Regeneračné výmenníky tepla: typy, princíp činnosti, rozsah použitia

Princíp výmeny tepla s použitím vyhrievaných cirkulujúcich médií sa považuje za optimálny na udržanie prevádzky vykurovacích systémov. Správne organizovaný systém kanálov na prenos tepla vyžaduje minimálne finančné náklady na údržbu, ale zároveň poskytuje dostatočnú produktivitu. Optimalizovaným konštrukčným variantom takéhoto systému je regeneračný výmenník tepla, ktorý poskytuje alternatívny výkon procesov vykurovania a chladenia.

Čo je výmenník tepla?

Konštrukcie moderných výmenníkov tepla zabezpečujú procesy prenosu tepelnej energie s minimálnymi stratami medzi prevádzkovými prostrediami. K výmene najčastejšie dochádza medzi horúcimi tekutými a studenými kovovými povrchmi, ktorých steny zase prenášajú teplo do iného cirkulujúceho média. Konštantný pohyb poskytuje účinok stabilného prenosu hmoty, ktorý sa používa ako v priemyselné podniky, a pri údržbe súkromných domov v domácnosti. Okrem výmeny energie medzi studeným a horúcim médiom môžu výmenníky tepla poskytovať procesy odparovania, sušenia, tavenia a kondenzácie s chladením. Namiesto tepla ako hlavného pracovného média sa môžu použiť aj studené prúdy, čo je obzvlášť bežné vo výrobných procesoch, kde sa vyžaduje pravidelné chladenie zariadenia. S návrhmi výmenníkov tepla sú však s najväčšou pravdepodobnosťou spojené úlohy vykurovania. Napríklad vysokoteplotné zariadenia tohto typu môžu zvýšiť tepelný režim až na 400-700 ° C.

Vlastnosti regeneračného výmenníka tepla

Konštrukcie výmenníkov tepla na základnej úrovni sú rozdelené na povrch a miešanie. V tomto prípade hovoríme o zástupcovi skupiny povrchových prístrojov, ktoré sa vyznačujú skutočnosťou, že na pracovnom procese sa podieľajú dve aktívne médiá (vyhrievané a studené prúdy) a kovová stena, ktorá prenáša energiu medzi cirkulujúcimi hmotami. V regeneratívnom výmenníku tepla sa umývanie oddeľovacej kovovej dosky vykonáva s určitou frekvenciou, ale nie neustále. Pre porovnanie môžeme uviesť príklad iného povrchového výmenníka tepla-regeneračného. V takýchto zariadeniach pracovný postup zahŕňa neustále umývanie podobnej steny studenými alebo vyhrievanými prúdmi.

Princíp činnosti zariadenia

Hlavná funkcia výmenníka tepla sa vykonáva v okamihu kontaktu aktívneho pracovného média s kovovou doskou oddeľujúcou toky. To znamená, že kľúčovým princípom činnosti je akumulácia energie z kvapaliny, ktorá má v súčasnosti inú teplotu ako stena výmenníka tepla. Zhruba povedané, v prvom cykle prevádzky horúce prúdy prenášajú a tým zadržiavajú teplo v kovovom prvku a v druhom a poslednom chladnom prostredí už toto teplo vníma. Akumulačný princíp činnosti výmenníka tepla s jasným rozdelením na médiá podľa teploty má významné výhody. Po prvé, absencia potreby miešania pracovných médií zlepšuje kvalitu zloženia prúdov. Toto je dôležité faktor v technickom a prevádzkovom obsahu komunikácií. Po druhé, zvyšuje sa aj účinnosť prenosu tepla ako takého. Na druhej strane sú tieto výhody neoddeliteľne vedľa seba s nevýhodami dizajnu. Základné oddelenie tokov zvyšuje rozmery zariadenia, niekedy núti zvýšiť segmenty potrubia v starých vykurovacích komunikačných sieťach. Okrem toho zabezpečenie cirkulačnej funkcie vyžaduje zvýšenie energetického potenciálu, čo je vyjadrené v potrebe pripojenia vysokovýkonných čerpacích staníc.

Použité nosiče tepla

Regeneračné modely výmenníkov tepla sú univerzálne z hľadiska možností obsluhy rôznych pracovných prostredí. Rovnako ako v prípade iných zariadení na tepelnú výmenu, najčastejšie otázky aktívne médium je kvapalina-voda alebo nemrznúca zmes. Nosiče tepla používané v technologických operáciách vo výrobných zariadeniach sú rozmanitejšie. Na vykurovanie a chladenie sa používajú vodné pary, zmesi plynov, dym a spaliny. To však neznamená, že ten istý regeneračný výmenník tepla môže podporovať prácu s rôznymi nosičmi tepla. Konštrukcia v zásade umožňuje takúto teoretickú možnosť, ale každý prípad by mal byť spočiatku navrhnutý na prevádzku v kontakte s určitým agresívnym prostredím, pretože vysoké teploty aj kvapalina ako taká negatívne ovplyvňujú kovovú konštrukciu.

Typy regeneračných výmenníkov tepla

Existujú dva typy takýchto agregátov. Sú to zariadenia s nepretržitým a pravidelným pôsobením. Kontinuálne výmenníky tepla sú zariadenia s granulovaným cirkulačným plnivom. Riadiaci systém pre proces pohybu pracovného prostredia umožňuje úplné zastavenie pohybu, v ktorom chladiaca kvapalina si zachová kontakt s povrchom, ktorý sa má umyť. Mimochodom, funkcia prirodzeného automatického regulátora môže byť vykonávaná špeciálnymi termoakumulačnými dýzami. Pri konštrukcii regeneratívneho výmenníka tepla s pevnými dýzami sú možnosti regulácie prietoku obmedzené a úplne závisia od nastavení nastavených operátorom. Pokiaľ ide o modely s periodickým pôsobením, majú komplikovanú štruktúru distribúcie komôr s nosičmi tepla. Takéto zariadenie sa zvyšuje účinnosť zariadenie, ale tiež vyžaduje zodpovednejšiu funkciu napájania zo strany obehového čerpadla.

Výmenníky tepla s tavným jadrom

Jedna z najpokročilejších verzií regenerátora výmeny tepla v súčasnosti, ktorej tryska je tvorená doskovými doskami s priemernou hrúbkou 20 mm. V tomto systéme je taviace jadro-zariadenie s tekutým kovom vo vnútri, ktoré uvoľňuje tepelnú energiu počas obdobia tavenia alebo kryštalizácie. Latentné teplo v regeneratívnych výmenníkoch tepla s pohyblivou dýzou zvyšuje tepelnú kapacitu okruhu desaťnásobne v porovnaní s konvenčnými jednotkami, ktoré vytvárajú priaznivé podmienky pre procesy akumulácie tepla. Výkon vysokoteplotného výmenníka tepla tohto typu bude určený špecifickým povrchom dýzy a jej schopnosťou akumulácie tepla.

Rozsah použitia zariadenia

Jednotky na výmenu tepla sú široko používané v rôznych systémoch vykurovacích zariadení s kotolňami, ohrievačmi vody, zásobníkmi, kotlami atď. . Týka sa to najmä súkromného segmentu, ale najvyššie technické a prevádzkové ukazovatele tohto zariadenia sú uvedené v priemyselnom sektore. Napríklad cieľové aplikácie regeneračného dávkového výmenníka tepla sú tvorené metalurgickými a sklárskymi podnikmi, kde sa vyžaduje práca s veľmi vysokými teplotami. Napríklad pripojené ohrievače vzduchu v takýchto prevádzkových podmienkach sú navrhnuté pre režimy do 1300 ° C. A opäť môžeme hovoriť nielen o kvapalných médiách, ale aj o zmesiach plynov, čo zvyšuje bezpečnostné požiadavky na prevádzku takýchto jednotiek.

Záver

Regeneračná modifikácia výmenníka tepla bola vyvinutá s cieľom optimalizovať množstvo procesov tepelného inžinierstva. Výsledkom je, že v rovnakých priemyselných zariadeniach je dnes možné nosiť z technologických procesov s minimálnou spotrebou paliva pri zachovaní vysokej teploty gorenje. To však neznamená, že princíp fungovania výmenníka tepla s akumulačnou funkciou je úplne bez nevýhod. Slabé stránky tohto zariadenia zahŕňajú obmedzené možnosti automatizácie procesu tepelného inžinierstva, veľkú veľkosť a hmotnosť zariadenia, ako aj zložitosť pripojenia konštrukcie k hlavnej výrobnej komunikácii. Ďalšou vecou je, že konštrukčné zariadenie regenerátora sa neustále zlepšuje, ako bolo preukázané vzhľadom na pokročilejšie modely výmenníkov tepla s taviteľným jadrom.