Regenerativa värmeväxlare: typer, funktionsprincip, omfattning

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Principen för värmeväxling med hjälp av uppvärmda cirkulerande media anses vara optimal för att upprätthålla driften av värmesystem. Ett korrekt organiserat system av värmeenergiöverföringskanaler kräver minimala underhållskostnader, men ger samtidigt tillräcklig prestanda. Ett optimerat design alternativ för ett sådant system är en regenerativ värmeväxlare som ger alternerande uppvärmnings- och kylprocesser.

Vad är en värmeväxlare?

Designen av moderna värmeväxlare tillhandahåller processer för överföring av termisk energi med minimala förluster mellan driftmedier. Utbytet sker oftast mellan en het vätska och kalla metallytor, vars väggar i sin turvänd, överför värme till ett annat cirkulerande medium. Konstant rörelse ger effekten av en stabil massöverföring, som används både i industriföretag och i hushållsservice i privata hus. Förutom energiutbyte mellan kalla och varma medier kan värmeväxlare tillhandahålla processerna för avdunstning, torkning, smältning och kondensering med kylning. Istället för värme som huvudsakligt arbetsmedium kan även kalla strömmar användas, vilket är särskilt vanligt i produktionsprocesser där periodisk kylning av utrustning krävs. Uppvärmningsuppgifter är dock mer sannolikt förknippade med värmeväxlarkonstruktioner. Till exempel kan högtemperaturutrustning av denna typ öka den termiska regimen upp till 400-700 °C.

Funktioner hos den regenerativa värmeväxlaren

Design av värmeväxlare på grundnivå är uppdelad i yta och blandning. I det här fallet talar vi om en representant för en grupp ytanordningar, som kännetecknas av det faktum att två aktiva medier (uppvärmda och kalla flöden) och en metallvägg är involverade i arbetsprocessen, som överför energi mellan de cirkulerande massor. I en regenerativ värmeväxlare spolas separeringsmetallplattan med jämna mellanrum, men inte kontinuerligt. Som jämförelse kan vi ge ett exempel på en annan ytvärmeväxlare - rekuperativ. I sådana anordningar innebär arbetsprocessen konstant tvätt av en liknande vägg med kall eller uppvärmdflödar.

Principen för enhetens funktion

Värmeväxlarens huvudfunktion utförs i det ögonblick då det aktiva arbetsmediet kommer i kontakt med en metallplatta som separerar flödena. Det vill säga, nyckelprincipen för driften är ackumuleringen av energi från en vätska som för närvarande har en annan temperatur än värmeväxlarens vägg. I grova drag, i den första driftscykeln, överför varma strömmar och därigenom behålla värme i metallelementet, och i den andra och sista cykeln uppfattar den redan kalla miljön denna värme. Den ackumulerande principen för drift av värmeväxlaren med en tydlig separation i media enligt temperatur har betydande fördelar. För det första förbättrar frånvaron av behovet av blandning av arbetsmedia kvaliteten på sammansättningen av strömmarna. Detta är en viktig faktor i kommunikationens tekniska och operativa innehåll. För det andra ökas också effektiviteten av värmeöverföringen som sådan. Å andra sidan ligger dessa fördelar oupplösligt intill designens nackdelar. Den grundläggande separeringen av flöden ökar dimensionerna på utrustningen, vilket ibland tvingar förlängningen av rörledningssegment i gamla kommunikationsvärmenätverk. Att säkerställa cirkulationsfunktionen kräver dessutom en ökning av energipotentialen, vilket uttrycks i behovet av att ansluta högkapacitetspumpstationer.

Begagnade kylvätskor

Regenerativa värmeväxlarmodeller är mångsidiga när det gäller servicebarhet för olikaarbetsmiljöer. Som med andra värmeväxlare är det vanligaste aktiva mediet en vätska - vatten eller frostskyddsmedel. De kylvätskor som används i tekniska operationer i produktionen är mer olika. Vattenånga, gasblandningar, rök och rökgasprodukter från förbränning används för uppvärmning och kylning. Detta betyder dock inte alls att samma regenerativa värmeväxlare kan stödja drift med olika värmebärare. Designen tillåter i princip en sådan teoretisk möjlighet, men varje instans måste initi alt designas för drift i kontakt med en viss aggressiv miljö, eftersom både höga temperaturer och vätskan som sådan påverkar metallstrukturen negativt.

Typer av regenerativa värmeväxlare

Det finns två typer av sådana enheter. Dessa är enheter med kontinuerlig och periodisk verkan. Kontinuerliga värmeväxlare är enheter med granulärt cirkulerande fyllmedel. Styrsystemet för processen att flytta arbetsmediet tillåter ett fullständigt rörelsestopp, där kylvätskan kommer att hålla kontakt med den tvättade ytan. Förresten kan funktionen hos en naturlig automatisk regulator utföras av speciella termiska lagringsmunstycken. Vid konstruktionen av en regenerativ värmeväxlare med fasta munstycken är möjligheterna att styra flöden begränsade och helt beroende av operatörens inställningar. När det gäller modeller med periodisk verkan, dehar en komplicerad distributionsstruktur av kammare med värmebärare. En sådan anordning ökar apparatens effektivitet, men kräver också en mer ansvarsfull strömförsörjningsfunktion från cirkulationspumpen.

Smältbara kärnvärmeväxlare

En av de mest avancerade versionerna av värmeväxlingsregeneratorn för tillfället, vars packning bildas av blodplättar med en genomsnittlig tjocklek på 20 mm. I detta system finns en smältkärna - en anordning med flytande metall inuti, som frigör termisk energi under perioder av smältning eller kristallisation. Latent värme i regenerativa värmeväxlare med ett rörligt munstycke ökar kretsens värmekapacitet tiofaldigt jämfört med konventionella enheter som skapar gynnsamma förutsättningar för värmeackumuleringsprocesser. Prestandan hos denna typ av högtemperaturvärmeväxlare kommer att bestämmas av packningens specifika yta och dess termiska lagringskapacitet.

Utrustningens omfattning

Värmeväxlingsenheter används i stor utsträckning i olika system för värmeutrustning med panninstallationer, varmvattenberedare, lagringstankar, pannor, etc. Detta gäller främst det privata segmentet, men de högsta tekniska och driftsmässiga indikatorerna för denna enhet är avslöjas inom industrisektorn. Till exempel, målapplikationerna för en regenerativ batchvärmeväxlare bildas av stål- och glasanläggningar, där det krävs att arbeta medmycket höga temperaturer. Till exempel beräknas anslutna luftvärmare i sådana driftsförhållanden för lägen upp till 1300 °C. Och återigen, vi kan inte bara prata om flytande medier, utan också om gasblandningar, vilket ökar säkerhetskraven för driften av sådana enheter.

Slutsats

Den regenerativa modifieringen av värmeväxlaren har utvecklats för att optimera ett antal termiska processer. Som ett resultat är det på samma industrianläggningar idag möjligt att utföra tekniska processer med minimal bränsleförbrukning, samtidigt som en hög förbränningstemperatur bibehålls. Men detta betyder inte alls att principen för driften av en värmeväxlare med en ackumulerande funktion är helt utan nackdelar. De svaga punkterna hos denna utrustning inkluderar de begränsade möjligheterna att automatisera värmeteknikprocessen, den stora storleken och vikten på apparaten, såväl som svårigheten att ansluta strukturen till de huvudsakliga produktionskommunikationerna. En annan sak är att designen av regeneratorn ständigt förbättras, vilket framgår av uppkomsten av mer avancerade modeller av värmeväxlare med en smältbar kärna.