Regenerativni toplotni izmenjevalniki: vrsta, funkcija, področje uporabe

Načelo izmenjave toplote z uporabo ogrevanih obtočnih medijev velja za optimalno za vzdrževanje delovanja ogrevalnih sistemov. pravilno zasnovan sistem prenosnih kanalov toplotna energija Zahteva minimalne stroške vzdrževanja, vendar še vedno zagotavlja zadostno zmogljivost. Optimalna zasnova tega sistema je regenerativni toplotni izmenjevalnik, ki omogoča izmenično izvajanje procesov ogrevanja in hlajenja.

Kaj je toplotni izmenjevalnik?

Najsodobnejše zasnove izmenjevalnikov toplote omogočajo prenos toplote z minimalnimi izgubami med delovnimi mediji. Izmenjava običajno poteka med vročo tekočino in hladnimi kovinskimi površinami, katerih stene prenašajo toploto na drug krožni medij. Konstantni transport zagotavlja stabilen učinek prenosa mase, ki se uporablja tudi pri industrijski obrati, in v gospodinjski službi v zasebnih domovih. Poleg izmenjave energije med hladnimi in vročimi mediji lahko toplotni izmenjevalniki zagotavljajo procese izhlapevanja, sušenja, taljenja in kondenzacije s hlajenjem. Namesto toplote kot osnovnega delovnega medija se lahko uporabljajo tudi hladni tokovi, kar je zlasti pogosto v proizvodnih procesih, kjer je potrebno občasno hlajenje opreme. Vendar so zasnove toplotnih izmenjevalnikov pogosteje povezane z nalogami ogrevanja. Tovrstna visokotemperaturna oprema lahko na primer doseže temperaturo 400-700 °C.

Značilnosti regenerativnega toplotnega izmenjevalnika

Na osnovni ravni delimo konstrukcije toplotnih izmenjevalnikov na površinske toplotne izmenjevalnike in mešalne toplotne izmenjevalnike. To je predstavnik skupine površinskih naprav, za katere je značilno, da pri njihovem delovanju sodelujeta dva aktivna medija (vroč in hladen tok) in kovinska stena, ki prenaša energijo med krožečima masama. Pri regenerativnem toplotnem izmenjevalniku se ločilna kovinska plošča pere v rednih časovnih presledkih, vendar ne neprekinjeno. Za primerjavo lahko navedemo še en primer površinskega izmenjevalnika toplote, regenerativnega. V teh primerih postopek vključuje stalno izpiranje analogne stene s hladnimi ali vročimi tokovi.

Načelo delovanja naprave

Glavna funkcija toplotnega izmenjevalnika je izpolnjena v trenutku, ko aktivni delovni medij pride v stik s kovinsko ploščo, ki ločuje tokove. Ključno načelo je shranjevanje energije iz tekočine, ki ima drugačno temperaturo kot stena toplotnega izmenjevalnika. V prvem ciklu delovanja vroč medij prenaša in tako shranjuje toploto v kovinskem elementu, v drugem in zadnjem ciklu pa to toploto sprejema hladen medij. Akumulacijsko načelo toplotnega izmenjevalnika z jasnim ločevanjem medijev glede na temperaturo ima pomembne prednosti. Prvič, ker medijev ni treba mešati, se izboljša kakovost sestave pretoka. To je pomemben faktor vzdrževanja komunalnih storitev. Drugič, povečuje tudi učinkovitost samega prenosa toplote. Po drugi strani pa so te prednosti neločljivo povezane s slabostmi. Temeljno ločevanje tokov povečuje velikost opreme, kar včasih zahteva podaljšanje cevnih odsekov v starejših komunikacijskih omrežjih za ogrevanje. Poleg tega je za cirkulacijsko funkcijo potrebna večja energetska zmogljivost, kar pomeni, da je treba priključiti visokozmogljiva črpališča.

Uporabljene tekočine za prenos toplote

Modeli regenerativnih izmenjevalnikov toplote so vsestransko primerni za različne medije. Tako kot pri drugih napravah za izmenjavo toplote, najpogostejše aktivni medij je tekočina - voda ali sredstvo proti zmrzovanju. Več različnih tekočin za prenos toplote, ki se uporabljajo v proizvodnji. Vodna para, mešanice plinov, dim in dimni plini se uporabljajo za ogrevanje in hlajenje. To pa ne pomeni, da lahko isti regenerativni toplotni izmenjevalnik deluje z različnimi tekočinami. Zasnova načeloma omogoča to teoretično možnost, vendar mora biti vsaka enota zasnovana za delovanje v stiku z nekaterimi agresivnimi mediji, saj tako visoke temperature kot sama tekočina negativno vplivajo na kovinsko strukturo.

Vrste regenerativnih izmenjevalnikov toplote

Obstajata dve vrsti izmenjevalnikov toplote. To so kontinuirani in šaržni izmenjevalniki toplote. Neprekinjeni izmenjevalniki toplote so enote z zrnatim obtočnim polnilom. Sistem za nadzor procesa za ravnanje z mediji omogoča popolno zaustavitev pretoka, v katerem medij za prenos toplote ostane v stiku s površino, ki jo je treba oprati. Mimogrede, posebne šobe za shranjevanje toplote lahko opravljajo funkcijo naravnega samodejnega regulatorja. Pri regenerativnem toplotnem izmenjevalniku s fiksnimi šobami so možnosti regulacije pretoka omejene in so v celoti odvisne od nastavitev upravljavca. Pri serijskih modelih pa imajo bolj zapleteno strukturo porazdelitve komor za hladilno sredstvo. Takšna naprava poveča učinkovitost delovanja Fuzijsko jedro je srce naprave, vendar zahteva tudi zahtevnejšo funkcijo napajanja z energijo iz obtočne črpalke.

Toplotni izmenjevalniki s taljivim jedrom

Ena najbolj izpopolnjenih različic izmenjevalnika toplote, ki je trenutno na voljo, s povprečno debelino plošče 20 mm. V tem sistemu je talilno jedro, naprava s tekočo kovino v notranjosti, ki sprošča toplotno energijo v obdobjih taljenja ali kristalizacije. Latentna toplota v regenerativnih toplotnih izmenjevalnikih z gibljivimi šobami desetkrat poveča toplotno zmogljivost kroga v primerjavi z običajnimi enotami, kar ustvarja ugodne pogoje za procese akumulacije toplote. Delovanje visokotemperaturnega toplotnega izmenjevalnika te vrste je odvisno od specifične površine šobe in njene sposobnosti akumulacije toplote.

Področje uporabe

Toplotni izmenjevalniki se pogosto uporabljajo v različnih ogrevalnih sistemih s kotli, grelniki vode, zalogovniki, bojlerji itd. д. To se nanaša predvsem na zasebni segment, vendar se najvišja tehnično-operativna zmogljivost te naprave kaže na področju industrije. Ciljna področja uporabe regenerativnega šaržnega izmenjevalnika toplote so na primer jeklarne in steklarne, ki morajo delovati pri zelo visokih temperaturah. Grelniki zraka so na primer zasnovani za delovne pogoje do 1300 °C. Tudi v tem primeru ne gre le za tekoče medije, temveč tudi za mešanice plinov, kar povečuje varnostne zahteve za delovanje takšnih enot.

Zaključek

Regenerativna različica izmenjevalnika toplote je bila zasnovana za optimizacijo številnih toplotno-tehničnih procesov. Tako je zdaj mogoče tudi na industrijskih lokacijah opravljati naslednje naloge tehnološki procesi z minimalno porabo goriva ob ohranjanju visoke temperature zgorevanja. Vendar to ne pomeni, da načelo delovanja Toplotni izmenjevalnik z akumulacijsko funkcijo je popolnoma brez pomanjkljivosti. Pomanjkljivosti te opreme so omejene možnosti za avtomatizacijo postopka toplotne tehnike, velike dimenzije in teža ter težave pri priključitvi na glavne proizvodne naprave. Druga stvar je, da se konstrukcija regeneratorja nenehno razvija kaj piše in pojav naprednejših modelov toplotnih izmenjevalnikov s taljivim jedrom.