Regenerativní výměníky tepla: typy, pracovní princip, oblast použití

Princip tepelné výměny pomocí vyhřívaných cirkulujících médií je považován za optimální pro udržení provozu topných systémů. Správně organizovaný systém přenosových kanálů tepelná energie vyžaduje minimální finanční náklady na údržbu a zároveň poskytuje dostatečný výkon. Optimalizovanou konstrukční variantou takového systému je regenerativní tepelný výměník, který zajišťuje střídavé provádění procesů zahřívání a chlazení.

Co je výměník tepla?

Konstrukce moderních tepelných výměníků zajišťují procesy přenosu tepelné energie s minimálními ztrátami mezi provozními prostředími. Výměna se nejčastěji vyskytuje mezi horkou kapalinou a studenými kovovými povrchy, jejichž stěny zase přenášejí teplo do jiného cirkulujícího média. Neustálý pohyb zajišťuje účinek stabilní výměny hmoty aplikované na průmyslové podniky, a v domácí údržbě soukromých domů. Kromě výměny energie mezi chladným a horkým médiem mohou výměníky tepla poskytovat procesy odpařování, sušení, tavení a kondenzace s chlazením. Místo tepla jako hlavního pracovního prostředí lze také použít studené toky, což je zvláště běžné ve výrobních procesech, kde je vyžadováno pravidelné chlazení zařízení. Úkoly vytápění jsou však spíše spojeny s konstrukcemi tepelných výměníků. Například vysokoteplotní zařízení tohoto typu může zvýšit tepelný režim na 400-700 °C.

Vlastnosti regenerativního tepelného výměníku

Konstrukce výměníků tepla na základní úrovni jsou rozděleny na povrchové a směšovací zařízení. V tomto případě mluvíme o zástupci skupiny povrchových přístrojů, které se vyznačují tím, že pracovní postup zahrnuje dvě aktivní média (vyhřívané a studené proudy) a kovovou stěnu, která přenáší energii mezi cirkulujícími hmotami. V regeneračním tepelném výměníku se mytí dělící kovové desky provádí s určitou periodicitou, ale ne neustále. Pro srovnání, můžete uvést příklad dalšího povrchového tepelného výměníku-rekuperačního. V takových zařízeních pracovní postup zahrnuje neustálé mytí podobné stěny studenými nebo zahřátými proudy.

Princip fungování zařízení

Hlavní funkce výměníku tepla se provádí v okamžiku kontaktu aktivního pracovního média s kovovou deskou oddělující toky. To znamená, že klíčovým principem činnosti je akumulace energie z kapaliny, která má v současné době jinou teplotu než stěna výměníku tepla. Zhruba řečeno, v prvním cyklu provozu horké proudy přenášejí a tím udržují teplo v kovovém prvku, zatímco ve druhém a závěrečném prostředí toto teplo vnímá již chladné prostředí. Princip akumulátorového provozu výměníku tepla s jasným rozdělením na média na základě teploty má významné výhody. Za prvé, nedostatek potřeby míchání pracovních prostředí zlepšuje kvalitu složení vláken. To je důležité faktor technického a provozního obsahu komunikace. Za druhé, účinnost přenosu tepla jako takového se také zvyšuje. Na druhé straně tyto výhody neoddělitelně sousedí s nevýhodami konstrukce. Zásadní oddělení toků zvyšuje rozměry zařízení, někdy způsobuje, že segmenty potrubí rostou ve starých komunikačních topných sítích. Kromě toho zajištění cirkulační funkce vyžaduje zvýšení energetického potenciálu, což je vyjádřeno potřebou připojení čerpacích stanic s vysokým výkonem.

Použité chladicí kapaliny

Regenerativní modely tepelných výměníků jsou univerzální, pokud jde o možnosti údržby různých pracovních prostředí. Stejně jako u jiných zařízení pro výměnu tepla, nejběžnější aktivním médiem je kapalina-voda nebo nemrznoucí směs. Chladicí kapaliny používané v technologických operacích ve výrobním průmyslu jsou rozmanitější. K vytápění a chlazení se používají vodní páry, plynové směsi, kouř a spaliny. To však vůbec neznamená, že stejný regenerativní tepelný výměník může podporovat práci s různými nosiči tepla. Konstrukce v zásadě umožňuje takovou teoretickou možnost, ale každá instance musí být původně vypočtena pro provoz v kontaktu s určitým agresivním prostředím, protože vysoké teploty i kapalina jako taková negativně ovlivňují kovovou strukturu.

Typy regeneračních výměníků tepla

Existují dva typy takových jednotek. Jedná se o zařízení s nepřetržitou a periodickou akcí. Kontinuální výměníky tepla jsou zařízení s granulovaným cirkulujícím plnivem. Systém řízení procesu pohybu pracovního prostředí umožňuje úplné zastavení pohybu, při které chladicí kapalina udrží kontakt s omyvatelným povrchem. Mimochodem, funkci přirozeného automatického regulátoru mohou provádět speciální termoakumulační trysky. V konstrukci regenerativního tepelného výměníku s pevnými tryskami jsou možnosti řízení toku omezené a zcela závislé na Nastavení nastaveném operátorem. Pokud jde o modely s periodickým účinkem, mají komplikovanou distribuční strukturu komor s chladivy. Takové zařízení zvyšuje efektivita práce zařízení, ale také vyžaduje odpovědnější výkonovou funkci oběhového čerpadla.

Výměníky tepla s tavitelným jádrem

Jedna z nejpokročilejších verzí regenerátoru výměny tepla, jejíž tryska je tvořena deskami střední tloušťky 20 mm. V tomto systému je roztavené jádro-zařízení s tekutým kovem uvnitř, které během období tání nebo krystalizace uvolňuje tepelnou energii. Latentní teplo v regenerativních výměnících tepla s pohyblivou tryskou zvyšuje tepelnou kapacitu okruhu desítkykrát ve srovnání s konvenčními jednotkami, které vytvářejí příznivé podmínky pro procesy akumulace tepla. Výkon vysokoteplotního tepelného výměníku tohoto typu bude určen specifickým povrchem trysky a její schopností akumulace tepla.

Oblast použití zařízení

Výměníkové jednotky jsou široce používány v různých systémech topných zařízení s kotli, ohřívači vody, akumulačními jednotkami, kotli atd. d. To platí hlavně pro soukromý segment, ale nejvyšší technické a provozní ukazatele tohoto zařízení jsou odhaleny v průmyslu. Například cílové oblasti použití regeneračního periodického výměníku tepla jsou tvořeny hutními a sklářskými podniky, kde je vyžadována práce s velmi vysokými teplotami. Například připojené ohřívače vzduchu za takových provozních podmínek se počítají do režimů až 1300 °C. A opět můžeme hovořit nejen o kapalném médiu, ale také o plynových směsích, což zvyšuje bezpečnostní požadavky při provozu takových jednotek.

Závěr

Regenerativní modifikace tepelného výměníku byla vyvinuta s cílem optimalizovat řadu tepelných procesů. V důsledku toho je dnes možné provádět stejná průmyslová zařízení technologický postup s minimální spotřebou paliva při zachování vysoké teploty hoření Gorenje. Ale to vůbec neznamená princip práce výměník tepla s funkcí baterie zcela postrádá nevýhody. Slabá místa tohoto zařízení zahrnují omezené možnosti automatizace tepelného procesu, velké velikosti a hmotnosti zařízení, jakož i složitost připojení konstrukce K hlavním výrobním komunikacím. Další věc je, že konstrukční zařízení regenerátoru se neustále zlepšuje, o co říká a vznik rozvinutějších modelů tepelných výměníků s tavitelným jádrem.