Regeneraciniai šilumokaičiai: tipai, veikimo principas, apimtis

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Šilumos mainų principas naudojant šildomą cirkuliacinę terpę laikomas optimaliu šildymo sistemų darbui palaikyti. Tinkamai organizuota šiluminės energijos perdavimo kanalų sistema reikalauja minimalių priežiūros sąnaudų, tačiau tuo pačiu užtikrina pakankamą našumą. Optimizuotas tokios sistemos dizaino variantas yra regeneracinis šilumokaitis, užtikrinantis alternatyvius šildymo ir vėsinimo procesus.

Kas yra šilumokaitis?

Šiuolaikinių šilumokaičių konstrukcijos numato šilumos energijos perdavimo procesus su minimaliais nuostoliais tarp veikiančių terpių. Keitimasis dažniausiai vyksta tarp karšto skysčio ir š alto metalo paviršių, kurių sienelės, savo ruožtu,pasukti, perduoti šilumą į kitą cirkuliuojančią terpę. Nuolatinis judėjimas suteikia stabilaus masės perdavimo efektą, kuris naudojamas tiek pramonės įmonėse, tiek privačių namų buityje. Be energijos mainų tarp š altos ir karštos terpės, šilumokaičiai gali užtikrinti garavimo, džiovinimo, lydymosi ir kondensacijos procesus su aušinimu. Vietoj šilumos kaip pagrindinės darbo terpės gali būti naudojami ir š alti srautai, o tai ypač būdinga gamybos procesuose, kur reikalingas periodiškas įrenginių aušinimas. Tačiau šildymo užduotys yra labiau susijusios su šilumokaičio konstrukcijomis. Pavyzdžiui, tokio tipo aukštos temperatūros įranga gali padidinti šiluminį režimą iki 400–700 °C.

Regeneracinio šilumokaičio savybės

Šilumokaičių konstrukcijos pagrindiniame lygyje skirstomos į paviršinius ir maišytuvus. Šiuo atveju kalbame apie paviršinių įrenginių grupės atstovą, kuriam būdinga tai, kad darbo procese dalyvauja dvi aktyvios terpės (šildomos ir š altos srovės) bei metalinė sienelė, kuri perduoda energiją tarp cirkuliuojančių. masės. Regeneraciniame šilumokaityje atskyrimo metalinė plokštė praplaunama reguliariais intervalais, bet ne nuolat. Palyginimui galime pateikti kito paviršinio šilumokaičio pavyzdį – rekuperacinį. Tokiuose įrenginiuose darbo procesas apima nuolatinį panašios sienos plovimą š altu arba šildomusrautai.

Įrenginio veikimo principas

Pagrindinė šilumokaičio funkcija atliekama aktyvios darbo terpės kontakto su metaline plokšte, skiriančia srautus, momentu. Tai yra, pagrindinis veikimo principas yra energijos kaupimas iš skysčio, kurio temperatūra šiuo metu skiriasi nuo šilumokaičio sienelės. Grubiai tariant, pirmajame veikimo cikle karšti srautai perduoda ir taip sulaiko šilumą metaliniame elemente, o antrajame ir paskutiniame cikle šią šilumą suvokia jau š alta aplinka. Akumuliacinis šilumokaičio veikimo principas su aiškiu atskyrimu į terpę pagal temperatūrą turi didelių privalumų. Pirma, darbo terpės maišymo poreikio nebuvimas pagerina srautų sudėties kokybę. Tai svarbus komunikacijos techninio ir eksploatacinio turinio veiksnys. Antra, taip pat padidėja šilumos perdavimo efektyvumas. Kita vertus, šie pranašumai yra neatsiejamai gretimi su dizaino trūkumais. Esminis srautų atskyrimas padidina įrangos matmenis, kartais priversdamas išplėsti vamzdynų segmentus senų komunikacijų šilumos tinkluose. Be to, norint užtikrinti cirkuliacijos funkciją, reikia padidinti energijos potencialą, kuris išreiškiamas poreikiu prijungti didelės galios siurblines.

Naudoti aušinimo skysčiai

Regeneracinių šilumokaičių modeliai yra universalūs, nes juos galima naudoti įvairiemsdarbo aplinkos. Kaip ir kituose šilumokaičiuose, dažniausiai aktyvioji terpė yra skystis – vanduo arba antifrizas. Gamyboje technologinėse operacijose naudojami aušinimo skysčiai yra įvairesni. Šildymui ir vėsinimui naudojami vandens garai, dujų mišiniai, dūmai ir dūmų degimo produktai. Tačiau tai visiškai nereiškia, kad tas pats regeneracinis šilumokaitis gali palaikyti darbą su skirtingais šilumnešiais. Iš esmės konstrukcija leidžia tokią teorinę galimybę, tačiau iš pradžių kiekvienas egzempliorius turi būti suprojektuotas taip, kad veiktų kontaktuojant su tam tikra agresyvia aplinka, nes tiek aukšta temperatūra, tiek skystis neigiamai veikia metalo konstrukciją.

Regeneracinių šilumokaičių tipai

Yra dviejų tipų tokie įrenginiai. Tai įrenginiai su nuolatiniu ir periodišku veikimu. Nuolatiniai šilumokaičiai yra įrenginiai su granuliuotu cirkuliuojančiu užpildu. Darbinės terpės judėjimo proceso valdymo sistema leidžia visiškai sustabdyti judėjimą, kai aušinimo skystis palaikys kontaktą su nuplaunamu paviršiumi. Beje, natūralaus automatinio reguliatoriaus funkciją gali atlikti specialūs termoakumuliaciniai purkštukai. Projektuojant regeneracinį šilumokaitį su stacionariais purkštukais, srautų valdymo galimybės yra ribotos ir visiškai priklauso nuo operatoriaus nustatytų nustatymų. Kalbant apie modelius su periodiniais veiksmais, jieturi sudėtingą kamerų su šilumnešiais paskirstymo struktūrą. Toks prietaisas padidina aparato efektyvumą, tačiau reikalauja ir atsakingesnės maitinimo iš cirkuliacinio siurblio funkcijos.

Lydomieji šerdies šilumokaičiai

Vienas pažangiausių šiuo metu šilumos mainų regeneratoriaus versijų, kurio sandarumą sudaro plokštelės, kurių vidutinis storis 20 mm. Šioje sistemoje yra lydymosi šerdis – įtaisas, kurio viduje yra skystas metalas, kuris lydymosi ar kristalizacijos laikotarpiais išskiria šiluminę energiją. Latentinė šiluma regeneraciniuose šilumokaičiuose su judančiu antgaliu padidina kontūro šiluminę talpą dešimt kartų, lyginant su įprastais įrenginiais, kurie sukuria palankias sąlygas šilumos akumuliacijos procesams. Šio tipo aukštos temperatūros šilumokaičio našumą lems specifinis pakuotės paviršiaus plotas ir jo šiluminės saugojimo talpa.

Įrangos apimtis

Šilumos mainai plačiai naudojami įvairiose šildymo įrangos sistemose su katilų instaliacijomis, vandens šildytuvais, akumuliacinėmis talpyklomis, boileriais ir kt. Tai daugiausia taikoma privačiam segmentui, tačiau aukščiausi šio įrenginio techniniai ir eksploataciniai rodikliai yra atskleista pramonės sektoriuje. Pavyzdžiui, tikslines regeneracinio paketinio šilumokaičio naudojimo sritis sudaro plieno ir stiklo gamyklos, kuriose reikia dirbti sulabai aukšta temperatūra. Pavyzdžiui, prijungti oro šildytuvai tokiomis darbo sąlygomis skaičiuojami režimams iki 1300 °C. Ir vėl galime kalbėti ne tik apie skystas terpes, bet ir apie dujų mišinius, todėl didėja tokių įrenginių eksploatavimo saugos reikalavimai.

Išvada

Regeneracinė šilumokaičio modifikacija buvo sukurta siekiant optimizuoti daugybę šiluminių procesų. Dėl to tuose pačiuose pramonės objektuose šiandien galima atlikti technologinius procesus su minimaliomis degalų sąnaudomis, išlaikant aukštą degimo temperatūrą. Bet tai visiškai nereiškia, kad šilumokaičio su kaupiamąja funkcija veikimo principas visiškai neturi trūkumų. Šios įrangos silpnosios vietos – ribotos šilumos inžinerijos proceso automatizavimo galimybės, dideli aparato matmenys ir svoris, taip pat konstrukcijos prijungimo prie pagrindinių gamybinių komunikacijų sudėtingumas. Kitas dalykas yra tai, kad regeneratoriaus konstrukcija nuolat tobulinama, tai liudija ir pažangesnių šilumokaičių su lydžia šerdimi modelių atsiradimas.