Bộ trao đổi nhiệt tái sinh: chủng loại, nguyên lý hoạt động, phạm vi

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Nguyên tắc trao đổi nhiệt sử dụng môi chất tuần hoàn được gia nhiệt được coi là tối ưu để duy trì hoạt động của hệ thống sưởi. Một hệ thống kênh truyền năng lượng nhiệt được tổ chức hợp lý đòi hỏi chi phí bảo trì tối thiểu, nhưng đồng thời cung cấp đủ hiệu suất. Một tùy chọn thiết kế tối ưu cho một hệ thống như vậy là một bộ trao đổi nhiệt tái tạo cung cấp các quy trình làm mát và sưởi ấm thay thế.

Bộ trao đổi nhiệt là gì?

Thiết kế của các bộ trao đổi nhiệt hiện đại cung cấp các quy trình truyền nhiệt năng với tổn thất tối thiểu giữa các phương tiện vận hành. Sự trao đổi thường xảy ra giữa chất lỏng nóng và bề mặt kim loại lạnh, đến lượt nó,quay, truyền nhiệt cho môi trường tuần hoàn khác. Chuyển động liên tục mang lại hiệu quả của sự chuyển khối ổn định, được sử dụng cả trong các xí nghiệp công nghiệp và dịch vụ sinh hoạt của các nhà tư nhân. Ngoài việc trao đổi năng lượng giữa môi chất lạnh và nóng, bộ trao đổi nhiệt có thể cung cấp các quá trình bay hơi, làm khô, nóng chảy và ngưng tụ với quá trình làm mát. Thay vì nhiệt làm môi chất làm việc chính, các dòng lạnh cũng có thể được sử dụng, điều này đặc biệt phổ biến trong các quy trình sản xuất yêu cầu làm mát định kỳ thiết bị. Tuy nhiên, các nhiệm vụ sưởi ấm có nhiều khả năng được liên kết với các thiết kế bộ trao đổi nhiệt. Ví dụ, thiết bị nhiệt độ cao loại này có thể tăng chế độ nhiệt lên đến 400-700 ° C.

Tính năng của bộ trao đổi nhiệt tái sinh

Các thiết kế của bộ trao đổi nhiệt ở cấp độ cơ bản được chia thành bề mặt và trộn. Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về đại diện của một nhóm các thiết bị bề mặt, được đặc trưng bởi thực tế là hai phương tiện hoạt động (dòng nóng và dòng lạnh) và một bức tường kim loại tham gia vào quá trình làm việc, truyền năng lượng giữa các vòng tuần hoàn. quần chúng. Trong thiết bị trao đổi nhiệt tái sinh, tấm kim loại phân tách được xả vào những khoảng thời gian đều đặn, nhưng không phải liên tục. Để so sánh, chúng ta có thể đưa ra một ví dụ về một thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt khác - thu hồi. Trong các thiết bị như vậy, quá trình làm việc bao gồm việc rửa liên tục một bức tường tương tự bằng nước lạnh hoặc nước nóngdòng chảy.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị

Chức năng chính của bộ trao đổi nhiệt được thực hiện tại thời điểm tiếp xúc của môi chất làm việc đang hoạt động với một tấm kim loại ngăn cách các dòng chảy. Đó là, nguyên lý hoạt động chủ yếu là tích tụ năng lượng từ chất lỏng hiện có nhiệt độ khác với thành ống trao đổi nhiệt. Nói một cách đơn giản, trong chu kỳ hoạt động đầu tiên, các dòng nóng truyền và do đó giữ nhiệt trong phần tử kim loại, và trong chu kỳ thứ hai và chu kỳ cuối cùng, môi trường vốn đã lạnh sẽ cảm nhận được nhiệt này. Nguyên tắc hoạt động tích lũy của bộ trao đổi nhiệt với sự phân tách rõ ràng thành môi chất theo nhiệt độ có những ưu điểm đáng kể. Thứ nhất, việc không cần trộn các phương tiện làm việc sẽ cải thiện chất lượng thành phần của các dòng. Đây là một yếu tố quan trọng trong nội dung kỹ thuật và hoạt động của thông tin liên lạc. Thứ hai, hiệu quả truyền nhiệt nhờ đó mà tăng lên. Mặt khác, những ưu điểm này gắn bó chặt chẽ với những nhược điểm của thiết kế. Sự phân tách cơ bản của các dòng chảy làm tăng kích thước của thiết bị, đôi khi buộc phải mở rộng các đoạn đường ống trong các mạng sưởi ấm truyền thông cũ. Ngoài ra, việc đảm bảo chức năng lưu thông đòi hỏi phải tăng tiềm năng năng lượng, thể hiện ở việc cần kết nối các trạm bơm công suất lớn.

Chất làm mát đã qua sử dụng

Các mô hình trao đổi nhiệt tái sinh rất linh hoạt về khả năng sử dụng cho cácmôi trường làm việc. Như với các thiết bị trao đổi nhiệt khác, môi chất hoạt động phổ biến nhất là chất lỏng - nước hoặc chất chống đông. Chất làm mát được sử dụng trong các hoạt động công nghệ trong sản xuất đa dạng hơn. Hơi nước, hỗn hợp khí, khói và các sản phẩm của quá trình đốt cháy được sử dụng để sưởi ấm và làm mát. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là cùng một bộ trao đổi nhiệt tái sinh có thể hỗ trợ hoạt động với các chất mang nhiệt khác nhau. Về nguyên tắc, thiết kế cho phép khả năng lý thuyết như vậy, nhưng mỗi trường hợp ban đầu phải được thiết kế để hoạt động khi tiếp xúc với một môi trường xâm thực nhất định, vì cả nhiệt độ cao và chất lỏng như vậy đều ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc kim loại.

Các loại bộ trao đổi nhiệt tái sinh

Có hai loại đơn vị như vậy. Đây là những thiết bị có hoạt động liên tục và định kỳ. Thiết bị trao đổi nhiệt liên tục là thiết bị có chất độn tuần hoàn dạng hạt. Hệ thống điều khiển quá trình chuyển động của môi chất làm việc cho phép dừng chuyển động hoàn toàn, trong đó chất làm mát sẽ duy trì tiếp xúc với bề mặt đã rửa. Nhân tiện, chức năng của một bộ điều chỉnh tự động tự nhiên có thể được thực hiện bằng các vòi lưu trữ nhiệt đặc biệt. Trong thiết kế của bộ trao đổi nhiệt tái sinh với các vòi phun cố định, khả năng kiểm soát dòng chảy bị hạn chế và hoàn toàn phụ thuộc vào các cài đặt do người vận hành thiết lập. Đối với các mô hình có hành động định kỳ, chúngcó cấu trúc phân bố phức tạp của các khoang với các chất mang nhiệt. Một thiết bị như vậy làm tăng hiệu quả của bộ máy, nhưng cũng cần một chức năng cung cấp điện có trách nhiệm hơn từ máy bơm tuần hoàn.

Bộ trao đổi nhiệt lõi nóng chảy

Một trong những phiên bản tiên tiến nhất của bộ tái tạo trao đổi nhiệt tại thời điểm hiện tại, bao bì của bộ tái tạo này được hình thành bởi các tiểu cầu có độ dày trung bình là 20 mm. Trong hệ thống này, có một lõi nóng chảy - một thiết bị có kim loại lỏng bên trong, giải phóng năng lượng nhiệt trong thời gian nóng chảy hoặc kết tinh. Nhiệt tiềm ẩn trong bộ trao đổi nhiệt tái sinh có vòi phun di động làm tăng khả năng tỏa nhiệt của mạch lên gấp 10 lần so với các dàn thông thường tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tích tụ nhiệt. Hiệu suất của loại thiết bị trao đổi nhiệt nhiệt độ cao này sẽ được xác định bởi diện tích bề mặt cụ thể của bao bì và khả năng lưu trữ nhiệt của nó.

Phạm vi trang bị

Bộ trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thiết bị sưởi khác nhau có lắp đặt nồi hơi, bình đun nước nóng, bể chứa, nồi hơi, v.v. Điều này chủ yếu áp dụng cho phân khúc tư nhân, nhưng các chỉ số kỹ thuật và vận hành cao nhất của thiết bị này là tiết lộ trong lĩnh vực công nghiệp. Ví dụ, các ứng dụng mục tiêu cho bộ trao đổi nhiệt lô tái sinh được hình thành bởi các nhà máy thép và thủy tinh, nơi nó được yêu cầu làm việc vớinhiệt độ rất cao. Ví dụ, máy sưởi không khí được kết nối trong điều kiện hoạt động như vậy được tính toán cho các chế độ lên đến 1300 ° C. Và một lần nữa, chúng ta không chỉ có thể nói về môi trường lỏng mà còn về hỗn hợp khí, điều này làm tăng yêu cầu an toàn cho hoạt động của các đơn vị như vậy.

Kết

Việc sửa đổi tái tạo của bộ trao đổi nhiệt đã được phát triển để tối ưu hóa một số quy trình nhiệt. Nhờ đó, tại các cơ sở công nghiệp như hiện nay có thể thực hiện các quy trình công nghệ với mức tiêu hao nhiên liệu tối thiểu, đồng thời duy trì nhiệt độ cháy cao. Nhưng điều này hoàn toàn không có nghĩa là nguyên lý hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt có chức năng tích lũy hoàn toàn không có nhược điểm. Các điểm yếu của thiết bị này bao gồm khả năng tự động hóa quá trình nhiệt bị hạn chế, kích thước và trọng lượng lớn của thiết bị, cũng như khó kết nối cấu trúc với hệ thống liên lạc sản xuất chính. Một điều nữa là thiết kế của bộ tái sinh liên tục được cải tiến, bằng chứng là sự xuất hiện của các mẫu bộ trao đổi nhiệt tiên tiến hơn với lõi dễ chảy.