U výměník tepelný s vodními trubkami je typ výměníku tepelného, kde se voda ohřívá uvnitř trubek a horké plyny ji obklopují. Toto je základní definice výměníku tepelného s vodními trubkami. Ve skutečnosti je tento výměník právě opakem výměníku tepelného s ohnivými trbkami, kde horké plyny procházejí trubkami, které jsou obklopeny vodou.
Existuje mnoho výhod výměníku tepelného s vodními trubkami, díky kterým se tyto typy výměníků tepelných používají v rozsáhlých teplárenských elektrárnách.
Větší ohřevnou plochu lze dosáhnout použitím více vodních trubek.
Díky konvekčnímu toku je pohyb vody mnohem rychlejší než u výměníku tepelného s ohnivými trbkami, což zvyšuje rychlost přenosu tepla a tím i efektivitu.
Může být dosaženo velmi vysokého tlaku až 140 kg/cm2.
Princip fungování výměníku tepelného s vodními trubkami je velmi zajímavý a jednoduchý.
Nakresleme základní schéma výměníku tepelného s vodními trubkami. Skládá se ze dvou hlavních bubnů, horního nazývaného párový bubnu a dolního nazývaného bahenním bubnem. Tyto horní a dolní bubny jsou spojeny dvěma trbkami, nazývanými sestupnou a stoupací trbkou, jak je znázorněno na obrázku.
Voda v dolním bubnu a v stoupací trbce k němu připojené se ohřívá a produkují se v nich páry, které se přirozeně dostávají do horního bubnu. V horním bubnu se pára od vody odděluje přirozeně a ukládá se nad hladinu vody. Chladnější voda je dodávána z vstupu chladné vody v horním bubnu a protože je tato voda těžší než horká voda v dolním bubnu a v stoupací trbce, tlačí chladnější voda horkou vodu směrem vzhůru přes stoupací trubku. Tím dochází k konvekčnímu toku vody v systému výměníku tepelného.
S produkčním zvýšením páry roste tlak uzavřeného systému, což brání konvekčnímu toku vody a tím i rychlosti produkce páry. Pokud se pára odebírá přes výstup páry, klesá tlak uvnitř systému a konvekční tok vody se zrychluje, což zvyšuje rychlost produkce páry. Tímto způsobem může výměník tepelný s vodními trbkami kontrolovat svůj vlastní tlak. Proto se tento typ výměníku tepelného označuje jako samočinná strojní soustava.
Existuje mnoho typů výměníků tepelných s vodními trbkami.
Vodorovný výměník s rovnými trbkami.
Výměník s prohnutými trbkami.
Výměník s cyklonickým spalováním.
Vodorovný výměník s rovnými trbkami lze dále rozdělit na dva různé typy, například:
Výměník s longitudinálním bubnem.
Výměník s příčným bubnem.
Výměník s prohnutými trbkami lze dále rozdělit na čtyři různé typy, například:
Výměník s dvěma bubny a prohnutými trbkami.
Výměník s třemi bubny a prohnutými trbkami.
Nízkohlavý výměník s třemi bubny a prohnutými trbkami.
Výměník s čtyřmi bubny a prohnutými trbkami.
Výměník Babcock-Wilcox je také známý jako výměník s longitudinálním bubnem nebo výměník s vodorovnými trbkami. U tohoto typu výměníku je jeden válcový bubín umístěn longitudinálně nad ohřevnou komorou. Zadní část bubínu je vybavena sestupnou trbkou a přední část bubínu je vybavena stoupací trbkou, jak je znázorněno na obrázku. Tyto sestupná a stoupací trubka jsou spojeny 5o až 15o rovnými vodními trbkami, jak je znázorněno na obrázku.
Princip fungování výměníku Babcock-Wilcox závisí na principu termofonu. Longitudinálně umístěný bubín, jak je uvedeno v konstrukci výměníku s longitudinálním bubnem, je napájen chladnější vodou na zadní vstup vody. Protože chladnější voda je těžší, padá dolů přes sestupnou trubku umístěnou na zadní části bubínu. Z sestupné trubky voda vstupuje do vodorovných vodních trubek, kde se ohřeje a stane lehčí.
Když voda stane lehčí, prochází po těchto nakloněných vodorovných trbkách a nakonec se vrátí do bubínu výměníku přes stoupací trubku. Během cesty vody po nakloněných vodních trbkách absorbuje teplo horkých plynů, které obklopují vodní trubky, což ved
