Regenerative varmevekslere: typer, funktionsprincip, omfang

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Princippet for varmeveksling ved hjælp af opvarmede cirkulerende medier anses for at være optim alt til at opretholde driften af varmesystemer. Et korrekt organiseret system af termiske energioverførselskanaler kræver minimale vedligeholdelsesomkostninger, men giver samtidig tilstrækkelig ydeevne. En optimeret designmulighed for et sådant system er en regenerativ varmeveksler, der giver alternative opvarmnings- og afkølingsprocesser.

Hvad er en varmeveksler?

Designene af moderne varmevekslere giver processer til overførsel af termisk energi med minimale tab mellem driftsmedier. Udvekslingen sker oftest mellem en varm væske og kolde metaloverflader, hvis vægge igenvend, overfør varme til et andet cirkulerende medium. Konstant bevægelse giver effekten af en stabil masseoverførsel, som bruges både i industrielle virksomheder og i husholdningen af private huse. Ud over energiudveksling mellem kolde og varme medier kan varmevekslere give processerne fordampning, tørring, smeltning og kondensering med afkøling. I stedet for varme som det primære arbejdsmedium kan der også anvendes kolde strømme, hvilket især er almindeligt i produktionsprocesser, hvor der kræves periodisk køling af udstyr. Opvarmningsopgaver er dog mere tilbøjelige til at være forbundet med varmevekslerdesign. For eksempel kan højtemperaturudstyr af denne type øge det termiske regime op til 400-700 °C.

Funktioner ved den regenerative varmeveksler

Design af varmevekslere på grundniveau er opdelt i overflade og blanding. I dette tilfælde taler vi om en repræsentant for en gruppe overfladeanordninger, som er kendetegnet ved, at to aktive medier (opvarmede og kolde strømme) og en metalvæg er involveret i arbejdsprocessen, som overfører energi mellem de cirkulerende masser. I en regenerativ varmeveksler skylles separationsmetalpladen med jævne mellemrum, men ikke kontinuerligt. Til sammenligning kan vi give et eksempel på en anden overfladevarmeveksler - rekuperativ. I sådanne enheder involverer arbejdsprocessen konstant vask af en lignende væg med kold eller opvarmetflows.

Princippet for enhedens drift

Varmevekslerens hovedfunktion udføres i det øjeblik, det aktive arbejdsmedie kommer i kontakt med en metalplade, der adskiller strømmene. Det vil sige, at nøgleprincippet for drift er akkumulering af energi fra en væske, der i øjeblikket har en anden temperatur end varmevekslervæggen. Groft sagt, i den første driftscyklus transmitterer varme strømme og holder derved på varme i metalelementet, og i den anden og sidste cyklus opfatter det allerede kolde miljø denne varme. Det akkumulerende princip for drift af varmeveksleren med en klar adskillelse i medier efter temperatur har betydelige fordele. For det første forbedrer fraværet af behovet for blanding af arbejdsmedier kvaliteten af sammensætningen af strømmene. Dette er en vigtig faktor i kommunikationens tekniske og operationelle indhold. For det andet øges effektiviteten af varmeoverførsel som sådan også. På den anden side støder disse fordele uløseligt op til designets ulemper. Den grundlæggende adskillelse af strømme øger dimensionerne af udstyret, hvilket nogle gange tvinger udvidelsen af rørledningssegmenter i gamle kommunikationsvarmenetværk. Derudover kræver sikring af cirkulationsfunktionen en forøgelse af energipotentialet, hvilket kommer til udtryk i behovet for at tilslutte højkapacitetspumpestationer.

Brugte kølemidler

Regenerative varmevekslermodeller er alsidige med hensyn til brugbarhed for forskelligearbejdsmiljøer. Som med andre varmevekslere er det mest almindelige aktive medium en væske - vand eller frostvæske. De kølemidler, der bruges i teknologiske operationer i produktionen, er mere forskellige. Vanddamp, gasblandinger, røg og aftræksprodukter fra forbrænding bruges til opvarmning og afkøling. Det betyder dog slet ikke, at den samme regenerative varmeveksler kan understøtte drift med forskellige varmebærere. I princippet giver designet mulighed for en sådan teoretisk mulighed, men hver instans skal i første omgang designes til drift i kontakt med et bestemt aggressivt miljø, da både høje temperaturer og væsken som sådan påvirker metalstrukturen negativt.

Typer af regenerative varmevekslere

Der er to typer af sådanne enheder. Disse er enheder med kontinuerlig og periodisk handling. Kontinuerlige varmevekslere er enheder med granulært cirkulerende fyldstof. Kontrolsystemet til processen med at flytte arbejdsmediet tillader et fuldstændigt bevægelsesstop, hvor kølevæsken vil bevare kontakten med den vaskede overflade. Forresten kan funktionen af en naturlig automatisk regulator udføres af specielle termiske lagringsdyser. Ved konstruktionen af en regenerativ varmeveksler med faste dyser er mulighederne for at styre flowet begrænsede og helt afhængige af de af operatøren indstillede indstillinger. Hvad angår modeller med periodisk handling, dehar en kompliceret distributionsstruktur af kamre med varmebærere. En sådan anordning øger effektiviteten af apparatet, men kræver også en mere ansvarlig strømforsyningsfunktion fra cirkulationspumpen.

Smeltevarmevekslere

En af de mest avancerede versioner af varmevekslingsregeneratoren i øjeblikket, hvis pakning er dannet af blodplader med en gennemsnitlig tykkelse på 20 mm. I dette system er der en smeltekerne - en enhed med flydende metal indeni, som frigiver termisk energi i perioder med smeltning eller krystallisation. Latent varme i regenerative varmevekslere med en bevægelig dyse øger varmekapaciteten i kredsløbet tidoblet sammenlignet med konventionelle enheder, der skaber gunstige betingelser for varmeakkumuleringsprocesser. Ydeevnen af denne type højtemperaturvarmeveksler vil blive bestemt af emballagens specifikke overfladeareal og dens termiske lagerkapacitet.

Omfang af udstyr

Varmevekslerenheder er meget udbredt i forskellige systemer af varmeudstyr med kedelinstallationer, vandvarmere, lagertanke, kedler osv. Dette gælder hovedsageligt det private segment, men de højeste tekniske og operationelle indikatorer for denne enhed er afsløret i industrisektoren. For eksempel er målapplikationerne for en regenerativ batchvarmeveksler dannet af stål- og glasanlæg, hvor det er nødvendigt at arbejde medmeget høje temperaturer. For eksempel beregnes tilsluttede luftvarmere i sådanne driftsforhold for tilstande op til 1300 °C. Og igen, vi kan ikke kun tale om flydende medier, men også om gasblandinger, hvilket øger sikkerhedskravene til driften af sådanne enheder.

Konklusion

Den regenerative modifikation af varmeveksleren er udviklet for at optimere en række termiske processer. Som et resultat er det på de samme industrielle faciliteter i dag muligt at udføre teknologiske processer med minim alt brændstofforbrug, samtidig med at en høj forbrændingstemperatur opretholdes. Men dette betyder slet ikke, at princippet om drift af en varmeveksler med en akkumulerende funktion er fuldstændig blottet for ulemper. De svage punkter ved dette udstyr omfatter de begrænsede muligheder for at automatisere varmeteknikprocessen, den store størrelse og vægt af apparatet samt vanskeligheden ved at forbinde strukturen med de vigtigste produktionskommunikationer. En anden ting er, at designet af regeneratoren konstant bliver forbedret, hvilket fremgår af fremkomsten af mere avancerede modeller af varmevekslere med en smeltbar kerne.