Regenerativni izmjenjivači topline: vrste, princip rada, obim

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Princip razmene toplote pomoću zagrejanog cirkulacionog medija smatra se optimalnim za održavanje rada sistema grejanja. Pravilno organizovan sistem kanala za prenos toplotne energije zahteva minimalne troškove održavanja, ali istovremeno obezbeđuje dovoljne performanse. Optimizovana opcija dizajna za takav sistem je regenerativni izmenjivač toplote koji obezbeđuje naizmenične procese grejanja i hlađenja.

Šta je izmjenjivač topline?

Dizajn modernih izmjenjivača topline obezbjeđuje procese za prijenos toplinske energije uz minimalne gubitke između radnih medija. Razmjena se najčešće događa između vruće tekućine i hladnih metalnih površina, čiji zidovi, zauzvrat,okrenuti, prenijeti toplinu na drugi cirkulirajući medij. Konstantno kretanje osigurava učinak stabilnog prijenosa mase, koji se koristi i u industrijskim poduzećima i u kućnoj službi privatnih kuća. Osim razmjene energije između hladnog i vrućeg medija, izmjenjivači topline mogu obezbijediti procese isparavanja, sušenja, topljenja i kondenzacije uz hlađenje. Umjesto topline kao glavnog radnog medija mogu se koristiti i hladni tokovi, što je posebno uobičajeno u proizvodnim procesima gdje je potrebno periodično hlađenje opreme. Međutim, vjerojatnije je da će zadaci grijanja biti povezani s dizajnom izmjenjivača topline. Na primjer, visokotemperaturna oprema ovog tipa može povećati termički režim do 400-700 °C.

Karakteristike regenerativnog izmjenjivača topline

Dizajneri izmjenjivača topline na osnovnom nivou dijele se na površinske i miješajuće. U ovom slučaju radi se o predstavniku grupe površinskih uređaja, koji se odlikuju činjenicom da su u radni proces uključena dva aktivna medija (zagrijani i hladni tokovi) i metalni zid koji prenosi energiju između cirkulirajućih mase. U regenerativnom izmjenjivaču topline, razdjelna metalna ploča se ispire u redovnim intervalima, ali ne kontinuirano. Za usporedbu možemo navesti primjer još jednog površinskog izmjenjivača topline - rekuperativnog. U takvim uređajima radni proces uključuje stalno pranje sličnog zida hladnim ili grijanimtokovi.

Princip rada uređaja

Glavna funkcija izmjenjivača topline se obavlja u trenutku kontakta aktivnog radnog medija sa metalnom pločom koja razdvaja tokove. Odnosno, ključni princip rada je akumulacija energije iz tekućine koja trenutno ima drugačiju temperaturu od zida izmjenjivača topline. Grubo govoreći, u prvom ciklusu rada, vrući tokovi prenose i time zadržavaju toplinu u metalnom elementu, au drugom i završnom ciklusu tu toplinu percipira već hladna okolina. Akumulativni princip rada izmjenjivača topline sa jasnim razdvajanjem na medije prema temperaturi ima značajne prednosti. Prvo, odsustvo potrebe za miješanjem radnih medija poboljšava kvalitetu sastava tokova. Ovo je važan faktor u tehničkom i operativnom sadržaju komunikacija. Drugo, povećava se i efikasnost prenosa toplote kao takvog. S druge strane, ove prednosti su neraskidivo povezane s nedostacima dizajna. Fundamentalno razdvajanje tokova povećava dimenzije opreme, ponekad prisiljavajući proširenje segmenata cjevovoda u starim komunikacionim mrežama grijanja. Osim toga, osiguranje cirkulacijske funkcije zahtijeva povećanje energetskog potencijala, što se izražava u potrebi za povezivanjem crpnih stanica velikog kapaciteta.

Polovne rashladne tečnosti

Modeli regenerativnih izmjenjivača topline su raznovrsni u smislu mogućnosti servisiranja za različiteradna okruženja. Kao i kod drugih izmjenjivača topline, najčešći aktivni medij je tekućina - voda ili antifriz. Rashladne tečnosti koje se koriste u tehnološkim operacijama u proizvodnji su raznovrsnije. Za grijanje i hlađenje koriste se vodena para, mješavine plinova, dim i dimni produkti sagorijevanja. Međutim, to uopće ne znači da isti regenerativni izmjenjivač topline može podržati rad s različitim nosačima topline. U principu, dizajn dopušta takvu teoretsku mogućnost, ali svaki primjerak u početku mora biti projektovan za rad u kontaktu sa određenim agresivnim okruženjem, jer i visoke temperature i tečnost kao takva negativno utiču na metalnu strukturu.

Vrste regenerativnih izmjenjivača topline

Postoje dvije vrste takvih jedinica. To su uređaji s kontinuiranim i periodičnim djelovanjem. Kontinuirani izmjenjivači topline su jedinice sa granuliranim cirkulirajućim punilom. Kontrolni sistem za proces pomeranja radnog medija omogućava potpuno zaustavljanje kretanja, pri čemu će rashladna tečnost održavati kontakt sa opranom površinom. Usput, funkciju prirodnog automatskog regulatora mogu obavljati posebne mlaznice za skladištenje topline. U dizajnu regenerativnog izmjenjivača topline sa fiksnim mlaznicama, mogućnosti kontrole protoka su ograničene i potpuno zavise od postavki koje postavlja operater. Što se tiče modela s periodičnim djelovanjem, oniimaju komplikovanu strukturu distribucije komora sa nosačima toplote. Takav uređaj povećava efikasnost aparata, ali zahteva i odgovorniju funkciju napajanja od cirkulacijske pumpe.

Izmjenjivači topline s topljivom jezgrom

Jedna od najnaprednijih verzija regeneratora za izmjenu topline u ovom trenutku, čije pakovanje čine trombociti prosječne debljine 20 mm. U ovom sistemu postoji jezgro za topljenje - uređaj sa tečnim metalom unutra, koji oslobađa toplotnu energiju tokom perioda topljenja ili kristalizacije. Latentna toplina u regenerativnim izmjenjivačima topline s pokretnom mlaznicom povećava toplinski kapacitet kruga deset puta u odnosu na konvencionalne jedinice koje stvaraju povoljne uvjete za procese akumulacije topline. Performanse ovog tipa visokotemperaturnog izmjenjivača topline će biti određene specifičnom površinom pakovanja i njegovim kapacitetom skladištenja topline.

Obim opreme

Jedinice za izmjenu topline imaju široku primjenu u različitim sistemima opreme za grijanje sa kotlovskim instalacijama, bojlerima, akumulacijskim rezervoarima, bojlerima itd. Ovo se uglavnom odnosi na privatni segment, ali najviši tehnički i operativni pokazatelji ovog uređaja su otkriveno u industrijskom sektoru. Na primjer, ciljne aplikacije za regenerativni šaržni izmjenjivač topline formiraju čeličane i staklene fabrike, gdje je potrebno raditi saveoma visoke temperature. Na primjer, priključeni grijači zraka u takvim radnim uvjetima izračunavaju se za režime do 1300 °C. I opet, ne možemo govoriti samo o tekućim medijima, već i o mješavinama plinova, što povećava sigurnosne zahtjeve za rad takvih jedinica.

Zaključak

Regenerativna modifikacija izmjenjivača topline je razvijena za optimizaciju brojnih termičkih procesa. Kao rezultat toga, danas je u istim industrijskim objektima moguće obavljati tehnološke procese uz minimalnu potrošnju goriva, uz održavanje visoke temperature sagorijevanja. Ali to uopće ne znači da je princip rada izmjenjivača topline s akumulativnom funkcijom potpuno lišen nedostataka. Slabe točke ove opreme uključuju ograničene mogućnosti automatizacije procesa toplinske tehnike, veliku veličinu i težinu uređaja, kao i poteškoće povezivanja konstrukcije s glavnim proizvodnim komunikacijama. Druga stvar je da se dizajn regeneratora stalno unapređuje, o čemu svjedoči i pojava naprednijih modela izmjenjivača topline sa topljivim jezgrom.