Isı değiştirici, farklı sıcaklıktaki iki veya daha çok akışkanın ısılarının birbirine karışmadan (temas etmeden) transferlerini gerçekleştiren cihazlardır. Bu cihazlara esanjör adı da verilir. Isı değiştiriciler (esanjörler); güncel hayatta termik santrallerde, kimya endüstrilerinde, buhar jeneratörlerinde, iklimlendirme sistemlerinde, alternatif enerji kaynaklarında, ısıtma-soğutma sistemlerinde ve güç santralleri gibi birçok yerde farklı tiplerde, kapasite ve güçte karşımıza çıkar.
Isı Değiştiricilerin Sınıflandırılması
Farklı alanlarda farklı şekillerde kullanılan ısı değiştiriciler; akışkan sayısına, ısının aktarım hacmine oranına (kompaktlık), tasarım özelliklerine, akış şekillerine ve ısı transfer mekanizması gibi faktörlere bağlı olarak sınıflandırılmaktadır.
Akışan Sayısına Göre Isı Değiştiricilerin Sınıflandırılması
• İki akışkanlı ısı değiştiriciler
• Üç akışkanlı ısı değiştiriciler
• Çok akışkanlı ısı değiştiriciler
Isının Aktarım Hacmine Göre Isı Değiştiricilerin Sınıflandırılması
• Kompakt olmayan ısı değiştiriciler
• Kompakt olan ısı değiştiriciler
Tasarım Özelliklerine Göre Isı Değiştiricilerin Sınıflandırılması
• Kanatlı ısı değiştiriciler
• Borulu ısı değiştiriciler
• Levhalı ısı değiştiriciler
• Rejeneratif ısı değiştiriciler
Akış Şekillerine Göre Isı Değiştiricilerin Sınıflandırılması
• Tek geçişli ısı değiştiriciler
• Çok geçişli ısı değiştiriciler
Isı Transfer Mekanizmasına Göre Isı Değiştiricilerin Sınıflandırılması
• İki tarafta tek fazda olan konveksiyon
• Tek tarafta tek fazda olan konveksiyon, diğer tarafta iki fazda olan konveksiyon
• İki tarafta iki fazda olan konveksiyon
• Birleşik olan ve radyasyonla olan ısı aktarımları
Reküperatör Isı Değiştiricileri:
Ters akışlı olarak, atık ısıyı geri kazanmak amacıyla karşı akışlı akışkanların ısının aktarımı prensibiyle çalışan bir ısı değiştirici türüdür.
Rejeneratör Isı Değiştiricileri
Bu tip ısı değiştiricilerde akışkanlar temasa geçmezler. Isı geçişleri doğrudan olmayıp dolgu malzemesi tarafından depolanır ve sonrasında dolgu malzemesi üzerinden geçen akışkana aktarılır. Rejeneratörler sektörde en çok Termik Santraller tarafından kullanılır.
Reboiler Isı Değiştiricileri
Oksijenin sıvılaştırılmış fazı ile kullanılan bu sisteme Reboiler denir ve havanın ayrıştırılma tesislerinde kullanılır.
Kondenser Isı Değiştiricileri
Bu ısı değiştiricinin amacı içinden geçen akışkanın yoğunlaşmasını sağlayarak soğutma yapmaktır ve böylece soğutma sistemlerinde kullanımı amaçlanmıştır.
Evaporatör Isı Değiştiricileri
Bu ısı değiştiricinin amacı içinden geçen akışkanın buharlaşmasını sağlayarak soğutma yapmaktır ve böylece bu esanjörün de soğutma sistemlerinde kullanımı amaçlanmıştır.
Isı Değiştiricilerde Ortalama Sıcaklık
Birçok ısı transferinde, özgül ısı kapasitesi ve su yoğunluğunun hesaplamaları için ısı değiştiricilerinde sıcak ve soğuk akımların ortalama bir sıcaklığının bulunması gerekmektedir. Bu sistemdeki ortalama sıcaklık giren ve çıkan akımların hesaplanmış değerinin orta noktası olarak alınmaktadır.
Isı Değiştiricilerinde Isı Transferi
Isı değiştiricisinde, ısı sıcak akışkanın devresinden soğuk akışkan devresine transfer olur. Isı değiştiricilerinde ısı aktarım hızı, akışkan kütlenin akış hızına, akışkanın sıcaklık değişimine ve özgül ısı kapasitesine bağlı olmaktadır.
İdeal Isı Değiştiricisi
İdeal bir ısı değiştiricisinin çalışma prensibi, dış ortamdan ısı almadan ve ısı vermeden çalışmasıdır. Soğuk akışkan tüm ısıyı sıcak akışkan ile absorbe eder. İdeal ısı değiştiricisinde sistem sınırı boyunca ısı aktarımı olmamaktadır. Ancak gerçekte sıcak ve soğuk akışkanlar çoğunlukla çevreden farklı sıcaklıktadırlar ve bu yünden bir miktar ısı sistem sınırında aktarımı gerçekleşir.
Isı Değiştiricisinde Verimlilik
Akışkanların birbirine göre akışları ısı değiştiricilerinde verimlilik açısından çok önemlidir. Verimliliğin en yüksek olduğu akış türü ters akıştır. Yani akışkanların birbirlerine göre zıt yönlere aktığı ısı değiştiricilerine ters akış yapan ısı değiştiricileri denir. Verimliliğin en düşük olduğu ısı türü ise paralel akış yapan ısı değiştiricileridir.Yani akışkanların birbirlerine paralel yöne doğru aktığı ısı değiştiricileridir.
Isı değiştiricilerinde verimliliği ters akıştan düşük, paralel akıştan ise yüksek olan akış türüne çapraz akış denir.
