Regeneratiiviset lämmönvaihtimet: tyypit, toimintaperiaate, laajuus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Lämmönvaihdon periaatetta lämmitetyn kiertoaineen avulla pidetään optimaalisena lämmitysjärjestelmien toiminnan ylläpitämiseksi. Oikein järjestetty lämpöenergian siirtokanavien järjestelmä vaatii minimaalisia ylläpitokustannuksia, mutta tarjoaa samalla riittävän suorituskyvyn. Optimoitu suunnitteluvaihtoehto tällaiselle järjestelmälle on regeneratiivinen lämmönvaihdin, joka tarjoaa vaihtoehtoisia lämmitys- ja jäähdytysprosesseja.

Mikä on lämmönvaihdin?

Nykyaikaisten lämmönvaihtimien rakenteet tarjoavat prosesseja lämpöenergian siirtämiseksi minimaalisilla häviöillä käyttöaineiden välillä. Vaihto tapahtuu useimmiten kuuman nesteen ja kylmien metallipintojen välillä, joiden seinät puolestaankäännä, siirrä lämpö toiseen kiertävään väliaineeseen. Jatkuva liike tarjoaa vakaan massasiirron vaikutuksen, jota käytetään sekä teollisuusyrityksissä että yksityistalojen kotitalouspalveluissa. Kylmän ja kuuman väliaineen välisen energianvaihdon lisäksi lämmönvaihtimet voivat tarjota haihtumis-, kuivaus-, sulamis- ja kondensaatioprosesseja jäähdytyksellä. Lämmön sijasta pääasiallisena työväliaineena voidaan käyttää myös kylmiä virtoja, mikä on erityisen yleistä tuotantoprosesseissa, joissa vaaditaan laitteiden säännöllistä jäähdytystä. Lämmitystehtävät liittyvät kuitenkin todennäköisemmin lämmönvaihtimien suunnitteluun. Esimerkiksi tämän tyyppiset korkean lämpötilan laitteet voivat nostaa lämpötilan jopa 400-700 °C.

Regeneratiivisen lämmönvaihtimen ominaisuudet

Lämmönvaihtimien suunnittelut perustasolla jaetaan pinta- ja sekoitusmuotoihin. Tässä tapauksessa puhumme pintalaitteiden ryhmän edustajasta, joille on ominaista se, että työprosessissa on mukana kaksi aktiivista väliainetta (lämmitetty ja kylmä virtaus) ja metalliseinä, joka siirtää energiaa kiertävien laitteiden välillä. massat. Regeneratiivisessa lämmönvaihtimessa erotusmetallilevy huuhdellaan säännöllisin väliajoin, mutta ei jatkuvasti. Vertailun vuoksi voimme antaa esimerkin toisesta pintalämmönvaihtimesta - rekuperatiivisesta. Tällaisissa laitteissa työprosessi sisältää samanlaisen seinän jatkuvan pesun kylmällä tai lämmitetyllävirtaa.

Laitteen toimintaperiaate

Lämmönvaihtimen päätoiminto suoritetaan silloin, kun aktiivinen työväliaine koskettaa virtaukset erottavaan metallilevyyn. Toisin sanoen keskeinen toimintaperiaate on energian kerääntyminen nesteestä, jonka lämpötila on tällä hetkellä erilainen kuin lämmönvaihtimen seinämässä. Karkeasti sanottuna ensimmäisessä toimintajaksossa kuumat virrat siirtävät ja siten pidättävät lämpöä metallielementissä, ja toisessa ja viimeisessä jaksossa jo kylmä ympäristö havaitsee tämän lämmön. Lämmönvaihtimen kumulatiivisella toimintaperiaatteella, jossa on selkeä erottelu väliaineisiin lämpötilan mukaan, on merkittäviä etuja. Ensinnäkin työväliaineiden sekoittamisen tarpeen puuttuminen parantaa virtojen koostumuksen laatua. Tämä on tärkeä tekijä viestinnän teknisessä ja toiminnallisessa sisällössä. Toiseksi, lämmönsiirron tehokkuus sinänsä lisääntyy. Toisa alta nämä edut ovat erottamattomasti suunnittelun haittojen vieressä. Virtausten perustavanlaatuinen erottelu lisää laitteiden mittoja, mikä toisinaan pakottaa putkistojen osien laajentamiseen vanhoissa viestintälämpöverkoissa. Lisäksi kiertotoiminnon varmistaminen edellyttää energiapotentiaalin lisäämistä, mikä ilmaistaan tarpeessa liittää suuritehoisia pumppuasemia.

Käytetty jäähdytysneste

Regeneratiiviset lämmönvaihdinmallit ovat monipuolisia huollettavuuden suhteen erilaisiintyöympäristöt. Kuten muissakin lämmönvaihtimissa, yleisin aktiivinen väliaine on neste – vesi tai pakkasneste. Tuotannon teknologisissa toiminnoissa käytettävät jäähdytysaineet ovat monipuolisempia. Lämmitykseen ja jäähdytykseen käytetään vesihöyryä, kaasuseoksia, savua ja savukaasutuotteita. Tämä ei kuitenkaan tarkoita lainkaan, että sama regeneratiivinen lämmönvaihdin voisi tukea toimintaa eri lämmönsiirtoaineiden kanssa. Periaatteessa suunnittelu sallii tällaisen teoreettisen mahdollisuuden, mutta jokainen instanssi on alun perin suunniteltava toimimaan tietyn aggressiivisen ympäristön kanssa, koska sekä korkeat lämpötilat että neste sinänsä vaikuttavat negatiivisesti metallirakenteeseen.

Regeneratiivisten lämmönvaihtimien tyypit

Tällaisia yksiköitä on kahdenlaisia. Nämä ovat laitteita, joissa on jatkuva ja säännöllinen toiminta. Jatkuvat lämmönvaihtimet ovat yksiköitä, joissa on rakeinen kiertävä täyteaine. Työväliaineen siirtoprosessin ohjausjärjestelmä mahdollistaa liikkeen täydellisen pysähtymisen, jolloin jäähdytysneste säilyttää kosketuksen pestyn pinnan kanssa. Muuten, luonnollisen automaattisen säätimen toiminto voidaan suorittaa erityisillä lämpövarastointisuuttimilla. Kiinteillä suuttimilla varustetun regeneratiivisen lämmönvaihtimen suunnittelussa mahdollisuudet virtausten ohjaamiseen ovat rajalliset ja riippuvat täysin käyttäjän asetuksista. Mitä tulee malleihin, joissa on säännöllinen toiminta, neniillä on monimutkainen lämmönsiirtokammioiden jakelurakenne. Tällainen laite lisää laitteen tehokkuutta, mutta vaatii myös vastuullisemman virransyöttötoiminnon kiertovesipumpusta.

Lämmönsiirtimet sulavasti

Yksi tämän hetken edistyneimmistä lämmönvaihtoregeneraattorin versioista, jonka tiivisteen muodostavat verihiutaleet, joiden paksuus on keskimäärin 20 mm. Tässä järjestelmässä on sulava ydin - laite, jonka sisällä on nestemäistä metallia, joka vapauttaa lämpöenergiaa sulamis- tai kiteytysjaksojen aikana. Liikkuvalla suuttimella varustetuissa regeneratiivisissa lämmönvaihtimissa piilevä lämpö kymmenkertaistaa piirin lämpökapasiteetin verrattuna perinteisiin yksiköihin, jotka luovat suotuisat olosuhteet lämmönkertymäprosesseille. Tämän tyyppisen korkean lämpötilan lämmönvaihtimen suorituskyky määräytyy tiivisteen ominaispinta-alan ja sen lämmönvarastointikapasiteetin mukaan.

Varustus

Lämmönvaihtoyksiköitä käytetään laaj alti erilaisissa lämmityslaitteiden järjestelmissä, joissa on kattilaasennuksia, vedenlämmittimiä, varastosäiliöitä, kattiloita jne. Tämä koskee pääasiassa yksityistä segmenttiä, mutta tämän laitteen korkeimmat tekniset ja toiminnalliset indikaattorit ovat julkistettu teollisuussektorilla. Esimerkiksi regeneratiivisen erälämmönvaihtimen kohdesovellukset ovat teräs- ja lasitehtaita, joissa vaaditaanerittäin korkeita lämpötiloja. Esimerkiksi liitetyt ilmanlämmittimet tällaisissa käyttöolosuhteissa lasketaan tiloihin 1300 °C asti. Ja jälleen, emme voi puhua vain nestemäisistä väliaineista, vaan myös kaasuseoksista, mikä lisää tällaisten yksiköiden toiminnan turvallisuusvaatimuksia.

Johtopäätös

Lämmönvaihtimen regeneratiivinen muunnos on kehitetty useiden lämpöprosessien optimoimiseksi. Tämän seurauksena samoissa teollisuuslaitoksissa on nykyään mahdollista suorittaa teknologisia prosesseja minimaalisella polttoaineenkulutuksella säilyttäen samalla korkea palamislämpötila. Mutta tämä ei suinkaan tarkoita sitä, että lämmönvaihtimen toimintaperiaatteessa, jolla on kertyvä toiminto, ei ole täysin haittoja. Tämän laitteiston heikkouksia ovat rajalliset mahdollisuudet automatisoida lämpötekninen prosessi, laitteiston suuri koko ja paino sekä rakenteen vaikeus kytkeä päätuotannon tietoliikenneyhteyksiin. Toinen asia on, että regeneraattorin rakennetta parannetaan jatkuvasti, mistä on osoituksena sulavalla ytimellä varustettujen lämmönvaihtimien kehittyneempien mallien ilmestyminen.