Рекуперативные теплообменники: Рекуперативные теплообменные аппараты – виды, применение, изготовление

Рекуперативные теплообменные аппараты – виды, применение, изготовление

Получить консультацию

Помните: для этого контента требуется JavaScript.

Что называется теплообменным аппаратом?

Это деталь, с помощью которой происходит теплообмен между теплоносителями с разной температурой. Передача тепловой энергии осуществляется при переменном или постоянном контакте теплоносителей с поверхностями теплообменника. Его применяют в дополнение к аппаратам непрерывного действия, поэтому нужно обращать внимание на комплектацию.

Процесс может осуществляться с помощью теплопроводности, излучения или конвекции. В зависимости от метода, меняется интенсивность теплообмена.

Классификация теплообменных аппаратов

Так как этот аппарат предназначен для передачи тепла от одной среды к другой, существует их классификация, в зависимости от принципа действия. Однако, независимо от типа, их характеристики установлены ГОСТом. Установлен единый ГОСТ 15518 87 для оборудования пластинчатого типа, где указаны все базовые характеристики, правила установки и эксплуатации. Он состоит из точных числовых данных, отклонения от которых легко заметить.

Классификация теплообменных аппаратов состоит из двух позиций:

• Регенеративные
• Рекуперативные

Именно они являются основными. Регенеративные виды производят процесс теплообмена, поочередно контактируя с поверхностью агрегата. Это сопровождается отдачей и поглощением тепла. Принцип рекуперации основан на постоянном контакте с поверхностью устройства, служащей разделителем между средами. Рекуперативные аппараты более эффективны и имеют более высокую мощность, поэтому применяются гораздо чаще.

Помимо основных двух типов, теплообменники могут быть матричными, пластинчатыми, смесительными и спиральными. Матричный тип предназначен для взаимодействия носителей жидкости и газа. Пластинчатая модель передает тепло от горячих элементов к теплым через пластины, которые могут быть изготовлены из меди, титана, стали или графита. В случае со смесительными видами, теплообмен происходит через соприкосновение и смешение. Они используются, чтобы охлаждать газы водой или понизить температуру воды с помощью воздуха.

Виды рекуперативных теплообменных аппаратов

Рекуператоры разделяются по виду и по направлению движения теплоносителей.

По виду теплоносителей:

• Газ-газ. К этому типу относятся устройства, использующие газообразные среды – воздух, дым, пар.
• Жидкость-жидкость. В аппаратах этого типа может использоваться вода, масло, жидкий газ.
• Газ-жидкость или жидкость-газ. Это агрегаты, в которых комбинируются два основных вида теплоносителей – газообразная и жидкая среда.

По направлению движения:

• Прямоточные – теплоносители движутся в одном направлении;
• Противоточные – навстречу друг другу;
• Перекрестноточные – движутся поперек, перпендикулярно.

Наиболее выгодными и эффективными являются инновационные теплообменники ОПТ. При заказе специалисты производителя проводят тепловой расчет теплообменных аппаратов с учетом условий для каждого агрегата. Вы можете заказать расчет теплообменника на нашем сайте. По базовым данным составляется точный расчет, который удобно структурирован, а также предоставляется в виде удобной таблицы. Мы предлагаем простой расчет, который не требует большого количества данных, только основные. Также есть возможность получить более детальный, где будут учтены особенности строения и предусмотрены все возможные варианты эксплуатации.

Применение и характеристики теплообменных аппаратов

Теплообменник может как нагревать, так и охлаждать. Это позволяет использовать его:

• На предприятиях по переработке нефти, а также химических материалов
• В отрасли энергетики
• На комбинатах пищевого, а также фармацевтического вида
• В коммунальном хозяйстве
• На предприятиях газовой промышленности

Среди большого количества разновидностей оборудования, нужно точно знать особенности применения каждого из них. Чтобы приобрести подходящую модель, нужно предварительно ознакомиться с:

• Видами устройств
• Особенностями конструкций
• Техническими параметрами
• Правилами эксплуатации
• Точным назначением

Эти базовые знания помогут разобраться в предназначении каждой модели.

Перед покупкой необходимо тщательно проверить соответствие нескольких характеристик под конкретный случай:

• Соответствие габаритов установки
• Какой температурный диапазон
• Из какого материала изготовлены основные элементы конструкции
• Номинальное давление
• Расходы теплоносителя
• Вид исполнения

Чтобы оборудование служило долго и не было повреждений, производители рекомендуют периодически промывать систему. У каждого вида свой способ промывки, который выполняют либо по составленному заранее графику, либо, когда возникает засор.

Получить бесплатную консультацию

Последние

Показать все примеры

Показать еще

Гарантия выполнения условий ТЗ и сроков окупаемости

2 года гарантии на все оборудование

Патенты на оборудование и гарантия качества

Изготовление и проектирование теплообменников

под ключ

20 лет на рынке, выпускаем более 70 теплообменников в год

Бесплатная консультация, чтобы найти оптимальное решение

Информация по теплообменным аппаратам

Классификация теплообменников по принципу действия

По принципу действия теплообменники подразделяют на три вида: рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативные теплообменники

В рекуперативных теплообменниках теплоносители омывают стенку с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. Процесс теплообмена протекает непрерывно и имеет обычно стационарный характер. Стенка, которая омывается с обеих сторон теплоносителями, называется рабочей поверхностью теплообменника.

Рекуперативные теплообменники подразделяют в зависимости от направления движения теплоносителей. Если теплоносители движутся параллельно в одинаковом направлении, теплообменник называют прямоточным, а при противоположном направлении движения – противоточным. В теплообменнике с перекрестным током теплоносители движутся во взаимно перпендикулярных направлениях, при этом возможен однократный и многократный перекрестный ток. Встречаются и более сложные схемы движения теплоносителей.

Конструктивно рекуперативные теплообменники могут выполняться с трубчатыми (кожухотрубный теплообменник) и пластинчатыми (пластинчатый теплообменник) рабочими поверхностями.

Возможны также рекуперативные теплообменники с рабочей поверхностью в виде вращающейся трубы. В таких аппаратах можно получить значительное увеличение коэффициента теплопередачи.

Рекуперативные теплообменники, предназначенные для утилизации теплоты в газотурбинных установках, называют регенераторами; теплообменники для рассеивания теплоты горячей воды в окружающее пространство называют радиаторами. Назначением определяются также названия: воздухоподогреватели, маслоохладители, пароперегреватели и т.п.

Регенеративные теплообменники

В регенеративном теплообменнике одна и та же поверхность поочередно омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При соприкосновении с горячим теплоносителем стенка аккумулирует теплоту, а затем отдает ее холодному теплоносителю. Для удовлетворительной работы теплообменника его рабочие стенки должны обладать значительной теплоемкостью.

Характерная особенность регенеративного теплообменника – нестационарный режим теплообмена. Чтобы процесс теплообмена протекал непрерывно при одинаковой продолжительности периода нагрева и охлаждения, такой теплообменник должен иметь две параллельно работающие секции.

Внутренняя полость регенеративного теплообменника заполняется насадкой, которая делается из кирпича, металла или другого материала.

Смесительные теплообменники

В смесительных теплообменниках процесс теплообмена сопровождается перемешиванием теплоносителей, т.е. они непосредственно соприкасаются друг с другом. Поэтому смесительные теплообменники называются также контактными. Процесс теплообмена в таком аппарате имеет стационарный характер и сопровождается испарением жидкости.

Смесительный теплообменник целесообразно использовать для таких теплоносителей, которые легко разделить после теплообменного аппарата. Например, такой парой теплоносителей является вода и воздух.

Наиболее важным фактором в рабочем процессе смесительного теплообменного аппарата является величина поверхности соприкосновения теплоносителей, которая зависит от степени дробления жидкости.

Для увеличения поверхности теплообмена на пути движения теплоносителей можно разместить насадку, которая представляет собой слой кускового материала (например, куски керамики, кокса и т.п.), или деревянные решетки. Пленка жидкости на поверхности насадки представляет собой дополнительную поверхность контакта, которая иногда может быть основной поверхностью теплообмена.

Из трех рассмотренных выше видов теплообменников наиболее широкое и разностороннее применение находят рекуперативные теплообменники.

ТЕПЛООБМЕННИКИ

Теплообменник – это устройство, используемое для передачи тепла между двумя или более жидкостями. Жидкости могут быть однофазными или двухфазными и, в зависимости от типа теплообменника, могут быть разделены или находиться в непосредственном контакте. Устройства, использующие источники энергии, такие как ядерные топливные стержни или пламенные нагреватели, обычно не рассматриваются как теплообменники, хотя многие из принципов их конструкции одинаковы.

Чтобы обсудить теплообменники, необходимо предоставить некоторую форму категоризации. Есть два подхода, которые обычно используются. Первый рассматривает конфигурацию потока внутри теплообменника, а второй основан на классификации типов оборудования, прежде всего, по конструкции. Здесь рассматриваются оба.

Классификация теплообменников по конфигурации потока

Существует четыре основных конфигурации потока:

На рисунке 1 показан идеализированный противоточный теплообменник, в котором две жидкости текут параллельно друг другу, но в противоположных направлениях. Этот тип организации потока допускает наибольшее изменение температуры обеих жидкостей и, следовательно, является наиболее эффективным (где эффективность – это количество фактически переданного тепла по сравнению с теоретическим максимальным количеством тепла, которое может быть передано).

Рис. 1. Противоточный поток.

В теплообменниках с прямотоком потоки текут параллельно друг другу и в одном направлении, как показано на рисунке 2. Это менее эффективно, чем противоток, но обеспечивает более равномерную температуру стенок.

Рис. 2. Прямоточный поток.

Поперечноточные теплообменники занимают промежуточное положение по эффективности между противоточными и прямоточными теплообменниками. В этих блоках потоки текут под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Перекрестный поток.

В промышленных теплообменниках часто встречаются гибриды вышеуказанных типов потока. Примерами этого являются комбинированные теплообменники с поперечным и противотоком и многоходовые теплообменники. (См., например, рисунок 4.)

Рис. 4. Перекрестный/встречный поток.

Классификация теплообменников по конструкции

В этом разделе теплообменники классифицируются в основном по их конструкции, гирлянде (1990) (см. рис. 5). Первый уровень классификации заключается в разделении типов теплообменников на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативный теплообменник имеет отдельные пути потока для каждой жидкости, и жидкости одновременно протекают через теплообменник, обмениваясь теплом через стенку, разделяющую пути потока.

Регенеративный теплообменник имеет один путь потока, через который попеременно проходят горячие и холодные жидкости.

Рисунок 5. Классификация теплообменников.

Регенеративные теплообменники

В регенеративном теплообменнике проточная часть обычно состоит из матрицы, которая нагревается при прохождении через нее горячей жидкости (это известно как «горячий удар»). Затем это тепло передается холодной жидкости, когда она протекает через матрицу («холодный удар»). Регенеративные теплообменники иногда называют емкостными теплообменниками . Хороший обзор регенераторов дает Walker (1982).

Регенераторы в основном используются для рекуперации тепла газ/газ на электростанциях и в других энергоемких отраслях. Двумя основными типами регенераторов являются статические и динамические. Оба типа регенераторов являются кратковременными в работе, и, если не соблюдать особую осторожность при их проектировании, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков.

Тем не менее, использование регенераторов, вероятно, увеличится в будущем, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и рекуперировать больше низкопотенциального тепла. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специальных применений, рекуперативные теплообменники более распространены.

Рекуперативные теплообменники

Существует много типов рекуперативных теплообменников, которые можно разделить на косвенные, прямые и специальные. Теплообменники с непрямым контактом разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, с помощью трубок или пластин и т. д. Теплообменники с прямым контактом не разделяют жидкости, обменивающиеся теплом, и фактически полагаются на то, что жидкости находятся в тесном контакте.

Типы теплообменников

В этом разделе кратко описаны некоторые из наиболее распространенных типов теплообменников, и он организован в соответствии с классификацией, приведенной на Рисунке 5.

Косвенные теплообменники

В этом типе пар разделен стеной, обычно металлической. Примерами таких устройств являются трубчатые теплообменники, см. рис. 6, и пластинчатые теплообменники, см. рис. 7.

Трубчатые теплообменники очень популярны из-за гибкости, которую разработчик должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур. Трубчатые теплообменники можно разделить на несколько категорий, из которых кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным.

Кожухотрубный теплообменник состоит из нескольких трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. На рисунке 8 показана типичная установка, которая может быть установлена ​​на нефтехимическом заводе. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне труб, а вторая жидкость течет по трубам. Жидкости могут быть однофазными или двухфазными и могут течь параллельно или перекрестно/противоточно. Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:

• Передний конец – место, где жидкость входит в трубную часть теплообменника.

• Задний конец — это место, где трубная жидкость выходит из теплообменника или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими трубными проходами.

• Пучок труб – состоит из труб, трубных решеток, перегородок, стяжек и т. д. для скрепления пучка.

• Оболочка — содержит трубный пучок.

Популярность кожухотрубных теплообменников привела к разработке стандарта для их обозначения и использования. Это стандарт Ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубчатые теплообменники изготавливаются из металла, но для специальных применений (например, с сильными кислотами в фармацевтических препаратах) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Трубки также могут быть прямыми, но в некоторых криогенных применениях спиральными или спиральными.0041 Используются катушки Hampson . Простая форма кожухотрубного теплообменника — двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, содержащихся внутри более крупной трубы. В самой сложной форме нет большой разницы между многотрубной двойной трубой и кожухотрубным теплообменником. Тем не менее, двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько блоков могут быть соединены болтами для достижения требуемой производительности. Книга Э.А.Д. Сондерс [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.

Другие типы трубчатых теплообменников включают:

• Печи — технологическая жидкость проходит через печь по прямым или спиральным трубам, а нагрев осуществляется либо горелками, либо электрическими нагревателями.

• Трубы в пластинах — в основном используются для рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубы обычно монтируются в канале той или иной формы, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.

• С электрическим нагревом — в этом случае жидкость обычно течет по внешней стороне труб с электрическим нагревом (см. Джоулев нагрев).

• Теплообменники с воздушным охлаждением состоят из пучка труб, вентиляторной системы и несущей конструкции. Трубы могут иметь различные типы ребер, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности со стороны воздуха. Воздух либо всасывается через трубы вентилятором, установленным над пучком (вытяжная тяга), либо продувается через трубы вентилятором, установленным под пучком (принудительная тяга). Они, как правило, используются в местах, где есть проблемы с получением достаточного количества охлаждающей воды.

• Тепловые трубы, сосуды с перемешиванием и графитовые блочные теплообменники могут рассматриваться как трубчатые или могут быть отнесены к рекуперативным «специальным». Тепловая трубка состоит из трубы, материала фитиля и рабочей жидкости. Рабочее тело поглощает тепло, испаряется и проходит на другой конец тепловой трубы, где конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость под действием капиллярных сил возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Сосуды с мешалкой в ​​основном используются для нагревания вязких жидкостей. Они состоят из сосуда с трубками внутри и мешалки, такой как пропеллер или винтовая ленточная крыльчатка. По трубкам проходит горячая жидкость, а мешалка вводится для обеспечения равномерного нагрева холодной жидкости. Теплообменники с угольными блоками обычно используются, когда необходимо нагреть или охладить коррозионно-активные жидкости. Они состоят из твердых блоков углерода, в которых просверлены отверстия для прохождения жидкостей. Затем блоки соединяются болтами вместе с коллекторами, образуя теплообменник.

Пластинчатые теплообменники разделяют жидкости, обменивающиеся теплом с помощью пластин. Обычно они имеют улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и соединяются болтами, пайкой или сваркой. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за их высокого отношения площади поверхности к объему, небольшого запаса жидкостей и их способности обрабатывать более двух паров они также начинают использоваться в химической промышленности.

Пластинчатые и рамные теплообменники состоят из двух прямоугольных торцевых элементов, которые скрепляют вместе несколько рельефных прямоугольных пластин с отверстиями на углах для прохождения жидкостей. Каждая из пластин отделена прокладкой, которая герметизирует пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами, см. Рисунок 9. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его легко разобрать для очистки. Если утечка в окружающую среду вызывает беспокойство, можно сварить две пластины вместе, чтобы гарантировать, что жидкость, протекающая между сварными пластинами, не может просочиться. Однако, поскольку некоторые прокладки все еще присутствуют, утечка все же возможна. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают возможность утечек за счет пайки всех пластин вместе, а затем приваривания входных и выходных отверстий.

Рисунок 6. Классификация трубчатых теплообменников.

Рисунок 7. Классификация пластинчатых теплообменников.

Рисунок 8. Кожухотрубный теплообменник.

Рисунок 9. Пластинчатый и рамный теплообменник.

Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из ребер или прокладок, зажатых между параллельными пластинами. Ребра могут быть расположены таким образом, чтобы обеспечить любую комбинацию поперечного или параллельного потока между соседними пластинами. Также можно пропускать до 12 потоков жидкости через один теплообменник за счет тщательного расположения коллекторов. Обычно они изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали и спаиваются вместе. Их основное применение – сжижение газа из-за их способности работать с близкими температурными диапазонами.

Пластинчатые теплообменники в некоторых отношениях аналогичны кожухотрубным. Прямоугольные трубы с закругленными углами укладываются близко друг к другу, образуя пучок, который помещают внутрь оболочки. Одна жидкость проходит по трубкам, а другая жидкость течет параллельно через зазоры между трубками. Они, как правило, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, где требуются более крупные проходы.

Спиральные пластинчатые теплообменники состоят из двух плоских параллельных пластин, свернутых вместе в спираль. Затем концы герметизируются прокладками или свариваются. В основном они используются с вязкими, сильно загрязняющими жидкостями или жидкостями, содержащими частицы или волокна.

Прямой контакт

В этой категории теплообменников не используется поверхность теплопередачи, поэтому они часто дешевле, чем непрямые теплообменники. Однако, чтобы использовать теплообменник с прямым контактом с двумя жидкостями, они должны быть несмешиваемыми, или, если должна использоваться одна жидкость, она должна подвергаться фазовому переходу. (См. Прямой контактный теплообмен.)

Наиболее легко узнаваемой формой теплообменника с прямым контактом является градирня с естественной тягой, которую можно найти на многих электростанциях. Эти агрегаты состоят из большой приблизительно цилиндрической оболочки (обычно высотой более 100 м) и уплотнения на дне для увеличения площади поверхности. Охлаждаемая вода распыляется на насадку сверху, в то время как воздух поступает через нижнюю часть насадки и поднимается вверх через градирню за счет естественной плавучести. Основная проблема с этой и другими типами градирен с прямым контактом заключается в постоянной необходимости пополнения охлаждающей воды за счет испарения.

Конденсаторы прямого контакта иногда используются вместо трубчатых конденсаторов из-за их низких капитальных затрат и затрат на техническое обслуживание. Существует множество вариантов конденсатора прямого контакта. В простейшей форме хладагент распыляется сверху сосуда на пар, поступающий сбоку сосуда. Затем конденсат и охлаждающая жидкость собираются внизу. Большая площадь поверхности, достигаемая распылением, гарантирует, что они являются достаточно эффективными теплообменниками.

Впрыск пара используется для нагрева жидкости в резервуарах или трубопроводах. Пар способствует теплопередаче за счет турбулентности, создаваемой впрыском, и передает тепло за счет конденсации. Обычно не предпринимается никаких попыток собрать конденсат.

Прямой нагрев в основном используется в сушилках, где влажное твердое вещество сушат, пропуская его через поток горячего воздуха. Другой формой прямого нагрева является погружное горение. Он был разработан главным образом для концентрирования и кристаллизации агрессивных растворов. Жидкость испаряется пламенем, а выхлопные газы направляются вниз, в жидкость, которая находится в каком-либо резервуаре.

Specials

Воздухоохладитель с мокрой поверхностью в некоторых отношениях аналогичен теплообменнику с воздушным охлаждением. Однако в этом типе установки вода распыляется на трубы, а вентилятор всасывает воздух и воду вниз по трубному пучку. Вся система закрыта, и теплый влажный воздух обычно выбрасывается в атмосферу.

Скребковые теплообменники состоят из сосуда с рубашкой, через который проходит жидкость, и вращающегося скребка, который непрерывно удаляет отложения с внутренних стенок сосуда. Эти агрегаты используются в пищевой и фармацевтической промышленности, где на нагретых стенках сосуда с рубашкой образуются отложения.

Статические регенераторы

Статические регенераторы или регенераторы с неподвижным слоем не имеют движущихся частей, кроме клапанов. В этом случае горячий газ проходит через матрицу в течение фиксированного периода времени, по истечении которого происходит реверсирование, горячий газ отключается, а холодный газ проходит через матрицу. Основная проблема с этим типом агрегата заключается в том, что как горячий, так и холодный поток являются прерывистыми. Чтобы преодолеть это и обеспечить непрерывную работу, требуются как минимум два статических регенератора или можно использовать роторный регенератор.

Роторный регенератор

В роторном регенераторе насадка цилиндрической формы вращается вокруг оси цилиндра между парой газовых уплотнений. Горячий и холодный газ проходят одновременно по каналам с обеих сторон газовых уплотнений и через вращающуюся набивку. (См. Регенеративные теплообменники.)

Термический анализ

Термический анализ любого теплообменника включает решение основного уравнения теплопередачи.

Это уравнение вычисляет количество тепла, переданного через площадь dA, где T _h и T _c — локальные температуры горячих и холодных жидкостей, α — локальный коэффициент теплопередачи, dA — локальная приращенная площадь, на которой основан α. Для ровной стены

где δ _w — толщина стенки, а λ _w — ее теплопроводность.

Для однофазного обтекания стенки α для каждого из потоков является функцией Re и Pr. Когда имеет место конденсация или кипение, α также может зависеть от разницы температур. Когда коэффициент теплопередачи для каждого потока и стенки известен, общий коэффициент теплопередачи U определяется выражением

где сопротивление стенки r _w определяется как 1/α _w . Суммарная скорость теплопередачи между горячими и холодными жидкостями определяется выражением

Это уравнение для постоянных температур и коэффициентов теплопередачи. В большинстве теплообменников это не так, поэтому используется другая форма уравнения.

где – общая тепловая нагрузка, U – средний общий коэффициент теплопередачи и ΔT _M – средняя разность температур. Расчет ΔT _M , а удаление допущения о постоянном коэффициенте теплопередачи описано в разделе «Средняя разница температур».

Для расчета U и ΔT _M требуется информация о типе теплообменника, геометрии (например, размер проходов в пластине или диаметр трубы), направлении потока, чистом противоточном или поперечном потоке и т. д. общая нагрузка затем может быть рассчитана с использованием предполагаемого значения AT и сопоставлена ​​с требуемой нагрузкой. Затем можно внести изменения в предполагаемую геометрию, и U, ΔT _M и пересчитывается, чтобы в конечном итоге перейти к решению, где равно требуемой нагрузке. Однако при проведении термического анализа также следует на каждой итерации проверять, не превышается ли допустимый перепад давления. Компьютерные программы, такие как TASC от HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service), автоматически выполняют эти расчеты и оптимизируют конструкцию.

Механические аспекты

Все типы теплообменников должны подвергаться той или иной механической конструкции. Любой теплообменник, работающий при давлении выше атмосферного, должен быть спроектирован в соответствии с местными нормами 9.0041 код конструкции сосуда под давлением , такой как ASME VIII (Американское общество инженеров-механиков) или BS 5500 (британский стандарт). Эти коды определяют требования к сосуду под давлением, но не касаются каких-либо особенностей конкретного типа теплообменника. В некоторых случаях существуют специальные стандарты для определенных типов теплообменников. Два из них перечислены ниже, но, как правило, отдельные производители определяют свои собственные стандарты.

ССЫЛКИ

Гарланд, У. Дж. (1990) Частное общение.

Уокер, Г. (1982) Промышленные теплообменники – Базовое руководство , Hemisphere Publishing Corporation.

Rohsenow, WM и Hartnett, JP (1973) Handbook of Heat Transfer , New York: McGraw-Hill Book Company. DOI: 10.1016/0017-9310(75)-9

Saunders, EAD (1988) Теплообменники – выбор, проектирование и строительство, Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016/0378-3820(89)-5

Ассоциация производителей трубчатых теплообменников, (1988) (ТЕМА) Седьмое издание. Кожухотрубные теплообменники .

Американский институт нефти (API) 661: Теплообменники с воздушным охлаждением для нефтяной промышленности .

Как работает роторный регенеративный теплообменник?

Роторные регенеративные теплообменники используются для рекуперации тепла и предназначены для передачи тепла (негигроскопическое исполнение) или для переноса влаги (гигроскопическое исполнение) с одновременным сохранением способности передавать тепло от выходящего воздуха к приточному. Передача тепла или влаги происходит в роторе, одна половина которого попадает в поток горячего выходящего воздуха, а другая половина – в поток холодного входящего воздуха. При вращении ротора теплообменная поверхность теплообменника поочередно проходит через выходной и входной потоки воздуха, благодаря чему осуществляется тепло- или тепловлажностный перенос.

Роторные регенеративные теплообменники по своей конструкции и принципу работы относятся к наиболее эффективным единицам оборудования. Негигроскопическая версия обеспечивает эффективность теплопередачи до 80 %, а гигроскопическая версия обеспечивает эффективность теплопередачи до 80 % и эффективность переноса влаги до 70 %. Роторные регенеративные теплообменники в основном используются в качестве составных частей вентиляционных агрегатов для приточного и отводящего вентиляционного воздуха. Эти теплообменники могут поставляться в версиях как для вертикального, так и для горизонтального параллельного расположения. Ротационные регенеративные теплообменники также могут использоваться как отдельные компоненты, встроенные в воздуховоды или в кирпичные стены вентиляционных помещений. Перед ротационными регенеративными теплообменниками рекомендуется размещать фильтры, чтобы избежать их засорения.

Ротационные регенеративные теплообменники могут использоваться для расхода воздуха от 300 м3/час до 80 000 м3/час. В зависимости от диаметра ротора определяются оптимальные номинальные расходы воздуха. Рекомендуемая скорость воздушного потока для стандартных условий эксплуатации составляет от 2 м/с до 4 м/с. Если требуется более высокая скорость воздушного потока, необходимо проконсультироваться с производителем; Затем производитель предложит необходимые изменения в конструкции ротора теплообменника. Стандартная температура транспортируемого воздуха составляет от -20°С до +55°С.

Снижение затрат на отопление является наиболее важным преимуществом ротационных регенеративных теплообменников, что приводит к уменьшению потребности в помещении и снижению первоначальных затрат на котельную. Кроме того, размеры и первоначальные затраты на воздухонагреватели, воздуховоды и насосы также уменьшаются. Меньшее потребление тепловой энергии приводит к снижению эксплуатационных расходов. Существенным преимуществом является снижение энергопотребления для увлажнения воздуха, особенно при использовании теплообменников, передающих влагу, поскольку система может работать с влажностью воздуха. Требования к энергии охлаждения также снижаются, что приводит к меньшим размерам и снижению первоначальных затрат на систему охлаждения (компрессор…), чиллеры, насосы и трубопроводы, а также к более низкому энергопотреблению. Уменьшенное воздействие на окружающую среду является еще одним большим преимуществом роторных регенеративных теплообменников.

Обозначение роторных регенеративных теплообменников основано на диапазоне диаметров роторов. Размер теплообменника определяется расходом воздуха в зависимости от потери давления и эффективности ротора. Основные размеры регенеративных теплообменников указаны в каталожном листе. Другие модификации роторных регенеративных теплообменников, включая технические характеристики, точный расчет и габаритное исполнение, могут быть согласованы с изготовителем в соответствии с конкретными требованиями.

Гигроскопические и негигроскопические версии роторных регенеративных теплообменников могут использоваться в нормальных условиях внутри помещений (стандартные версии), на открытом воздухе или в нормальных условиях с двигателями Зоны 1 и Зоны 2. Для агрессивных сред необходимо выбирать теплообменник с эпоксидным покрытием.

Ротор теплообменника может быть изготовлен из теплопроводной алюминиевой фольги, специально обработанной алюминиевой фольги, обработанной для передачи тепла и влаги, или алюминиевой фольги с эпоксидным покрытием для теплопередачи в агрессивных средах. Вал ротора опирается на шарикоподшипники или конические роликоподшипники. Роторы размером до 2,920мм поставляются как одна деталь; большие роторы всегда поставляются разделенными. Каркас теплообменника может быть изготовлен из оцинкованной листовой стали, профильного алюминия или из оцинкованной полой профильной стали. Оцинкованный стальной или алюминиевый профиль соединяется уголками. Секции прижимаются друг к другу и закрепляются заклепками или винтами. Оцинкованные полые стальные профили свариваются между собой. Корпус состоит из сэндвич-теплоизоляционных панелей. Корпус панели в основном изготовлен из оцинкованных стальных листов, которые по желанию могут быть окрашены. Каркасы и панели герметизируются герметизирующей лентой. Роторный регенеративный теплообменник может быть оснащен промывочной камерой, которая предотвращает смешивание выходящего воздуха с входящим. Промывочная камера представляет собой клиновидную камеру, установленную в плоскости разъема теплообменника. Промывочная камера выполняет свою функцию только в том случае, если направления входящего и выходящего потоков воздуха противоположны друг другу. Ротор герметизирован специальным уплотнением в промывочной камере. Стандартно роторный регенеративный теплообменник оснащен приводным механизмом, состоящим из двигателя с червячным редуктором, шкивом и ремнем. Напряжение питания поставляемого двигателя может составлять 3 x 400 В или 1 x 230 В. Мощность двигателя может быть от 9От 0 Вт до 750 Вт, в зависимости от размера ротора. Передача между двигателем и ротором теплообменника обеспечивается резиновым ремнем, который может быть соединен либо сваркой, либо механическим соединением.

Ротационный регенеративный теплообменник может работать на постоянной скорости (без управления) или может быть оснащен преобразователем частоты для обеспечения внешнего управления или собственного управления скоростью (автономное управление). Роторный регенеративный теплообменник с преобразователем частоты для внешнего управления работает с переменной скоростью; скорость регулируется преобразователем частоты с помощью аналогового сигнала 0-10В или 4-20мА. Рекомендуемая скорость 11-13 об/мин. Скорость роторных регенеративных теплообменников, оснащенных собственным регулятором скорости, автоматически устанавливается контроллером и передается на преобразователь частоты. Контроллер и преобразователь частоты поставляются в компактном блоке.

В процессе эксплуатации необходимо проверять поверхности теплообмена на загрязнение.