Schimbătoare de căldură regenerative: tipuri, funcție, domeniu de aplicare

Principiul schimbului de căldură cu ajutorul mediilor circulante încălzite este considerat optim pentru menținerea funcționalității sistemelor de încălzire. Canale de transfer de căldură proiectate corect energie termică Necesită costuri minime de întreținere, dar oferă totuși performanțe suficiente. Proiectarea optimizată a unui astfel de sistem constă într-un schimbător de căldură regenerativ care asigură alternanța între procesele de încălzire și răcire.

Ce este un schimbător de căldură?

Proiectele moderne de schimbătoare de căldură asigură procese de transfer de căldură cu pierderi minime între mediile de operare. Schimbul are loc, de obicei, între un fluid cald și suprafețe metalice reci care, la rândul lor, transferă căldura către celălalt mediu de circulație. Deplasarea permanentă asigură un efect stabil de transfer de masă care se poate aplica și la instalații industriale, și în gospodăriile private. În plus față de schimbul de energie între mediile reci și calde, schimbătoarele de căldură pot asigura procesele de evaporare, uscare, topire și condensare cu răcire. În loc de căldură ca principal mediu de lucru, se pot utiliza și fluxuri reci, ceea ce este deosebit de comun în procesele de producție în care este necesară răcirea periodică a echipamentului. Cu toate acestea, este mai probabil ca modelele de schimbătoare de căldură să fie asociate cu sarcinile de încălzire ale. Echipamentele de înaltă temperatură de acest tip, de exemplu, pot ajunge până la 400-700°C.

Caracteristicile unui schimbător de căldură regenerativ

La un nivel de bază, modelele de schimbătoare de căldură sunt împărțite în suprafață și amestec. În acest caz, este un reprezentant al grupului de dispozitive de suprafață, care se caracterizează prin faptul că procesul de lucru implică două medii active (fluxuri calde și reci) și un perete metalic, care transmite energia între masele circulante. Într-un schimbător de căldură regenerativ, placa metalică de separare este spălată la intervale regulate, dar nu continuu. Pentru comparație, există un alt exemplu de schimbător de căldură de suprafață - schimbătorul de căldură regenerativ. În astfel de unități, procesul de lucru implică spălarea continuă a peretelui similar cu fluxuri reci sau calde.

Cum funcționează aparatul

Funcția principală a schimbătorului de căldură este îndeplinită în momentul în care mediul activ de lucru intră în contact cu placa metalică ce separă fluxurile. adică, principiul cheie este de a stoca energia din lichidul care se află la o temperatură diferită față de peretele schimbătorului de căldură. În linii mari, în primul ciclu de funcționare, mediul cald transferă și astfel stochează căldura în elementul metalic, în timp ce în al doilea și ultimul ciclu, mediul rece absoarbe deja această căldură. Principiul de acumulare al unui schimbător de căldură cu o separare clară a mediilor în funcție de temperatură oferă două avantaje semnificative. În primul rând, lipsa de amestecare a mediilor îmbunătățește calitatea compoziției fluxului. Acesta este un factor important factorul de întreținere a utilităților. În al doilea rând, crește și eficiența transferului de căldură în sine. pe de altă parte, aceste avantaje sunt indisolubil legate de dezavantaje. Separarea fundamentală a fluxurilor mărește dimensiunea echipamentului, forțând uneori acumularea de segmente de conducte în rețelele mai vechi de comunicații de încălzire. În plus, asigurarea funcției de circulație necesită o creștere a capacității energetice, care se reflectă în necesitatea de a conecta stații de pompare de mare capacitate.

Mediile de transfer de căldură utilizate

Modelele regenerative sunt versatile prin capacitatea lor de a furniza cea mai mare varietate de medii de procesare. Ca și în cazul altor aparate de schimb de căldură, cele mai frecvente mediul activ este un lichid - apă sau antigel. Fluidele termice utilizate în procesele de producție sunt mai variate. Vaporii de apă, amestecurile de gaze, fumul și gazele de ardere sunt utilizate pentru încălzire și răcire. Acest lucru nu înseamnă, totuși, că același schimbător de căldură regenerativ poate gestiona fluide diferite. Teoretic, acest lucru este teoretic posibil, dar fiecare unitate trebuie să fie proiectată pentru un mediu agresiv specific, deoarece atât temperaturile ridicate, cât și lichidul în sine au un impact negativ asupra structurii metalice.

Tipuri de schimbătoare de căldură regenerative

Există două tipuri de astfel de unități. Acestea sunt dispozitive cu funcționare continuă și discontinuă. Schimbătoarele de căldură continue sunt unități cu medii de transfer de căldură circulante granulare. Sistemul de control al fluidului permite oprirea completă a fluxului de fluid, la care mediul de transfer de căldură menține contactul cu suprafața de spălat. Apropo, funcția unui regulator automat natural poate fi realizată de duze speciale de stocare termică. În cazul unui schimbător de căldură regenerativ cu capete fixe, posibilitățile de control al debitului sunt limitate și depind în întregime de reglajul efectuat de operator. În ceea ce privește modelele cu funcționare discontinuă, acestea au o structură mai complicată de distribuție a camerelor de răcire. Un astfel de dispozitiv îmbunătățește eficiență operațională a unității, dar necesită, de asemenea, o funcție de putere mai solicitantă pe partea pompei de circulație.

Schimbătoare de căldură cu miez fuzibil

Una dintre cele mai avansate versiuni de schimbătoare de căldură disponibile în acest moment, cu o grosime medie a plăcilor de 20 mm. Acest sistem conține un miez de topire - un dispozitiv cu un metal lichid în interior, care eliberează energie termică în timpul perioadelor de topire sau cristalizare. Căldura latentă din schimbătoarele de căldură regenerative cu duze mobile crește de zece ori capacitatea termică a circuitului în comparație cu unitățile convenționale, creând condiții favorabile pentru procesele de acumulare a căldurii. Performanța acestui tip de schimbător de căldură de înaltă temperatură va fi determinată de suprafața specifică a duzei și de capacitatea acesteia de a acumula căldură.

Aplicații pentru echipamente

Schimbătoarele de căldură sunt utilizate pe scară largă în diverse sisteme de încălzire cu cazane, încălzitoare de apă, rezervoare de stocare, boilere etc. д. Acest lucru se referă în principal la segmentul privat, dar cele mai mari performanțe ale acestui dispozitiv sunt evidențiate în sectorul industrial. De exemplu, aplicațiile țintă pentru schimbătoare de căldură regenerative discontinue sunt în industria oțelului și a sticlei, unde sunt necesare temperaturi foarte ridicate. De exemplu, schimbătoarele de căldură care urmează să fie conectate în aceste condiții de funcționare sunt proiectate pentru a funcționa la o temperatură de până la 1300 °C. Din nou, nu sunt vizate doar mediile lichide, ci și amestecurile de gaze, ceea ce sporește cerințele de siguranță pentru funcționarea acestor unități.

Concluzie

Varianta regenerativă a schimbătorului de căldură a fost concepută pentru a optimiza o serie de procese de inginerie termică. Ca urmare, este posibil acum, chiar și în siturile industriale, să se efectueze procese tehnologice cu un consum minim de combustibil, menținând în același timp o temperatură de ardere ridicată. Dar acest lucru nu înseamnă că principiul de funcționare Schimbătorul de căldură cu funcție de acumulare este complet lipsit de deficiențe. Dezavantajele acestui echipament sunt posibilitățile limitate de automatizare a procesului de încălzire, dimensiunea și greutatea mare a unității și dificultatea de a o conecta la principalele utilități de producție. Un alt lucru este faptul că designul constructiv al regeneratorului este îmbunătățit în mod constant, despre decât spune Și apariția unor modele mai avansate de schimbătoare de căldură pentru miezul de fuziune.