Isı: Sıcaklık farkından dolayı meydana gelen enerjiye ısı denir. Isı terimi sıcaklıkla karıştırılmaktadır. Sıcaklık sadece bir büyüklük, ısı ise bir enerjidir. Isı enerjisi cal (kalori), joule ve watt gibi birçok birimle ifade edilebilmekte ve bu birimler arasında dönüşüm sağlanabilmektedir.
Piyasada kullanım amacı ve kullanılabilirliğine göre birçok ısı değiştirici bulunmakta ve reküparatör, rejeneratör, reboiler, kondenser ve evaporatör gibi farklı adlarda karşımıza çıkabilmektedir.
Isı değiştiricilerinin farklı adalarda kullanılmasının nedeni ise kullanıldığı sistem ve sistemdeki ısı değiştirme şekline göre yani ısı transferi yapan akışkanlar birbirleriyle temas edip etmediğine göredir.
Isı Değiştiriciler
Reküperatör: Isı transferi yapacak akışkanın birbiriyle karışmadığı ve genellikle metal bir plaka ile akışkanları birbirinden ayırarak yapılan ısı transferi şeklidir.
Rejeneratör: Bu tip ısı değiştiricilerinde ıs geçişi doğrudan olmayıp, ısı ilk olarak genellikle sabit veya dönel bir dolgu malzemesi tarafından depolanır. Daha sonra bu ısı dolgu malzemesinden geçen akışkana verilir. Bu tip ısı değiştiricilerde akışkanlar birbirleriyle temas etmezler. Sanayide en çok Termik Santrallerde görülen bu ısı değiştiricisi yanma havasını ısıtılması gibi sistemlerde kullanılmaktadır.
Reboiler: Hava ayrıştırma tesislerinde kolonlar arasında bulunan ve sıvı oksijen oluşumunda kullanılan, bu sistemlere özel olarak adlandırılmış ısı değiştiricisidir.
Kondenser: Genellikle soğutma sistemlerinde kullanılan ve içerisinden geçen akışkanın yoğuşmasını sağlayan ısı değiştiricisidir.
Evaporatör: Genellikle soğutma sistemlerinde kullanılan ve içerisinden geçen akışkanın buharlaşmasını sağlayan ısı değiştiricisidir.
Isı değiştiricilerini sınıflandırmanın bir diğer çeşidi ise içerisinde gerçekleşen ısı transferi sonucu akışkanın fazında bir değişim olup olmadığıdır. Eğer ısı transferi sonucu akışkan da yoğuşma veya buharlaşma var ise duyulur ısı değiştiriciler, eğer ısı transferi sonucu akışkan da yoğuşma veya buharlaşma yok ise bunlar gizli ısı değiştiriciler olarak adlandırılırlar.
Isı Değiştirici Çeşitleri
Piyasada en fazla kullanılan ısı değiştirici tiplerini yazacak olursak;
- Plakalı Isı Değiştiricileri
- Gövde Borulu Isı Değitiriciler
- Evaporatif Kondenserler
Plakalı Isı Değiştiriciler: Isı transferinin bir metal plaka üzerinde gerçekleştiği ısı değiştiricilerdir. Bu plakanın üzerinde akışı türbülanslı hale getirmek için girinti ve çıkıntılar bulunmaktadır. Bilindiği üzere ısı transferi en çok türbülanslı akışta gerçekleşmektedir. Bu tip ısı değiştiricilerinde genellikle conta mevcuttur ve ısı değiştiricisinin ömrünü belirleyen bir parçadır. Plakalı Isı Değiştiriciler birçok katmandan oluşan ve akışkanların birbirine karışmadığı ısı değiştiricilerdir.
Gövde Borulu Isı Değiştiriciler:Sanayide en çok bulunan ısı değiştiricisi olan, içerisinde birçok boru demetinden oluşan ısı değiştiricilerdir. Ayna adı verilen malzeme üzerine makineto, kaynak ve vidalama yöntemleriyle montajı yapılan bu borulardan genellikle ısı transferi yapacak olan akışkanlarda yoğunluğu fazla olan boru içerisinde geçirilir. Isı Değiştiricilerinin, boruları aynalara montaj yöntemlerine göre yüksek ve düşük basınçlara dayanma özelliği değişebilmektedir. En fazla basınca dayanabilen yöntem ve tamiratı en zor olan yöntem kaynakla montajdır. Yüksek basınca en az dayanabilen yöntem ve tamiratı en kolay olan yöntem vidalama ile montajdır.
Evaporatif Kondenser: Piyasada en çok soğutma kulesi olarak adlandırılan bu ısı değiştiricileri ısı transferi yapacak olan akışkanların birbirleriyle temas ederek ısı transferi yapma prensibine göre çalışmaktadır.
Isı Değiştiricilerinin Akışkanların Akış Tiplerine Göre Verimliliğinin Değişimi
Isı değiştiricilerinde akışkanların birbirlerine göre akışları verimlilik açısından çok önemlidir.
Isı değiştiricilerinde verimliliğin en yüksek olduğu akış tipi ters akıştır. Yani akışkanların birbirlerine zıt yöne aktığı ısı değiştiricileridir.
Isı değiştiricilerinde verimliliğin en düşük olduğu akış tipi paralel akıştır. Yani akışkanların birbirleriyle yöne aktığı ısı değiştiricileridir.
Isı değiştiricilerinde bir de çapraz akış tipi vardır ve verimliliği ters akıştan düşük, paralel akıştan ise yüksektir. Bu tip ısı değiştiricilerinde akışkanlara ne kadar çok çapraz akış sağlanır ise verimlilik ters akışa o kadar yaklaşmış olur.