Αναγεννητικοί εναλλάκτες θερμότητας: τύποι, αρχή λειτουργίας, πεδίο εφαρμογής

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η αρχή της ανταλλαγής θερμότητας με τη χρήση θερμαινόμενων μέσων κυκλοφορίας θεωρείται η βέλτιστη για τη διατήρηση της λειτουργίας των συστημάτων θέρμανσης. Ένα σωστά οργανωμένο σύστημα καναλιών μεταφοράς θερμικής ενέργειας απαιτεί ελάχιστο κόστος συντήρησης, αλλά ταυτόχρονα παρέχει επαρκή απόδοση. Μια βελτιστοποιημένη επιλογή σχεδίασης για ένα τέτοιο σύστημα είναι ένας αναγεννητικός εναλλάκτης θερμότητας που παρέχει εναλλακτικές διαδικασίες θέρμανσης και ψύξης.

Τι είναι ο εναλλάκτης θερμότητας;

Τα σχέδια των σύγχρονων εναλλακτών θερμότητας παρέχουν διαδικασίες μεταφοράς θερμικής ενέργειας με ελάχιστες απώλειες μεταξύ των μέσων λειτουργίας. Η ανταλλαγή γίνεται συχνότερα μεταξύ ενός θερμού υγρού και των ψυχρών μεταλλικών επιφανειών, τα τοιχώματα των οποίων, με τη σειρά τους,γυρίστε, μεταφέρετε τη θερμότητα σε άλλο μέσο κυκλοφορίας. Η συνεχής κίνηση παρέχει το αποτέλεσμα μιας σταθερής μεταφοράς μάζας, η οποία χρησιμοποιείται τόσο σε βιομηχανικές επιχειρήσεις όσο και στην οικιακή εξυπηρέτηση ιδιωτικών κατοικιών. Εκτός από την ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ ψυχρών και θερμών μέσων, οι εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να παρέχουν τις διαδικασίες εξάτμισης, ξήρανσης, τήξης και συμπύκνωσης με ψύξη. Αντί της θερμότητας ως κύριο μέσο εργασίας, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ψυχρά ρεύματα, κάτι που είναι ιδιαίτερα κοινό σε διαδικασίες παραγωγής όπου απαιτείται περιοδική ψύξη του εξοπλισμού. Ωστόσο, οι εργασίες θέρμανσης είναι πιο πιθανό να σχετίζονται με σχέδια εναλλάκτη θερμότητας. Για παράδειγμα, εξοπλισμός υψηλής θερμοκρασίας αυτού του τύπου μπορεί να αυξήσει το θερμικό καθεστώς έως και 400-700 °C.

Χαρακτηριστικά του αναγεννητικού εναλλάκτη θερμότητας

Τα σχέδια των εναλλάκτη θερμότητας στο βασικό επίπεδο χωρίζονται σε επιφανειακά και σε ανάμειξη. Σε αυτή την περίπτωση, μιλάμε για έναν εκπρόσωπο μιας ομάδας επιφανειακών συσκευών, οι οποίες χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι στη διαδικασία εργασίας εμπλέκονται δύο ενεργά μέσα (θερμασμένες και ψυχρές ροές) και ένας μεταλλικός τοίχος, ο οποίος μεταφέρει ενέργεια μεταξύ των κυκλοφορούντων μάζες. Σε έναν αναγεννητικό εναλλάκτη θερμότητας, η μεταλλική πλάκα διαχωρισμού ξεπλένεται σε τακτά χρονικά διαστήματα, αλλά όχι συνεχώς. Για σύγκριση, μπορούμε να δώσουμε ένα παράδειγμα άλλου εναλλάκτη θερμότητας επιφάνειας - ανάκτησης. Σε τέτοιες συσκευές, η διαδικασία εργασίας περιλαμβάνει συνεχές πλύσιμο ενός παρόμοιου τοίχου με κρύο ή θερμαινόμενοροές.

Η αρχή λειτουργίας της συσκευής

Η κύρια λειτουργία του εναλλάκτη θερμότητας εκτελείται τη στιγμή της επαφής του ενεργού μέσου εργασίας με μια μεταλλική πλάκα που διαχωρίζει τις ροές. Δηλαδή, η βασική αρχή λειτουργίας είναι η συσσώρευση ενέργειας από ένα υγρό που αυτή τη στιγμή έχει διαφορετική θερμοκρασία από το τοίχωμα του εναλλάκτη θερμότητας. Σε γενικές γραμμές, στον πρώτο κύκλο λειτουργίας, τα θερμά ρεύματα μεταδίδουν και έτσι διατηρούν τη θερμότητα στο μεταλλικό στοιχείο, και στον δεύτερο και τελευταίο κύκλο, το ήδη ψυχρό περιβάλλον αντιλαμβάνεται αυτή τη θερμότητα. Η συσσωρευτική αρχή λειτουργίας του εναλλάκτη θερμότητας με σαφή διαχωρισμό σε μέσα ανάλογα με τη θερμοκρασία έχει σημαντικά πλεονεκτήματα. Πρώτον, η απουσία της ανάγκης για ανάμειξη των μέσων εργασίας βελτιώνει την ποιότητα της σύνθεσης των ροών. Αυτός είναι ένας σημαντικός παράγοντας στο τεχνικό και λειτουργικό περιεχόμενο των επικοινωνιών. Δεύτερον, η απόδοση της μεταφοράς θερμότητας καθαυτή αυξάνεται επίσης. Από την άλλη, αυτά τα πλεονεκτήματα γειτνιάζουν άρρηκτα με τα μειονεκτήματα του σχεδιασμού. Ο θεμελιώδης διαχωρισμός των ροών αυξάνει τις διαστάσεις του εξοπλισμού, αναγκάζοντας μερικές φορές την επέκταση των τμημάτων του αγωγού σε παλιά δίκτυα θέρμανσης επικοινωνίας. Επιπλέον, η διασφάλιση της λειτουργίας κυκλοφορίας απαιτεί αύξηση του ενεργειακού δυναμικού, το οποίο εκφράζεται στην ανάγκη σύνδεσης αντλιοστασίων υψηλής χωρητικότητας.

Μεταχειρισμένα ψυκτικά

Τα μοντέλα εναλλάκτη θερμότητας με αναγέννηση είναι ευέλικτα όσον αφορά τη δυνατότητα συντήρησης για διαφορετικάεργασιακά περιβάλλοντα. Όπως και με άλλους εναλλάκτες θερμότητας, το πιο κοινό ενεργό μέσο είναι ένα υγρό - νερό ή αντιψυκτικό. Τα ψυκτικά που χρησιμοποιούνται στις τεχνολογικές εργασίες στην παραγωγή είναι πιο διαφορετικά. Για θέρμανση και ψύξη χρησιμοποιούνται υδρατμοί, μείγματα αερίων, καπνός και καυσαέρια. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει καθόλου ότι ο ίδιος αναγεννητικός εναλλάκτης θερμότητας μπορεί να υποστηρίξει τη λειτουργία με διαφορετικούς φορείς θερμότητας. Κατ' αρχήν, ο σχεδιασμός επιτρέπει μια τέτοια θεωρητική δυνατότητα, αλλά κάθε περίπτωση πρέπει αρχικά να σχεδιαστεί για λειτουργία σε επαφή με ένα συγκεκριμένο επιθετικό περιβάλλον, καθώς τόσο οι υψηλές θερμοκρασίες όσο και το υγρό επηρεάζουν αρνητικά τη μεταλλική δομή.

Τύποι αναγεννητικών εναλλακτών θερμότητας

Υπάρχουν δύο τύποι τέτοιων μονάδων. Πρόκειται για συσκευές με συνεχή και περιοδική δράση. Οι συνεχείς εναλλάκτες θερμότητας είναι μονάδες με κοκκώδη πλήρωση κυκλοφορίας. Το σύστημα ελέγχου για τη διαδικασία μετακίνησης του μέσου εργασίας επιτρέπει την πλήρη διακοπή της κίνησης, κατά την οποία το ψυκτικό θα διατηρεί την επαφή με την πλυμένη επιφάνεια. Παρεμπιπτόντως, η λειτουργία ενός φυσικού αυτόματου ρυθμιστή μπορεί να εκτελεστεί από ειδικά ακροφύσια θερμικής αποθήκευσης. Στο σχεδιασμό ενός αναγεννητικού εναλλάκτη θερμότητας με σταθερά ακροφύσια, οι δυνατότητες ελέγχου των ροών είναι περιορισμένες και εξαρτώνται πλήρως από τις ρυθμίσεις που έχει ορίσει ο χειριστής. Όσο για τα μοντέλα με περιοδική δράση, αυτάέχουν μια περίπλοκη δομή διανομής θαλάμων με φορείς θερμότητας. Μια τέτοια συσκευή αυξάνει την απόδοση της συσκευής, αλλά απαιτεί επίσης μια πιο υπεύθυνη λειτουργία τροφοδοσίας από την αντλία κυκλοφορίας.

Εναλλάκτες θερμότητας εύτηκτου πυρήνα

Μία από τις πιο προηγμένες εκδόσεις του αναγεννητή ανταλλαγής θερμότητας αυτή τη στιγμή, η συσκευασία του οποίου σχηματίζεται από αιμοπετάλια με μέσο πάχος 20 mm. Σε αυτό το σύστημα, υπάρχει ένας πυρήνας τήξης - μια συσκευή με υγρό μέταλλο μέσα, που απελευθερώνει θερμική ενέργεια σε περιόδους τήξης ή κρυστάλλωσης. Η λανθάνουσα θερμότητα σε αναγεννητικούς εναλλάκτες θερμότητας με κινητό ακροφύσιο αυξάνει τη θερμοχωρητικότητα του κυκλώματος δέκα φορές σε σύγκριση με τις συμβατικές μονάδες που δημιουργούν ευνοϊκές συνθήκες για διαδικασίες συσσώρευσης θερμότητας. Η απόδοση αυτού του τύπου εναλλάκτη θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας θα καθοριστεί από τη συγκεκριμένη επιφάνεια της συσκευασίας και τη θερμική ικανότητα αποθήκευσης.

Εύρος εξοπλισμού

Οι μονάδες ανταλλαγής θερμότητας χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα συστήματα εξοπλισμού θέρμανσης με εγκαταστάσεις λέβητα, θερμοσίφωνες, δεξαμενές αποθήκευσης, λέβητες κ.λπ. Αυτό ισχύει κυρίως για τον ιδιωτικό τομέα, αλλά οι υψηλότεροι τεχνικοί και λειτουργικοί δείκτες αυτής της συσκευής είναι γνωστοποιούνται στον βιομηχανικό τομέα. Για παράδειγμα, οι εφαρμογές-στόχοι για έναν αναγεννητικό εναλλάκτη θερμότητας παρτίδας σχηματίζονται από εργοστάσια χάλυβα και γυαλιού, όπου απαιτείται η εργασία μεπολύ υψηλές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, οι συνδεδεμένοι θερμαντήρες αέρα σε τέτοιες συνθήκες λειτουργίας υπολογίζονται για λειτουργίες έως 1300 °C. Και πάλι, μπορούμε να μιλήσουμε όχι μόνο για υγρά μέσα, αλλά και για μείγματα αερίων, γεγονός που αυξάνει τις απαιτήσεις ασφάλειας για τη λειτουργία τέτοιων μονάδων.

Συμπέρασμα

Η αναγεννητική τροποποίηση του εναλλάκτη θερμότητας έχει αναπτυχθεί για τη βελτιστοποίηση μιας σειράς θερμικών διεργασιών. Ως αποτέλεσμα, στις ίδιες βιομηχανικές εγκαταστάσεις σήμερα είναι δυνατή η διεξαγωγή τεχνολογικών διεργασιών με ελάχιστη κατανάλωση καυσίμου, διατηρώντας παράλληλα υψηλή θερμοκρασία καύσης. Αλλά αυτό δεν σημαίνει καθόλου ότι η αρχή της λειτουργίας ενός εναλλάκτη θερμότητας με συσσωρευτική λειτουργία στερείται εντελώς μειονεκτημάτων. Στα αδύνατα σημεία αυτού του εξοπλισμού περιλαμβάνονται οι περιορισμένες δυνατότητες αυτοματοποίησης της διαδικασίας θερμικής μηχανικής, το μεγάλο μέγεθος και βάρος της συσκευής, καθώς και η δυσκολία σύνδεσης της δομής με τις κύριες επικοινωνίες παραγωγής. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι ο σχεδιασμός του αναγεννητή βελτιώνεται συνεχώς, όπως αποδεικνύεται από την εμφάνιση πιο προηγμένων μοντέλων εναλλάκτη θερμότητας με εύτηκτο πυρήνα.