Рекуператоры воздуха и тепла

Рекуператоры воздуха (теплообменники) – это устройства, которые применяются для передачи тепловой энергии от одной жидкости к другой без их смешивания. Для исключения вероятности смешивания жидкости такие приборы обычно разделены сплошной стенкой (с высокой теплопроводностью), либо же они могут располагаться в прямом контакте.

Классический пример такого агрегата – двигатель внутреннего сгорания, в котором охлаждающая жидкость электромотора проникает через змеевики радиатора, а воздушные потоки проникают мимо змеевиков, остужающих жидкость и нагревающих поступающие воздушные потоки. Рекуператоры воздуха бывают в виде парогенераторов, охлаждающих приборов с вентиляторами, теплообменников, остужающих воду, конденсаторов. Например, парогенератор используется для преобразования воды в пар из тепла, производимого в активной зоне ядерного реактора. Образующийся пар приводит в движение турбину.

Передача тепла в теплообменнике обычно включает в себя конвекцию жидкости и обеспечение теплопроводности через стенку, разделяющую две разные жидкости. При анализе теплообменников часто бывает удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи, известным как U-фактор. Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона.

Более того, инженеры также используют среднюю логарифмическую разность температур (LMTD) для определения движущей силы температуры для передачи тепла в приборах.

Рекуператоры воздуха бывают разных видов.

Электрические теплообменники. Это приборы с регулирующим термостатом (0-40C), с предохранительным термостатом (55C), регулятором потока воды и высококоррозийными нагревательными стержнями. Приборы успешно зарекомендовали себя. Они очень универсальны – применяются для обогрева бассейнов, гидромассажных ванн и других подобных объектов. Они легко и просто подключаются к водяному контуру с помощью удобной комбинации розеток: резинового шланга NW 50 или комбинации фитингов. Они отлично подходят для стационарных и мобильных объектов. Если строго соблюдать инструкции по безопасности и установке, можно рассчитывать на долговечность продукта,

Рекуператоры-регенераторы

Это системы теплообмена, которые регенерируют тепло путем циклического переключения через радиаторы (регенераторы) или через высокотемпературные металлические теплообменники (рекуператоры).

Области применения. Тепло, рекуперированное агрегатом, обычно используется для предварительного нагрева воздушных потоков для горения в печи. Рекуператоры-регенераторы также могут быть приспособлены к термическим окислителям, которые предварительно нагревают отработанный воздух производственных процессов до очистки от загрязняющих веществ.

Варианты оборудования. Регенераторы более долговечны, чем рекуператоры, и могут быть единственным выбором, когда температуры выхлопных газов превышают пределы металлов, например, в стекловаренных печах. Материалами теплоотвода может быть кирпичная кладка или более сложные керамические изделия. При проектировании рекуператора часто необходимо учитывать температурные ограничения, проблемы коррозии, ограничения перепада давления и уровни рекуперации тепла.

Бытовые рекуператоры

Это агрегаты, применяемые для рекуперации тепловой энергии из отопительных систем, вентиляционных и кондиционирующих устройств, иногда для производства. Это способствует повышению энергоэффективности, снижению затрат на отопление или производство.

Рабочие блоки располагаются в воздуховоде перед выходными отверстиями или решетками. Пара параллельных пластин внутри блока изолирует горячий воздух от холодного, распределяя его в два разных места. Холодные воздушные потоки удаляются из здания посредством вытяжек, а горячие воздушные потоки возвращаются в приточные каналы отопительной системы.

Промышленные рекуператоры

Теплообменники масштабно применимы на производстве как для охлаждения, так и для обогрева производственных процессов. Типы и величина применяемых агрегатов приспосабливаются к процессу в соотношении с типом жидкости, ее температуры, фазы, вязкости, плотности, давления, электрохимического состава, термодинамических показателей.

Рекуператоры применяются во многих производственных отраслях, в том числе:

• для очистки сточных вод;
• для холодильного оснащения;
• при виноделии и пивоварении;
• при нефтепереработке;
• при получении атомной энергии.

При водоочистительных мероприятиях немаловажно применение этих приборов и поддержание их оптимизированных температур в анаэробных варочных котлах, благоприятствующих росту микробов, легко справляющихся с удалением загрязнителей. Обычно в этих случаях устанавливаются двухтрубные или пластинчатые рекуператоры.

Различные типы механизмов рекуператоров могут повлиять на потенциал рекуперации тепла этих систем. Вертикальные агрегаты не так эффективны и имеют вертикальные пластины внутри большого внешнего кожуха. Горизонтальные устройства с горизонтальными пластинами компактнее и эффективнее. Наиболее рентабельны агрегаты с внутренней ячеистой структурой, утилизирующей до 99% тепловой энергии.

Рекуператоры, устанавливаемые в зданиях, нельзя использовать круглогодично в регионах со знойным летом и холодной зимой. В таких случаях используется серия заслонок. Например, летом заслонка закрывается, чтобы воздушные потоки в прибор не попадали. Весь отработанный воздух выходит наружу, и не требуется поддержание циркуляции тепловой энергии внутри здания.

Подобная технология используется для рекуперации тепловой энергии на производственных или промышленных объектах. Многие из этих объектов полагаются на использование газотурбинного двигателя, в котором для осуществления процесса сгорания используется смесь горячего воздуха и топлива. Как правило, перед сжиганием воздух необходимо нагревать с помощью дополнительного источника тепла. В зданиях с рекуператором горячий воздух, образующийся при сгорании, просто рециркулируется обратно в двигатель для смешения с топливом и приведения в действие следующего цикла сгорания. Это устраняет необходимость во втором источнике тепла, а также помогает снизить затраты на топливо, связанные с отоплением.