مبدلهای حرارتی احیاکننده: انواع، اصل کار، دامنه

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

اصل تبادل گرما با استفاده از محیط های گردشی گرم شده برای حفظ عملکرد سیستم های گرمایش بهینه در نظر گرفته می شود. یک سیستم به درستی سازماندهی شده از کانال های انتقال انرژی حرارتی به حداقل هزینه های نگهداری نیاز دارد، اما در عین حال عملکرد کافی را ارائه می دهد. یک گزینه طراحی بهینه برای چنین سیستمی یک مبدل حرارتی احیا کننده است که فرآیندهای گرمایش و سرمایش متناوب را فراهم می کند.

مبدل حرارتی چیست؟

طراحی مبدل‌های حرارتی مدرن فرآیندهایی را برای انتقال انرژی حرارتی با حداقل تلفات بین رسانه‌های عملیاتی فراهم می‌کند. تبادل اغلب بین سطوح فلزی مایع داغ و سرد رخ می دهد که دیواره های آن نیز به نوبه خود،بچرخانید، گرما را به یک محیط در گردش دیگر منتقل کنید. حرکت مداوم اثر انتقال جرم پایدار را فراهم می کند که هم در شرکت های صنعتی و هم در خدمات خانگی خانه های خصوصی استفاده می شود. مبدل های حرارتی علاوه بر تبادل انرژی بین محیط های سرد و گرم، می توانند فرآیندهای تبخیر، خشک شدن، ذوب و تراکم را همراه با سرد شدن فراهم کنند. به جای گرما به عنوان محیط کار اصلی، می توان از جریان های سرد نیز استفاده کرد، که به ویژه در فرآیندهای تولید که نیاز به خنک کننده دوره ای تجهیزات است، رایج است. با این حال، وظایف گرمایش بیشتر با طراحی مبدل های حرارتی مرتبط است. به عنوان مثال، تجهیزات با دمای بالا از این نوع می توانند رژیم حرارتی را تا 400-700 درجه سانتیگراد افزایش دهند.

ویژگی های مبدل حرارتی احیاکننده

طراحی مبدل های حرارتی در سطح پایه به سطح و اختلاط تقسیم می شوند. در این مورد، ما در مورد نماینده گروهی از دستگاه های سطح صحبت می کنیم که با این واقعیت مشخص می شود که دو رسانه فعال (جریان های گرم و سرد) و یک دیوار فلزی در فرآیند کار دخیل هستند که انرژی را بین چرخش منتقل می کند. توده ها در یک مبدل حرارتی احیا کننده، صفحه فلزی جداکننده در فواصل زمانی معین، اما نه به طور مداوم، شستشو می شود. برای مقایسه، می توانیم مثالی از مبدل حرارتی سطحی دیگر - بازیابی کننده ارائه دهیم. در چنین دستگاه هایی، فرآیند کار شامل شستشوی مداوم دیوار مشابه با سرد یا گرم می شودجریان دارد.

اصل عملکرد دستگاه

عملکرد اصلی مبدل حرارتی در لحظه تماس محیط کار فعال با صفحه فلزی که جریان ها را جدا می کند انجام می شود. یعنی اصل کلیدی کار، انباشت انرژی از مایعی است که در حال حاضر دمایی متفاوت از دیواره مبدل حرارتی دارد. به طور تقریبی، در اولین چرخه عملیات، جریان های داغ گرما را در عنصر فلزی منتقل می کنند و در نتیجه گرما را در عنصر فلزی حفظ می کنند و در چرخه دوم و نهایی، محیط از قبل سرد این گرما را درک می کند. اصل انباشته عملکرد مبدل حرارتی با جداسازی واضح به محیط با توجه به دما دارای مزایای قابل توجهی است. اول، عدم نیاز به اختلاط رسانه های کاری کیفیت ترکیب جریان ها را بهبود می بخشد. این یک عامل مهم در محتوای فنی و عملیاتی ارتباطات است. ثانیا، راندمان انتقال حرارت به این صورت نیز افزایش می یابد. از سوی دیگر، این مزایا به طور جدایی ناپذیر با معایب طراحی مجاور است. جداسازی اساسی جریان ها ابعاد تجهیزات را افزایش می دهد و گاهی اوقات باعث گسترش بخش های خط لوله در شبکه های گرمایش ارتباطی قدیمی می شود. علاوه بر این، اطمینان از عملکرد گردش خون نیاز به افزایش پتانسیل انرژی دارد که در نیاز به اتصال ایستگاه های پمپاژ با ظرفیت بالا بیان می شود.

خنک کننده های استفاده شده

مدل های مبدل حرارتی احیاکننده از نظر قابلیت سرویس دهی برای انواع مختلف همه کاره هستند.محیط های کاری مانند سایر مبدل های حرارتی، رایج ترین محیط فعال مایع است - آب یا ضد یخ. خنک کننده های مورد استفاده در عملیات تکنولوژیکی در تولید متنوع تر هستند. بخار آب، مخلوط های گاز، دود و دودکش های حاصل از احتراق برای گرمایش و سرمایش استفاده می شود. با این حال، این به هیچ وجه به این معنی نیست که یک مبدل حرارتی احیا کننده می تواند عملکرد با حامل های حرارتی مختلف را پشتیبانی کند. در اصل، طراحی چنین امکان تئوری را امکان پذیر می کند، اما هر نمونه در ابتدا باید برای عملیات در تماس با یک محیط تهاجمی خاص طراحی شود، زیرا هم دماهای بالا و هم مایع به این ترتیب بر ساختار فلز تأثیر منفی می گذارد.

انواع مبدل های حرارتی احیا کننده

دو نوع از این واحدها وجود دارد. اینها دستگاه هایی با عملکرد مداوم و دوره ای هستند. مبدل های حرارتی پیوسته واحدهایی با پرکننده در گردش دانه ای هستند. سیستم کنترل برای فرآیند حرکت محیط کار اجازه توقف کامل حرکت را می دهد که در آن مایع خنک کننده با سطح شسته شده تماس خود را حفظ می کند. به هر حال، عملکرد یک تنظیم کننده اتوماتیک طبیعی را می توان توسط نازل های مخصوص ذخیره حرارتی انجام داد. در طراحی مبدل حرارتی احیا کننده با نازل های ثابت، امکانات کنترل جریان ها محدود و کاملاً به تنظیمات تعیین شده توسط اپراتور بستگی دارد. همانطور که برای مدل های با عمل دوره ای، آنهاساختار توزیع پیچیده ای از محفظه ها با حامل های حرارتی دارند. چنین وسیله‌ای کارایی دستگاه را افزایش می‌دهد، اما به عملکرد منبع تغذیه مسئولانه‌تری از پمپ سیرکولاسیون نیز نیاز دارد.

مبدلهای حرارتی هسته همجوشی

یکی از پیشرفته ترین نسخه های بازسازی کننده تبادل حرارت در حال حاضر که بسته بندی آن توسط پلاکت هایی با ضخامت متوسط 20 میلی متر تشکیل شده است. در این سیستم، یک هسته ذوب وجود دارد - دستگاهی با فلز مایع در داخل، که انرژی حرارتی را در طول دوره های ذوب یا تبلور آزاد می کند. گرمای نهان در مبدل های حرارتی احیا کننده با نازل متحرک ظرفیت حرارتی مدار را در مقایسه با واحدهای معمولی که شرایط مطلوبی را برای فرآیندهای انباشت گرما ایجاد می کنند ده برابر افزایش می دهد. عملکرد این نوع مبدل حرارتی با دمای بالا بر اساس سطح خاص بسته بندی و ظرفیت ذخیره حرارتی آن تعیین می شود.

دامنه تجهیزات

واحدهای تبادل حرارتی به طور گسترده در سیستم های مختلف تجهیزات گرمایشی با تاسیسات دیگ بخار، آبگرمکن، مخازن ذخیره، دیگ و غیره استفاده می شود. در بخش صنعت فاش شده است. به عنوان مثال، کاربردهای هدف برای مبدل حرارتی دسته ای احیا کننده توسط کارخانه های فولاد و شیشه شکل می گیرد، جایی که لازم است با آن کار شود.دمای بسیار بالا به عنوان مثال، بخاری های هوای متصل در چنین شرایط کاری برای حالت هایی تا 1300 درجه سانتیگراد محاسبه می شوند. و باز هم، ما می توانیم نه تنها در مورد رسانه های مایع، بلکه در مورد مخلوط های گاز نیز صحبت کنیم، که الزامات ایمنی را برای عملکرد چنین واحدهایی افزایش می دهد.

نتیجه گیری

اصلاح احیا کننده مبدل حرارتی برای بهینه سازی تعدادی از فرآیندهای حرارتی ایجاد شده است. در نتیجه، امروزه در همان تأسیسات صنعتی می توان فرآیندهای تکنولوژیکی را با حداقل مصرف سوخت انجام داد و در عین حال دمای احتراق بالا را حفظ کرد. اما این به هیچ وجه به این معنی نیست که اصل عملکرد یک مبدل حرارتی با عملکرد انباشته کاملاً عاری از معایب است. از نقاط ضعف این تجهیزات می توان به محدودیت امکانات خودکارسازی فرآیند مهندسی حرارت، اندازه و وزن زیاد دستگاه و همچنین سختی اتصال سازه به ارتباطات اصلی تولید اشاره کرد. نکته دیگر این است که طراحی احیاگر به طور مداوم در حال بهبود است، همانطور که با ظهور مدل های پیشرفته تر مبدل های حرارتی با هسته ذوب پذیر ثابت می شود.