Bescanviadors de calor regeneratius: tipus, principi de funcionament, abast

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

El principi d'intercanvi de calor amb mitjans de circulació escalfats es considera òptim per mantenir el funcionament dels sistemes de calefacció. Un sistema de canals de transferència d'energia tèrmica ben organitzat requereix uns costos de manteniment mínims, però al mateix temps ofereix un rendiment suficient. Una opció de disseny optimitzada per a aquest sistema és un intercanviador de calor regeneratiu que ofereix processos alternatius de calefacció i refrigeració.

Què és un intercanviador de calor?

Els dissenys dels intercanviadors de calor moderns proporcionen processos per transferir energia tèrmica amb pèrdues mínimes entre mitjans operatius. L'intercanvi es produeix més sovint entre un líquid calent i superfícies metàl·liques fredes, les parets de les quals, al seu torn,girar, transferir la calor a un altre medi circulant. El moviment constant proporciona l'efecte d'una transferència de massa estable, que s'utilitza tant en empreses industrials com en el servei domèstic de cases privades. A més de l'intercanvi d'energia entre medis freds i calents, els intercanviadors de calor poden proporcionar els processos d'evaporació, assecat, fusió i condensació amb refrigeració. En lloc de la calor com a mitjà de treball principal, també es poden utilitzar corrents freds, cosa que és especialment freqüent en processos de producció on es requereix un refredament periòdic dels equips. Tanmateix, és més probable que les tasques de calefacció s'associen amb dissenys d'intercanviadors de calor. Per exemple, equips d' alta temperatura d'aquest tipus poden augmentar el règim tèrmic fins a 400-700 °C.

Característiques de l'intercanviador de calor regeneratiu

Els dissenys d'intercanviadors de calor a nivell bàsic es divideixen en superfície i mescla. En aquest cas, estem parlant d'un representant d'un grup de dispositius de superfície, que es caracteritzen pel fet que en el procés de treball intervenen dos medis actius (flujos escalfats i freds) i una paret metàl·lica, que transfereix energia entre els circulants. masses. En un intercanviador de calor regeneratiu, la placa metàl·lica de separació es renta a intervals regulars, però no contínuament. Com a comparació, podem donar un exemple d'un altre intercanviador de calor de superfície: recuperador. En aquests dispositius, el procés de treball implica el rentat constant d'una paret similar amb fred o calorfluxos.

El principi de funcionament del dispositiu

La funció principal de l'intercanviador de calor es realitza en el moment del contacte del medi actiu de treball amb una placa metàl·lica que separa els fluxos. És a dir, el principi clau de funcionament és l'acumulació d'energia a partir d'un líquid que actualment té una temperatura diferent a la de la paret de l'intercanviador de calor. A grans trets, en el primer cicle de funcionament, els corrents calents transmeten i, per tant, retenen la calor a l'element metàl·lic, i en el segon i darrer cicle, l'ambient ja fred percep aquesta calor. El principi acumulatiu de funcionament de l'intercanviador de calor amb una clara separació en mitjans segons la temperatura té avantatges significatius. En primer lloc, l'absència de la necessitat de barrejar mitjans de treball millora la qualitat de la composició dels fluxos. Aquest és un factor important en el contingut tècnic i operatiu de les comunicacions. En segon lloc, també augmenta l'eficiència de la transferència de calor com a tal. D' altra banda, aquests avantatges són inextricablement adjacents als desavantatges del disseny. La separació fonamental dels fluxos augmenta les dimensions dels equips, forçant de vegades l'extensió de segments de canonades a les antigues xarxes de calefacció de comunicació. A més, garantir la funció de circulació requereix un augment del potencial energètic, que s'expressa en la necessitat de connectar estacions de bombeig d' alta capacitat.

Refrigerants usats

Els models d'intercanviador de calor regeneratiu són versàtils pel que fa a la capacitat de servei per a diferentsentorns de treball. Igual que amb altres intercanviadors de calor, el medi actiu més comú és un líquid: aigua o anticongelant. Els refrigerants utilitzats en operacions tecnològiques en producció són més diversos. El vapor d'aigua, les mescles de gasos, el fum i els productes de combustió s'utilitzen per a la calefacció i la refrigeració. Tanmateix, això no vol dir en absolut que el mateix intercanviador de calor regeneratiu pugui suportar el funcionament amb diferents portadors de calor. En principi, el disseny permet aquesta possibilitat teòrica, però cada instància s'ha de dissenyar inicialment per funcionar en contacte amb un determinat entorn agressiu, ja que tant les altes temperatures com el líquid com a tal afecten negativament l'estructura metàl·lica.

Tipus d'intercanviadors de calor regeneratius

Hi ha dos tipus d'unitats d'aquest tipus. Són aparells amb acció contínua i periòdica. Els intercanviadors de calor continus són unitats amb farciment granular de circulació. El sistema de control del procés de moviment del medi de treball permet una aturada completa del moviment, en la qual el refrigerant mantindrà el contacte amb la superfície rentada. Per cert, la funció d'un regulador automàtic natural es pot dur a terme mitjançant broquets especials d'emmagatzematge tèrmic. En el disseny d'un intercanviador de calor regeneratiu amb broquets fixos, les possibilitats de control de cabals són limitades i depenen completament de la configuració establerta per l'operador. Pel que fa als models amb acció periòdica, ellstenen una complicada estructura de distribució de les cambres amb portadors de calor. Aquest dispositiu augmenta l'eficiència de l'aparell, però també requereix una funció d'alimentació més responsable de la bomba de circulació.

Intercanviadors de calor de nucli fusible

Una de les versions més avançades del regenerador d'intercanvi de calor del moment, l'embalatge del qual està format per plaquetes amb un gruix mitjà de 20 mm. En aquest sistema, hi ha un nucli de fusió: un dispositiu amb metall líquid a l'interior, que allibera energia tèrmica durant els períodes de fusió o cristal·lització. La calor latent en els intercanviadors de calor regeneratius amb broquet mòbil augmenta deu vegades la capacitat calorífica del circuit en comparació amb les unitats convencionals que creen condicions favorables per als processos d'acumulació de calor. El rendiment d'aquest tipus d'intercanviador de calor d' alta temperatura vindrà determinat per la superfície específica de l'embalatge i la seva capacitat d'emmagatzematge tèrmic.

Àmbit de l'equip

Les unitats d'intercanvi de calor s'utilitzen àmpliament en diversos sistemes d'equips de calefacció amb instal·lacions de calderes, escalfadors d'aigua, dipòsits d'emmagatzematge, calderes, etc. Això s'aplica principalment al segment privat, però els indicadors tècnics i operatius més alts d'aquest dispositiu són divulgada en el sector industrial. Per exemple, les aplicacions objectiu d'un intercanviador de calor regeneratiu per lots estan formades per plantes d'acer i vidre, on s'ha de treballar ambtemperatures molt altes. Per exemple, els escalfadors d'aire connectats en aquestes condicions de funcionament es calculen per a modes de fins a 1300 °C. I de nou, podem parlar no només de mitjans líquids, sinó també de mescles de gasos, la qual cosa augmenta els requisits de seguretat per al funcionament d'aquestes unitats.

Conclusió

La modificació regenerativa de l'intercanviador de calor s'ha desenvolupat per optimitzar una sèrie de processos tèrmics. Com a resultat, a les mateixes instal·lacions industrials avui es poden dur a terme processos tecnològics amb un consum mínim de combustible, mantenint una temperatura de combustió elevada. Però això no vol dir en absolut que el principi de funcionament d'un intercanviador de calor amb funció acumulativa estigui completament exempt d'inconvenients. Els punts febles d'aquest equipament inclouen les limitades possibilitats d'automatització del procés d'enginyeria tèrmica, la gran mida i pes de l'aparell, així com la dificultat de connectar l'estructura a les principals comunicacions de producció. Una altra cosa és que el disseny del regenerador està en constant millora, com ho demostra l'aparició de models més avançats d'intercanviadors de calor amb nucli fusible.