Regenerativni izmenjivači toplote: vrste, princip rada, obim primene

Princip razmene toplote uz upotrebu zagrejanih cirkulirajućih medija smatra se optimalnim za održavanje rada sistema grejanja. Pravilno organizovan sistem kanala za prenos toplotna energija zahtijeva minimalne financijske troškove za održavanje, ali istovremeno pruža dovoljnu produktivnost. Optimizovana dizajnerska varijanta takvog sistema je regenerativni izmenjivač toplote, koji obezbeđuje alternativne performanse procesa grejanja i hlađenja.

Šta je izmenjivač toplote?

Dizajn savremenih izmenjivača toplote obezbeđuje procese prenosa toplotne energije uz minimalne gubitke između radnih okruženja. Razmjena se najčešće događa između vruće tečne i hladne metalne površine, čiji zidovi zauzvrat prenose toplotu na drugi cirkulirajući medij. Konstantno kretanje pruža efekat stabilnog prenosa mase, koji se koristi i u industrijska preduzeća, i u kućanskim uslugama privatnih domova. Pored razmene energije između hladnih i toplih medija, izmenjivači toplote mogu da obezbede procese isparavanja, sušenja, topljenja i kondenzacije uz hlađenje. Umesto toplote kao glavnog radnog medija, mogu se koristiti i hladni tokovi, što je posebno uobičajeno u proizvodnim procesima gde je potrebno periodično hlađenje opreme. Međutim, to su zadaci grijanja koji su najvjerovatnije povezani sa dizajnom izmjenjivača topline. Na primjer, visokotemperaturna oprema ovog tipa može povećati termički režim do 400-700 ° C.

Karakteristike regenerativnog izmenjivača toplote

Dizajn izmenjivača toplote na osnovnom nivou se deli na površinu i mešanje. U ovom slučaju govorimo o predstavniku grupe površinskih aparata, koje karakteriše činjenica da u radnom procesu učestvuju dva aktivna medija (grijani i hladni tokovi) i metalni zid koji prenosi energiju između cirkulirajućih masa. U regenerativnom izmenjivaču toplote pranje odvojene metalne ploče vrši se određenom frekvencijom, ali ne stalno. Za poređenje, možemo dati primjer drugog površinskog izmjenjivača topline – regenerativnog. U takvim uređajima tok posla uključuje stalno pranje sličnog zida hladnim ili grijanim tokovima.

Princip rada uređaja

Glavna funkcija izmenjivača toplote vrši se u trenutku kontakta aktivnog radnog medija sa metalnom pločom koja razdvaja tokove. Odnosno, ključni princip djelovanja je akumulacija energije iz tečnosti koja trenutno ima drugačiju temperaturu od zida izmjenjivača topline. Grubo govoreći, u prvom ciklusu rada vrući tokovi prenose i na taj način zadržavaju toplotu u metalnom elementu, au drugom i završnom, hladno okruženje već percipira tu toplotu. Akumulativni princip rada izmjenjivača topline sa jasnom podjelom na medije po temperaturi ima značajne prednosti. Prvo, odsustvo potrebe za miješanjem radnih medija poboljšava kvalitetu sastava potoka. Ovo je važno faktor u tehničkom i operativnom sadržaju komunikacija. Drugo, povećava se i efikasnost prenosa toplote kao takve. S druge strane, ove prednosti su neraskidivo jedna pored druge s nedostacima dizajna. Osnovno odvajanje tokova povećava dimenzije opreme, ponekad prisiljavajući povećati segmente cjevovoda u starim komunikacijskim mrežama za grijanje. Osim toga, osiguravanje cirkulacijske funkcije zahtijeva povećanje energetskog potencijala, što se izražava u potrebi povezivanja pumpnih stanica velike snage.

Korišćeni nosači toplote

Regenerativni modeli izmenjivača toplote su univerzalni u pogledu mogućnosti servisiranja različitih radnih okruženja. Kao što je slučaj sa drugim uređajima za termičku razmjenu, , najčešći aktivni medij je tečnost-voda ili antifriz. Nosači toplote koji se koriste u tehnološkim operacijama u proizvodnim pogonima su raznovrsniji. Za grejanje i hlađenje koriste se vodene pare, mešavine gasova, dimni i dimni proizvodi. Međutim, to ne znači da isti regenerativni izmenjivač toplote može podržati rad sa različitim nosiocima toplote. U principu, dizajn omogućava takvu teorijsku mogućnost, ali svaka instanca bi u početku trebala biti dizajnirana za rad u kontaktu s određenim agresivnim okruženjem, jer i visoke temperature i tečnost kao takva negativno utječu na metalnu strukturu.

Vrste regenerativnih izmenjivača toplote

Postoje dvije vrste takvih agregata. To su uređaji sa kontinuiranim i periodičnim djelovanjem. Kontinualni izmenjivači toplote su instalacije sa zrnastim cirkulirajućim punilom. Kontrolni sistem za proces pomeranja radnog medija omogućava potpuno zaustavljanje kretanja, u kojoj rashladna tečnost zadržava kontakt sa površinom koja se opere. Inače, funkciju prirodnog automatskog regulatora mogu obavljati posebne termoakumulirajuće mlaznice. U dizajnu regenerativnog izmenjivača toplote sa fiksnim mlaznicama, mogućnosti kontrole protoka su ograničene i u potpunosti zavise od podešavanja koje postavlja operater. Što se tiče modela sa periodičnim djelovanjem, oni imaju složenu strukturu distribucije komora sa nosačima toplote. Takav uređaj raste efikasnost uređaj, ali takođe zahteva odgovorniju funkciju napajanja na delu cirkulacione pumpe.

Izmenjivači toplote sa topljivim jezgrom

Jedna od najnaprednijih verzija regeneratora za izmjenu topline u ovom trenutku, čija mlaznica formira ploče sa prosječnom debljinom od 20 mm. U ovom sistemu postoji jezgro za topljenje – uređaj sa tečnim metalom unutra, koji oslobađa toplotnu energiju tokom perioda topljenja ili kristalizacije. Latentna toplota u regenerativnim izmenjivačima toplote sa pokretnom mlaznicom deset puta povećava toplotni kapacitet kola u poređenju sa konvencionalnim jedinicama koje stvaraju povoljne uslove za procese akumulacije toplote. Performanse visokotemperaturnog izmenjivača toplote ovog tipa biće određene specifičnom površinom mlaznice i njenom sposobnošću akumulacije toplote.

Obim primjene opreme

Jedinice za izmjenu toplote se široko koriste u različitim sistemima opreme za grijanje sa kotlovskim instalacijama, bojlerima, skladišnim rezervoarima, kotlovima itd. . Ovo se uglavnom odnosi na privatni segment, ali najviši tehnički i operativni Pokazatelji ovog uređaja otkriveni su u industrijskom sektoru. Na primjer, ciljne primjene regenerativnog batch izmjenjivača topline formiraju metalurška preduzeća i preduzeća za topljenje stakla gdje je potreban rad na vrlo visokim temperaturama. Na primjer, povezani grijači zraka u takvim radnim uslovima dizajnirani su za režime do 1300 ° C. I opet, možemo govoriti ne samo o tečnim medijima, već i o mješavinama plina, što povećava sigurnosne zahtjeve za rad takvih jedinica.

Zaključak

Regenerativna modifikacija izmenjivača toplote razvijena je u cilju optimizacije niza termotehničkih procesa. Kao rezultat toga, u istim industrijskim objektima danas je moguće nositi van tehnoloških procesa uz minimalnu potrošnju goriva, uz održavanje visoke temperature gorenja. Ali to ne znači da princip rada izmenjivača toplote sa akumulativnom funkcijom potpuno je lišen nedostataka. Slabe tačke ove opreme uključuju ograničene mogućnosti automatizacije procesa toplotne tehnike, veliku veličinu i težinu uređaja, kao i složenost povezivanja strukture sa glavnim proizvodnim komunikacijama. Druga stvar je da se strukturalni uređaj regeneratora stalno poboljšava, kao što dokazuje pojavom naprednijih modela izmenjivača toplote sa topljivim jezgrom.