Regenerative varmevekslere: typer, driftsprinsipp, omfang

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Prinsippet for varmeveksling ved bruk av oppvarmede sirkulasjonsmedier anses som optim alt for å opprettholde driften av varmesystemer. Et riktig organisert system av termiske energioverføringskanaler krever minimale vedlikeholdskostnader, men gir samtidig tilstrekkelig ytelse. Et optimalisert design alternativ for et slikt system er en regenerativ varmeveksler som gir alternative oppvarmings- og kjøleprosesser.

Hva er en varmeveksler?

Designene til moderne varmevekslere gir prosesser for overføring av termisk energi med minim alt tap mellom driftsmedier. Utvekslingen skjer oftest mellom en varm væske og kalde metalloverflater, hvis vegger i sin tursnu, overfør varme til et annet sirkulerende medium. Konstant bevegelse gir effekten av en stabil masseoverføring, som brukes både i industribedrifter og i hjemmetjenesten til private hus. I tillegg til energiutveksling mellom kalde og varme medier, kan varmevekslere gi prosessene for fordampning, tørking, smelting og kondensering med avkjøling. I stedet for varme som hovedarbeidsmedium, kan også kalde strømmer brukes, noe som er spesielt vanlig i produksjonsprosesser hvor periodisk kjøling av utstyr er nødvendig. Imidlertid er det mer sannsynlig at oppvarmingsoppgaver er forbundet med varmevekslerdesign. For eksempel kan høytemperaturutstyr av denne typen øke det termiske regimet opp til 400-700 °C.

Funksjoner til den regenerative varmeveksleren

Design av varmevekslere på grunnnivå er delt inn i overflate og blanding. I dette tilfellet snakker vi om en representant for en gruppe overflateenheter, som er preget av det faktum at to aktive medier (oppvarmede og kalde strømmer) og en metallvegg er involvert i arbeidsprosessen, som overfører energi mellom de sirkulerende masser. I en regenerativ varmeveksler spyles separasjonsmetallplaten med jevne mellomrom, men ikke kontinuerlig. Til sammenligning kan vi gi et eksempel på en annen overflatevarmeveksler - rekuperativ. I slike enheter involverer arbeidsprosessen konstant vask av en lignende vegg med kald eller oppvarmetflyter.

Prinsippet for enhetens drift

Hovedfunksjonen til varmeveksleren utføres i det øyeblikk det aktive arbeidsmediet kommer i kontakt med en metallplate som skiller strømmene. Det vil si at nøkkelprinsippet for drift er akkumulering av energi fra en væske som for tiden har en annen temperatur enn varmevekslerveggen. Grovt sett, i den første driftssyklusen, overfører varme strømmer og holder dermed på varmen i metallelementet, og i den andre og siste syklusen oppfatter det allerede kalde miljøet denne varmen. Det akkumulerende prinsippet for drift av varmeveksleren med en klar separasjon i media i henhold til temperatur har betydelige fordeler. For det første forbedrer fraværet av behovet for blanding av arbeidsmedier kvaliteten på sammensetningen av strømmene. Dette er en viktig faktor i det tekniske og operasjonelle innholdet i kommunikasjonen. For det andre økes også effektiviteten av varmeoverføring som sådan. På den annen side er disse fordelene uløselig ved siden av ulempene med designet. Den grunnleggende separasjonen av strømmer øker dimensjonene til utstyret, noe som noen ganger tvinger forlengelsen av rørledningssegmenter i gamle kommunikasjonsvarmenettverk. I tillegg krever å sikre sirkulasjonsfunksjonen en økning i energipotensialet, noe som kommer til uttrykk i behovet for å koble til høykapasitets pumpestasjoner.

Brukte kjølevæsker

Regenerative varmevekslermodeller er allsidige når det gjelder brukbarhet for forskjelligearbeidsmiljøer. Som med andre varmevekslere, er det vanligste aktive mediet en væske - vann eller frostvæske. Kjølevæskene som brukes i teknologiske operasjoner i produksjonen er mer mangfoldige. Vanndamp, gassblandinger, røyk og avtrekksprodukter fra forbrenning brukes til oppvarming og kjøling. Dette betyr imidlertid ikke i det hele tatt at den samme regenerative varmeveksleren kan støtte drift med forskjellige varmebærere. I prinsippet åpner designet for en slik teoretisk mulighet, men hver instans må i utgangspunktet designes for drift i kontakt med et visst aggressivt miljø, siden både høye temperaturer og væsken som sådan påvirker metallstrukturen negativt.

Typer regenerative varmevekslere

Det finnes to typer slike enheter. Dette er enheter med kontinuerlig og periodisk handling. Kontinuerlige varmevekslere er enheter med granulært sirkulerende fyllstoff. Kontrollsystemet for prosessen med å flytte arbeidsmediet tillater en fullstendig bevegelsesstopp, der kjølevæsken vil opprettholde kontakt med den vaskede overflaten. Forresten, funksjonen til en naturlig automatisk regulator kan utføres av spesielle termiske lagringsdyser. Ved utformingen av en regenerativ varmeveksler med faste dyser er mulighetene for å kontrollere strømninger begrenset og helt avhengig av innstillingene satt av operatøren. Som for modeller med periodisk handling, dehar en komplisert distribusjonsstruktur av kamre med varmebærere. En slik enhet øker effektiviteten til apparatet, men krever også en mer ansvarlig strømforsyningsfunksjon fra sirkulasjonspumpen.

smeltbare kjernevarmevekslere

En av de mest avanserte versjonene av varmeveksleregeneratoren for øyeblikket, hvis pakning er dannet av blodplater med en gjennomsnittlig tykkelse på 20 mm. I dette systemet er det en smeltekjerne - en enhet med flytende metall inni, som frigjør termisk energi i perioder med smelting eller krystallisering. Latent varme i regenerative varmevekslere med bevegelig dyse øker varmekapasiteten til kretsen tidoblet sammenlignet med konvensjonelle enheter som skaper gunstige forhold for varmeakkumuleringsprosesser. Ytelsen til denne typen høytemperaturvarmevekslere vil bli bestemt av det spesifikke overflatearealet til pakningen og dens termiske lagringskapasitet.

Omfang av utstyr

Varmevekslerenheter er mye brukt i ulike systemer av varmeutstyr med kjelinstallasjoner, varmtvannsberedere, lagertanker, kjeler osv. Dette gjelder hovedsakelig privatsegmentet, men de høyeste tekniske og operasjonelle indikatorene for denne enheten er avslørt i industrisektoren. For eksempel er målapplikasjonene for en regenerativ batch varmeveksler dannet av stål- og glassanlegg, der det er nødvendig å arbeide medsvært høye temperaturer. For eksempel beregnes tilkoblede luftvarmere i slike driftsforhold for moduser opp til 1300 °C. Og igjen kan vi snakke ikke bare om flytende medier, men også om gassblandinger, noe som øker sikkerhetskravene for driften av slike enheter.

Konklusjon

Den regenerative modifikasjonen av varmeveksleren er utviklet for å optimere en rekke termiske prosesser. Som et resultat er det i de samme industrianleggene i dag mulig å utføre teknologiske prosesser med minim alt drivstofforbruk, samtidig som en høy forbrenningstemperatur opprettholdes. Men dette betyr ikke i det hele tatt at prinsippet om drift av en varmeveksler med en akkumulerende funksjon er fullstendig blottet for ulemper. De svake punktene til dette utstyret inkluderer de begrensede mulighetene for å automatisere varmeteknikkprosessen, den store størrelsen og vekten på apparatet, samt vanskeligheten med å koble strukturen til hovedproduksjonskommunikasjonen. En annen ting er at utformingen av regeneratoren stadig forbedres, noe som fremgår av fremveksten av mer avanserte modeller av varmevekslere med en smeltbar kjerne.