Теплообменники регенераторы

Аппараты теплообменные регенеративные

В регенеративных теплообменниках процесс переноса теплоты от горячего теплоносителя к холодному разделяется во времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки. Теплообменники этого типа часто применяют для регенерации теплоты отходящих газов.
Характерным для регенеративных теплообменников является наличие твердых тел, которые попеременно соприкасаются с горячим и холодным теплоносителями. При соприкосновении с горячим теплоносителем твердое тело нагревается; соприкасаясь с холодным теплоносителем, отдает ему свое тепло.

Регенеративный теплообменник

Разделяют непрерывно действующие и периодически действующие регенеративные теплообменники.

Непрерывно действующими регенеративными теплообменниками являются нагревательные установки с циркулирующим зернистым материалом.

Регенеративный теплообменник периодического действия для охлаждения воздуха состоит из двух цилиндрических заполненных насадкой аппаратов 1 диаметром до 1 м и высотой рабочей части до 3 м. Элементы насадки представляют собой диски, смотанные из гофрированной алюминиевой ленты высотой 30—35 мм, толщиной 0,2— 0,4 мм, высотой гофр 4 мм. Поверхность 1м3 такой насадки 1000—2000 м2.

Теплопередача осуществляется в два периода. В период охлаждения через аппарат (левый на рисунке) продувают среду I, которая охлаждает насадку, а сама нагревается. В период нагревания через аппарат (правый на рисунке) пропускают среду II, которая охлаждается, нагревая при этом насадку. Потоки переключаются с помощью задвижек 3 и клапанов, расположенных в клапанных коробках 2.

Регенеративный теплообменник обычно изготавливают в форме цилиндра, диаметр которого в два раза больше всасывающего трубопровода, обернутого жидкостным трубопроводом меньшего диаметра.

Перетечка жидкости может быть последствием перемещения хладагента при выключенном компрессоре, избытка хладагента на входе в регулирующий клапан при запуске компрессора или внезапных изменении нагрузки на испаритель. Регенеративный теплообменник собирает жидкость из всасывающего трубопровода и выпаривает ее.

Регенеративные теплообменники в большинстве случаев являются аппаратами периодического действия; в них разные теплоносители поступают в различные периоды времени. Непрерывная работа осуществляется в таких аппаратах лишь в том случае, если они снабжены движущимися стенками или насадками, попеременно соприкасающимися с потоками разных теплоносителей и непрерывно переносящими тепло из одного потока в другой. В смесительных теплообменных аппаратах тепло- и массообмен осуществляется путем непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных теплоносителей.

В зависимости от назначения производственных процессов в качестве теплоносителей могут применяться самые различные газообразные, жидкие и твердые тела. Водяной пар, как греющий теплоноситель, в теплообменных аппаратах получил большое распространение благодаря ряду его достоинств. Его можно транспортировать по трубопроводам на значительные расстояния (до нескольких сотен метров). Интенсивная теплоотдача от конденсирующегося водяного пара способствует уменьшению поверхности теплообмена. Конденсация водяного пара сопровождается большим уменьшением его энтальпии; благодаря этому для передачи сравнительно больших количеств тепла требуются небольшие весовые количества пара. Постоянство температуры конденсации при заданном давлении облегчает поддержание постоянства режима и регулирование процесса в аппаратах.

Преимуществами регенеративного теплообменника являются сокращение его общего объема, что оказывается существенным при теплообмене больших объемов газов, и относительная простота конструктивного оформления. Однако очередность выхода теплоносителей и необходимость значительных затрат времени на циклы прогрева и охлаждения обусловливает и недостаток аппаратов регенеративного типа – непрерывное изменение температуры теплоносителей на выходе из теплообменника в пределах каждого цикла.

Теплообменник роторный

Роторные теплообменники (рекуператоры) относятся к классу регенеративных теплообменников и чаще всего используются в системах приточно-вытяжной вентиляции. Принцип действия роторного теплообменника основан на передаче тепла от горячего газа к холодному через вращающийся цилиндр (ротор), который состоит из набора тонких металлических (как правило алюминиевых) пластин.

Горячий газ протекает между пластинами ротора, тем самым нагревая их. Ротор вращается и нагретые пластины перемещаются в поток холодного газа, тем самым нагревая его. Обычно скорость вращения ротора близка к 1 об./мин. В роторном теплообменнике возможны перетечки газа со стороны потока высокого давления к потоку с более низким давлением (2-3% от общего потока), что обусловлено наличием необходимого зазора между вращающимся ротором и элементами корпуса. Частично данные перетечки удается минимизировать с помощью щеточного уплотнения, расположенного по ободу ротора. Роторные теплообменники оборудованы электроприводом с переменной скоростью вращения для регулирования степени утилизации тепла.

Ротор регенератора представляет собой короткий цилиндр с множеством воздушных каналов, образованных тончайшими плоскими и гофрированными алюминиевыми лентами.  Процесс передачи тепла происходит за счет вращения ротора в потоках вытяжного и приточного воздуха.  Применение регенератора возможно в случае, когда допускается незначительный (не более 5%) переток вытяжного воздуха в приточный. Для уменьшения перетока воздуха ротор оснащен щеточными уплотнителями и сектором продувки.  Вращение ротора регенератора осуществляется двигателем, который работает в режиме вкл./выкл.  или с регулированием скорости вращения.

 Конструкция регенератора позволяет легко его интегрировать в системы  вентиляции, выполненные на основе канального оборудования.

Преимущества роторных рекуператоров

• Роторные теплообменники обладают эффективностью 60-85%.
• Роторный теплообменник в данном виде рекуператоров позволяет возвращать не только тепло, но и влажность.
• Регулируя скорость вращения ротора можно регулировать общую эффективность рекуператора.

Недостатки роторных рекуператоров

• Необходимостью параллельного прохода потоков приточного и вытяжного воздуха диктуется необходимость пересечения воздуховодов в рекуператоре, что не всегда удобно и реализуемо.
• Загрязненный воздух частично переносится в приток, в связи с чем необходима установка дополнительных фильтров на приток и на вытяжку.
• В данных рекуператорах имеются подвижные части и потребители электроэнергии, в связи с чем необходимо производить техническое обслуживание чаще, чем в пластинчатых рекуператорах.