Regeneratiivsed soojusvahetid: tüübid, tööpõhimõte, ulatus

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Soojusvahetuse põhimõtet kuumutatud tsirkuleeriva keskkonna abil peetakse küttesüsteemide töö säilitamiseks optimaalseks. Korralikult korraldatud soojusenergia ülekandekanalite süsteem nõuab minimaalseid hoolduskulusid, kuid tagab samal ajal piisava jõudluse. Sellise süsteemi optimeeritud konstruktsioonivõimalus on regeneratiivne soojusvaheti, mis pakub alternatiivseid kütte- ja jahutusprotsesse.

Mis on soojusvaheti?

Kaasaegsete soojusvahetite konstruktsioonid pakuvad protsesse soojusenergia ülekandmiseks minimaalsete kadudega töökeskkondade vahel. Vahetus toimub kõige sagedamini kuuma vedeliku ja külmade metallpindade vahel, mille seinad omakordakeerake, kandke soojust teisele ringlevale keskkonnale. Pidev liikumine annab stabiilse massiülekande efekti, mida kasutatakse nii tööstusettevõtetes kui ka eramajade majapidamises. Lisaks külma ja kuuma keskkonna vahelisele energiavahetusele võivad soojusvahetid tagada aurustamise, kuivatamise, sulamise ja kondenseerumise protsessid koos jahutamisega. Peamise töökeskkonnana soojuse asemel võib kasutada ka külmavoogusid, mis on eriti levinud tootmisprotsessides, kus on vajalik seadmete perioodiline jahutamine. Kuid kütteülesanded on tõenäolisem alt seotud soojusvaheti konstruktsiooniga. Näiteks võivad seda tüüpi kõrge temperatuuriga seadmed tõsta soojusrežiimi kuni 400–700 °C.

Regeneratiivse soojusvaheti omadused

Soojusvahetite konstruktsioonid algtasemel jagunevad pinna- ja segamiseks. Antud juhul räägime pinnaseadmete rühma esindajast, mida iseloomustab asjaolu, et tööprotsessis osalevad kaks aktiivset ainet (soojendatud ja külmvool) ning metallsein, mis edastab energiat ringlevate vahel. massid. Regeneratiivses soojusvahetis loputatakse eraldusmetallplaati korrapäraste ajavahemike järel, kuid mitte pidev alt. Võrdluseks võime tuua näite teisest pinnasoojusvahetist - rekuperatiivsest. Sellistes seadmetes hõlmab tööprotsess sarnase seina pidevat pesemist külma või kuumutamisegavoolab.

Seadme tööpõhimõte

Soojusvaheti põhifunktsiooni täidetakse aktiivse töökeskkonna kokkupuute hetkel voolusid eraldava metallplaadiga. See tähendab, et peamine tööpõhimõte on energia kogunemine vedelikust, mille temperatuur on praegu soojusvaheti seinast erinev. Jämed alt öeldes, esimeses töötsüklis annavad kuumad vood edasi ja hoiavad seeläbi metallelemendis soojust ning teises ja viimases tsüklis tajub seda soojust juba külm keskkond. Soojusvaheti akumulatiivsel tööpõhimõttel, mis on selgelt eraldatud keskkonnaks vastav alt temperatuurile, on olulisi eeliseid. Esiteks parandab töökeskkonna segamise vajaduse puudumine voogude koostise kvaliteeti. See on side tehnilise ja operatiivse sisu oluline tegur. Teiseks suureneb ka soojusülekande kui sellise efektiivsus. Teisest küljest on need eelised lahutamatult külgnevad disaini puudustega. Voolude põhimõtteline eraldamine suurendab seadmete mõõtmeid, sundides mõnikord pikendama torustiku segmente vanades sideküttevõrkudes. Lisaks nõuab tsirkulatsioonifunktsiooni tagamine energiapotentsiaali suurendamist, mis väljendub vajaduses ühendada suure võimsusega pumbajaamad.

Kasutatud jahutusvedelikud

Regeneratiivsete soojusvahetite mudelid on mitmekülgsed erinevate kasutusvõimaluste osastöökeskkonnad. Nagu ka teiste soojusvahetite puhul, on kõige levinum aktiivne keskkond vedelik – vesi või antifriis. Tootmises tehnoloogilistes operatsioonides kasutatavad jahutusvedelikud on mitmekesisemad. Kütmiseks ja jahutamiseks kasutatakse veeauru, gaasisegusid, suitsu ja suitsupõlemisprodukte. See aga ei tähenda sugugi, et sama regeneratiivne soojusvaheti võib toetada tööd erinevate soojuskandjatega. Põhimõtteliselt võimaldab konstruktsioon sellist teoreetilist võimalust, kuid iga eksemplar peab esialgu olema kavandatud töötama kokkupuutel teatud agressiivse keskkonnaga, kuna nii kõrge temperatuur kui ka vedelik kui selline mõjutavad metalli struktuuri negatiivselt.

Regeneratiivsete soojusvahetite tüübid

Selliseid üksusi on kahte tüüpi. Need on pideva ja perioodilise tegevusega seadmed. Pidevsoojusvahetid on granuleeritud ringleva täiteainega üksused. Töökeskkonna liigutamise protsessi juhtimissüsteem võimaldab liikumise täielikku peatamist, mille käigus jahutusvedelik säilitab kontakti pestud pinnaga. Muide, loodusliku automaatregulaatori funktsiooni saab täita spetsiaalsete soojussalvestide otsikutega. Fikseeritud otsikutega regeneratiivsoojusvaheti konstruktsioonis on vooluhulkade juhtimise võimalused piiratud ja sõltuvad täielikult operaatori seatud seadistustest. Mis puutub perioodilise tegevusega mudelitesse, siis nemadneil on soojuskandjatega kambrite keeruline jaotusstruktuur. Selline seade suurendab aparaadi efektiivsust, kuid nõuab ka vastutustundlikumat toiteallika funktsiooni tsirkulatsioonipumb alt.

Sulavsoojusvahetid

Soojusvaheti regeneraatori hetkel üks arenenumaid versioone, mille täidise moodustavad vereliistakud, mille paksus on keskmiselt 20 mm. Selles süsteemis on sulatussüdamik - seade, mille sees on vedel metall, mis vabastab sulamise või kristalliseerumise perioodidel soojusenergiat. Varjatud soojus liigutatava otsikuga regeneratiivsetes soojusvahetites suurendab ahela soojusmahtuvust kümnekordselt võrreldes tavaseadmetega, mis loovad soodsad tingimused soojuse akumulatsiooniprotsessideks. Seda tüüpi kõrgtemperatuuriliste soojusvahetite jõudluse määrab pakendi eripind ja selle soojussalvestusvõime.

Varustuse ulatus

Soojusvahetusseadmeid kasutatakse laialdaselt erinevates kütteseadmete süsteemides koos katlapaigaldiste, veesoojendite, akumulatsioonipaakide, katelde jms. See kehtib peamiselt erasektori kohta, kuid selle seadme kõrgeimad tehnilised ja töönäitajad on avalikustatud tööstussektoris. Näiteks regeneratiivse perioodilise soojusvaheti sihtrakendused moodustavad terase- ja klaasitehased, kus on vaja töötadaväga kõrged temperatuurid. Näiteks sellistes töötingimustes ühendatud õhusoojendid arvutatakse režiimidele kuni 1300 °C. Ja jällegi, me ei saa rääkida ainult vedelast keskkonnast, vaid ka gaasisegudest, mis suurendab selliste seadmete töö ohutusnõudeid.

Järeldus

Soojusvaheti regeneratiivne modifikatsioon on välja töötatud mitmete termiliste protsesside optimeerimiseks. Tänu sellele on tänapäeval samades tööstusrajatistes võimalik tehnoloogilisi protsesse läbi viia minimaalse kütusekuluga, säilitades samal ajal kõrge põlemistemperatuuri. Kuid see ei tähenda sugugi, et akumuleeriva funktsiooniga soojusvaheti tööpõhimõttel puuduvad täielikult puudused. Nende seadmete nõrkadeks külgedeks on piiratud võimalused soojustehnika protsessi automatiseerimiseks, aparaadi suured mõõtmed ja kaal, samuti raskusi konstruktsiooni ühendamisel peamiste tootmiskommunikatsioonidega. Teine asi on see, et regeneraatori konstruktsiooni täiustatakse pidev alt, mida tõendab sulava südamikuga soojusvahetite täiustatud mudelite ilmumine.