej se chladí vodou, která vstupuje s teplotou 20°C a odchází s teplotou 40°C. Součinitel prostupu tepla je 180 W/m 2 /K, měrná tepelná kapacita oleje je 2000 J/kg/K. Postup: Z entalpické bilance výměníku vypočteme přenesené teplo, které porovnáme se způsobem přenosu. Z výsledku vyjádříme teplosměnnou plochu výměníku. Entalpická bilance výměníku: 98
4 Sdílení tepla Prostup tepla: Teplotní spád protiproudého výměníku vyjádříme následovně: Výpočet: Protiproudý výměník tepla Odpověď: Potřebná teplosměnná plocha je 71.5m 2 . ♦ 99