Regenerative Wärmetauscher: Typen, Wirkungsweise, Umfang

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Das Prinzip des Wärmetausches über erwärmte Umlaufmedien gilt als optimal für die Aufrechterh altung des Betriebs von Heizungsanlagen. Ein richtig organisiertes System von Wärmeenergieübertragungskanälen erfordert minimale Wartungskosten, bietet aber gleichzeitig eine ausreichende Leistung. Eine optimierte Designoption für ein solches System ist ein regenerativer Wärmetauscher, der abwechselnd Heiz- und Kühlprozesse bereitstellt.

Was ist ein Wärmetauscher?

Die Konstruktionen moderner Wärmetauscher bieten Verfahren zur Übertragung thermischer Energie mit minimalen Verlusten zwischen den Betriebsmedien. Der Austausch findet am häufigsten zwischen einer heißen Flüssigkeit und k alten Metalloberflächen statt, deren Wände wiederumwiederum Wärme auf ein anderes zirkulierendes Medium übertragen. Ständige Bewegung sorgt für den Effekt eines stabilen Massentransfers, der sowohl in Industriebetrieben als auch im häuslichen Dienst von Privathäusern genutzt wird. Neben dem Energieaustausch zwischen k alten und heißen Medien können Wärmetauscher die Prozesse des Verdampfens, Trocknens, Schmelzens und Kondensierens kühlen. Anstelle von Wärme als Hauptarbeitsmedium können auch k alte Ströme verwendet werden, was besonders in Produktionsprozessen üblich ist, wo eine periodische Kühlung der Ausrüstung erforderlich ist. Heizungsaufgaben sind jedoch eher mit Wärmetauscherkonstruktionen verbunden. Zum Beispiel können Hochtemperaturgeräte dieses Typs das thermische Regime auf bis zu 400-700 °C erhöhen.

Eigenschaften des regenerativen Wärmetauschers

Designs von Wärmetauschern auf der Grundebene sind in Oberfläche und Mischung unterteilt. In diesem Fall handelt es sich um einen Vertreter einer Gruppe von Oberflächengeräten, die sich dadurch auszeichnen, dass am Arbeitsprozess zwei aktive Medien (erwärmte und k alte Strömungen) und eine Metallwand beteiligt sind, die Energie zwischen den zirkulierenden überträgt Massen. Bei einem regenerativen Wärmetauscher wird das Trennblech in regelmäßigen Abständen gespült, jedoch nicht kontinuierlich. Zum Vergleich können wir ein Beispiel für einen anderen Oberflächenwärmetauscher geben - rekuperativ. Bei solchen Geräten beinh altet der Arbeitsprozess ein ständiges Waschen einer ähnlichen Wand mit Kälte oder Wärmefließt.

Das Funktionsprinzip des Geräts

Die Hauptfunktion des Wärmetauschers wird im Moment des Kontakts des aktiven Arbeitsmediums mit einer Metallplatte erfüllt, die die Ströme trennt. Das heißt, das Schlüsselprinzip des Betriebs ist die Akkumulation von Energie aus einer Flüssigkeit, die derzeit eine andere Temperatur als die Wärmetauscherwand hat. Grob gesagt übertragen und speichern heiße Ströme im ersten Betriebszyklus Wärme im Metallelement, und im zweiten und letzten Zyklus nimmt die bereits k alte Umgebung diese Wärme wahr. Das kumulative Funktionsprinzip des Wärmetauschers mit einer klaren Medientrennung nach Temperatur hat wesentliche Vorteile. Erstens verbessert das Fehlen der Notwendigkeit zum Mischen von Arbeitsmedien die Qualität der Zusammensetzung der Ströme. Dies ist ein wichtiger Faktor für den technischen und betrieblichen Inh alt der Kommunikation. Zweitens wird auch die Effizienz der Wärmeübertragung als solche erhöht. Andererseits sind diese Vorteile untrennbar mit den Nachteilen des Designs verbunden. Die grundlegende Trennung der Strömungen erhöht die Abmessungen der Ausrüstung und erzwingt manchmal die Verlängerung von Rohrleitungssegmenten in alten Fernwärmenetzen. Darüber hinaus erfordert die Sicherstellung der Zirkulationsfunktion eine Erhöhung des Energiepotentials, was sich in der Notwendigkeit des Anschlusses leistungsfähiger Pumpwerke ausdrückt.

Gebrauchte Kühlmittel

Regenerative Wärmetauschermodelle sind vielseitig in Bezug auf die Wartungsfreundlichkeit für unterschiedlicheArbeitsumgebungen. Wie bei anderen Wärmetauschern ist das am häufigsten verwendete aktive Medium eine Flüssigkeit – Wasser oder Frostschutzmittel. Vielfältiger sind die Kühlmittel, die bei technologischen Vorgängen in der Produktion eingesetzt werden. Zum Heizen und Kühlen werden Wasserdampf, Gasgemische, Rauch und Rauchgase verwendet. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass derselbe regenerative Wärmetauscher den Betrieb mit unterschiedlichen Wärmeträgern unterstützen kann. Prinzipiell lässt das Design eine solche theoretische Möglichkeit zu, jedoch muss jeder Fall zunächst für den Betrieb in Kontakt mit einer bestimmten aggressiven Umgebung ausgelegt werden, da sowohl hohe Temperaturen als auch die Flüssigkeit als solche die Metallstruktur negativ beeinflussen.

Typen regenerativer Wärmetauscher

Es gibt zwei Arten solcher Einheiten. Dies sind Geräte mit kontinuierlicher und periodischer Wirkung. Kontinuierliche Wärmetauscher sind Einheiten mit körniger umlaufender Füllung. Das Steuersystem für den Prozess des Bewegens des Arbeitsmediums ermöglicht einen vollständigen Stopp der Bewegung, bei dem das Kühlmittel den Kontakt mit der gewaschenen Oberfläche aufrechterhält. Die Funktion eines natürlichen automatischen Reglers kann übrigens durch spezielle Wärmespeicherdüsen übernommen werden. Bei der Auslegung eines Regenerativwärmetauschers mit feststehenden Düsen sind die Möglichkeiten zur Durchflussregelung begrenzt und vollständig von den Einstellungen des Betreibers abhängig. Was Modelle mit periodischer Aktion betrifft, so sind siehaben eine komplizierte Verteilungsstruktur von Kammern mit Wärmeträgern. Ein solches Gerät erhöht die Effizienz des Geräts, erfordert aber auch eine verantwortungsvollere Stromversorgungsfunktion von der Umwälzpumpe.

Schmelzwärmetauscher

Eine der derzeit fortschrittlichsten Versionen des Wärmetauscher-Regenerators, dessen Packung aus Plättchen mit einer durchschnittlichen Dicke von 20 mm besteht. In diesem System gibt es einen Schmelzkern - ein Gerät mit flüssigem Metall im Inneren, das während des Schmelzens oder Kristallisierens thermische Energie freisetzt. Latentwärme in regenerativen Wärmetauschern mit beweglicher Düse erhöht die Wärmekapazität des Kreislaufs um das Zehnfache im Vergleich zu herkömmlichen Einheiten, die günstige Bedingungen für Wärmestauprozesse schaffen. Die Leistung dieser Art von Hochtemperatur-Wärmetauschern wird durch die spezifische Oberfläche der Packung und ihre Wärmespeicherkapazität bestimmt.

Ausstattungsumfang

Wärmetauscher sind in verschiedenen Systemen von Heizungsanlagen mit Kesselanlagen, Warmwasserbereitern, Speichertanks, Kesseln usw. weit verbreitet. Dies gilt hauptsächlich für den privaten Bereich, aber die höchsten technischen und betrieblichen Indikatoren dieses Geräts sind im gewerblichen Bereich offengelegt. Die Zielanwendungen für einen regenerativen Chargenwärmetauscher bilden beispielsweise Stahl- und Glaswerke, in denen damit gearbeitet werden musssehr hohe Temperaturen. Beispielsweise werden angeschlossene Lufterhitzer bei solchen Betriebsbedingungen für Betriebsarten bis 1300 °C berechnet. Und wieder kann man nicht nur von flüssigen Medien sprechen, sondern auch von Gasgemischen, was die Sicherheitsanforderungen für den Betrieb solcher Anlagen erhöht.

Schlussfolgerung

Die regenerative Modifikation des Wärmetauschers wurde entwickelt, um eine Reihe von thermischen Prozessen zu optimieren. Infolgedessen ist es heute in denselben Industrieanlagen möglich, technologische Prozesse mit minimalem Kraftstoffverbrauch durchzuführen und gleichzeitig eine hohe Verbrennungstemperatur aufrechtzuerh alten. Dies bedeutet jedoch keineswegs, dass das Funktionsprinzip eines Wärmetauschers mit Akkumulationsfunktion völlig frei von Nachteilen ist. Zu den Schwachpunkten dieser Ausrüstung gehören die begrenzten Möglichkeiten zur Automatisierung des Wärmetechnikprozesses, die Größe und das Gewicht der Apparatur sowie die Schwierigkeit, die Struktur an die Hauptkommunikation der Produktion anzuschließen. Eine andere Sache ist, dass das Design des Regenerators ständig verbessert wird, was durch das Aufkommen fortschrittlicherer Modelle von Wärmetauschern mit Schmelzkern belegt wird.