Regenerativni izmjenjivači topline: vrste, princip rada, opseg

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Načelo izmjene topline pomoću grijanog cirkulacijskog medija smatra se optimalnim za održavanje rada sustava grijanja. Pravilno organiziran sustav kanala za prijenos toplinske energije zahtijeva minimalne troškove održavanja, ali u isto vrijeme daje dovoljan učinak. Optimizirana opcija dizajna za takav sustav je regenerativni izmjenjivač topline koji omogućuje naizmjenične procese grijanja i hlađenja.

Što je izmjenjivač topline?

Dizajn modernih izmjenjivača topline osigurava procese za prijenos toplinske energije uz minimalne gubitke između radnih medija. Izmjena se najčešće događa između vruće tekućine i hladnih metalnih površina, čiji su zidovi, zauzvrat,okrenuti, prenijeti toplinu na drugi cirkulirajući medij. Stalno kretanje osigurava učinak stabilnog prijenosa mase, koji se koristi iu industrijskim poduzećima iu kućnoj službi privatnih kuća. Osim izmjene energije između hladnog i vrućeg medija, izmjenjivači topline mogu osigurati procese isparavanja, sušenja, taljenja i kondenzacije uz hlađenje. Umjesto topline kao glavnog radnog medija mogu se koristiti i hladni tokovi, što je posebno često u proizvodnim procesima gdje je potrebno periodično hlađenje opreme. Međutim, vjerojatnije je da će zadaci grijanja biti povezani s dizajnom izmjenjivača topline. Na primjer, visokotemperaturna oprema ovog tipa može povećati toplinski režim do 400-700 °C.

Karakteristike regenerativnog izmjenjivača topline

Izvedbe izmjenjivača topline na osnovnoj razini dijele se na površinske i miješajuće. U ovom slučaju radi se o predstavniku skupine površinskih uređaja koji se odlikuju činjenicom da su u radni proces uključena dva aktivna medija (zagrijani i hladni tokovi) i metalna stijenka koja prenosi energiju između cirkulirajućih mise. U regenerativnom izmjenjivaču topline, metalna ploča za razdvajanje ispire se u redovitim intervalima, ali ne kontinuirano. Za usporedbu možemo navesti primjer još jednog površinskog izmjenjivača topline - rekuperativnog. U takvim uređajima radni proces uključuje stalno pranje sličnog zida hladnim ili grijanimteče.

Princip rada uređaja

Glavna funkcija izmjenjivača topline obavlja se u trenutku kontakta aktivnog radnog medija s metalnom pločom koja razdvaja tokove. Odnosno, ključni princip rada je akumulacija energije iz tekućine koja trenutno ima drugačiju temperaturu od stijenke izmjenjivača topline. Grubo govoreći, u prvom ciklusu rada vruće struje prenose i time zadržavaju toplinu u metalnom elementu, au drugom i završnom ciklusu tu toplinu percipira već hladna okolina. Akumulacijski princip rada izmjenjivača topline s jasnim odvajanjem u medije prema temperaturi ima značajne prednosti. Prvo, odsutnost potrebe za miješanjem radnih medija poboljšava kvalitetu sastava tokova. Ovo je važan čimbenik u tehničkom i operativnom sadržaju komunikacija. Drugo, povećava se i učinkovitost prijenosa topline kao takvog. S druge strane, ove su prednosti neraskidivo susjedne s nedostacima dizajna. Temeljno razdvajanje tokova povećava dimenzije opreme, ponekad prisiljavajući proširenje segmenata cjevovoda u starim komunikacijskim mrežama grijanja. Osim toga, za osiguranje cirkulacijske funkcije potrebno je povećanje energetskog potencijala, što se izražava u potrebi povezivanja crpnih stanica velikog kapaciteta.

Rabljene rashladne tekućine

Modeli regenerativnih izmjenjivača topline su svestrani u smislu mogućnosti servisiranja za različiteradna okruženja. Kao i kod drugih izmjenjivača topline, najčešći aktivni medij je tekućina - voda ili antifriz. Rashladne tekućine koje se koriste u tehnološkim operacijama u proizvodnji su raznovrsnije. Za grijanje i hlađenje koriste se vodena para, mješavine plinova, dim i dimni produkti izgaranja. Međutim, to uopće ne znači da isti regenerativni izmjenjivač topline može podržati rad s različitim nosačima topline. U principu, dizajn dopušta takvu teoretsku mogućnost, ali svaki primjerak u početku mora biti dizajniran za rad u kontaktu s određenim agresivnim okruženjem, budući da i visoke temperature i tekućina kao takva negativno utječu na metalnu strukturu.

Vrste regenerativnih izmjenjivača topline

Postoje dvije vrste takvih jedinica. To su uređaji s kontinuiranim i periodičnim djelovanjem. Kontinuirani izmjenjivači topline su jedinice s granuliranim cirkulirajućim punilom. Upravljački sustav za proces pomicanja radnog medija omogućuje potpuno zaustavljanje kretanja, u kojem će rashladna tekućina održavati kontakt s opranom površinom. Usput, funkciju prirodnog automatskog regulatora mogu obavljati posebne mlaznice za pohranu topline. U dizajnu regenerativnog izmjenjivača topline s fiksnim mlaznicama, mogućnosti upravljanja protokom su ograničene i potpuno ovise o postavkama koje postavlja operater. Što se tiče modela s periodičnim djelovanjem, oniimaju kompliciranu distribucijsku strukturu komora s nosačima topline. Takav uređaj povećava učinkovitost aparata, ali zahtijeva i odgovorniju funkciju napajanja od cirkulacijske pumpe.

Izmjenjivači topline s topljivom jezgrom

Jedna od trenutno najnaprednijih verzija regeneratora za izmjenu topline, čije pakiranje čine trombociti prosječne debljine 20 mm. U ovom sustavu postoji jezgra za taljenje - uređaj s tekućim metalom unutar, koji oslobađa toplinsku energiju tijekom razdoblja taljenja ili kristalizacije. Latentna toplina u regenerativnim izmjenjivačima topline s pomičnom mlaznicom povećava toplinski kapacitet kruga deset puta u usporedbi s konvencionalnim jedinicama koje stvaraju povoljne uvjete za procese akumulacije topline. Učinak ovog tipa izmjenjivača topline visoke temperature bit će određen specifičnom površinom pakiranja i njegovim kapacitetom skladištenja topline.

Opseg opreme

Jedinice za izmjenu topline imaju široku primjenu u raznim sustavima opreme za grijanje s kotlovskim instalacijama, bojlerima, spremnicima, bojlerima itd. Ovo se uglavnom odnosi na privatni segment, ali najviši tehnički i operativni pokazatelji ovog uređaja su otkriveno u industrijskom sektoru. Na primjer, ciljne aplikacije za regenerativni šaržni izmjenjivač topline formiraju čeličane i staklene fabrike, gdje je potrebno raditi svrlo visoke temperature. Na primjer, priključeni grijači zraka u takvim radnim uvjetima izračunavaju se za načine rada do 1300 °C. I opet, ne možemo govoriti samo o tekućim medijima, već i o mješavinama plinova, što povećava sigurnosne zahtjeve za rad takvih jedinica.

Zaključak

Regenerativna modifikacija izmjenjivača topline razvijena je za optimizaciju niza toplinskih procesa. Kao rezultat toga, danas je u istim industrijskim objektima moguće provoditi tehnološke procese uz minimalnu potrošnju goriva, uz održavanje visoke temperature izgaranja. Ali to uopće ne znači da je princip rada izmjenjivača topline s akumulacijskom funkcijom potpuno lišen nedostataka. Slabe točke ove opreme uključuju ograničene mogućnosti automatizacije procesa toplinske tehnike, veliku veličinu i težinu uređaja, kao i poteškoće povezivanja strukture s glavnim proizvodnim komunikacijama. Druga stvar je da se dizajn regeneratora stalno poboljšava, što dokazuje pojava naprednijih modela izmjenjivača topline s topljivom jezgrom.