Reküperatör - Recuperator

Reküperatör türleri veya çapraz plaka ısı eşanjörü

Bir iyileştirici özel bir amaç ters akış enerji geri kazanımı ısı eşanjörü bir hava işleme sisteminin besleme ve egzoz havası akışları içinde veya egzoz gazları bir endüstriyel sürecin geri kazanılması için atık ısı. Genellikle, egzozdan ısıyı çıkarmak ve yanma sistemine giren havayı ön ısıtmak için kullanırlar. Bu şekilde, havayı ısıtmak için atık enerjiyi kullanırlar, yakıtın bir kısmını dengelerler ve böylece enerji verimliliği bir bütün olarak sistemin.

Açıklama

Birçok işlem türünde, yanma ısı üretmek için kullanılır ve reküperatör, yeniden kullanmak veya geri dönüştürmek için bu ısıyı geri kazanmaya veya geri kazanmaya hizmet eder. Reküperatör terimi, kimya ve rafineri endüstrilerinde ve amonyak-su veya LiBr-su absorpsiyonlu soğutma döngüsü gibi kapalı süreçlerde ısı geri kazanımı için kullanılan sıvı-sıvı karşı akışlı ısı eşanjörlerini de ifade eder.

Reküperatörler genellikle bir cihazın brülör kısmı ile birlikte kullanılır. ısıtma motoru, genel verimliliği artırmak için. Örneğin, bir gaz türbini motor, hava sıkıştırılır, yakıtla karıştırılır ve daha sonra yakılır ve bir türbini çalıştırmak için kullanılır. Reküperatör, egzozdaki atık ısının bir kısmını basınçlı havaya aktarır, böylece yakıt yakıcı aşamasına girmeden önce onu ön ısıtma yapar. Gazlar önceden ısıtıldığından, gazları türbin giriş sıcaklığına kadar ısıtmak için daha az yakıta ihtiyaç vardır. Geri kazanıcı, genellikle atık ısı olarak kaybedilen enerjinin bir kısmını geri kazanarak, bir ısı motorunu veya gaz türbinini önemli ölçüde daha verimli hale getirebilir.

Enerji transfer süreci

Normalde, cihaz tarafından sağlanan hava akışları arasındaki ısı transferi "hissedilen sıcaklık ", enerji alışverişi veya entalpi, ortamın sıcaklığında (bu durumda hava) bir değişikliğe neden olur, ancak nem içeriğinde değişiklik olmaz. Bununla birlikte, nem veya bağıl nem dönüş havası akışındaki seviyeler cihazda yoğuşmanın meydana gelmesine izin verecek kadar yüksekse bu, "gizli ısı "serbest bırakılacak ve ısı transfer malzemesi bir su filmi ile kaplanacaktır. Karşılık gelen gizli ısı absorpsiyonuna rağmen, su filminin bir kısmı karşı hava akımında buharlaştığından, su ısıl direnç of sınır tabakası ısı eşanjörü malzemesinin ısı transfer katsayısı ve dolayısıyla verimliliği artırır. Bu tür cihazların enerji değişimi artık hem duyulur hem de gizli ısı transferini içerir; sıcaklıktaki bir değişikliğe ek olarak, egzoz havası akışının nem içeriğinde de bir değişiklik vardır.

Bununla birlikte, yoğunlaşma filmi, cihaz boyunca basınç düşüşünü de biraz artıracaktır ve matris malzemesinin aralığına bağlı olarak bu, direnci% 30'a kadar artırabilir. Ünite düşecek şekilde döşenmezse ve yoğuşma suyunun düzgün şekilde tahliye edilmesine izin verilmezse, bu fan enerji tüketimini artıracak ve cihazın mevsimsel verimliliğini azaltacaktır.

Havalandırma sistemlerinde kullanın

Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinde, HVAC, reküperatörler genellikle normal olarak dışarı verilen egzoz havasından atık ısıyı yeniden kullanmak için kullanılır. atmosfer. Cihazlar tipik olarak bir dizi paralel plaka içerir alüminyum, plastik, paslanmaz çelik veya sentetik elyaf alternatif çiftler, birbirine dik açılarda ikiz kanallar dizisi oluşturmak için iki tarafa kapatılmış ve besleme ve boşaltma hava akımlarını içeren. Bu şekilde, egzoz hava akımından gelen ısı, ayırma plakaları boyunca ve besleme havası akımına aktarılır. Üreticiler, birimin özelliklerine bağlı olarak% 80'e varan brüt verimlilik talep etmektedir.

Bu cihazın özellikleri, ünitenin fiziksel boyutu, özellikle hava yolu mesafesi ve plakaların aralığı arasındaki ilişkiye atfedilebilir. Cihaz boyunca eşit bir hava basıncı düşüşü için, küçük bir ünite, daha büyük bir üniteye göre daha dar bir plaka aralığına ve daha düşük bir hava hızına sahip olacaktır, ancak her iki ünite de aynı derecede verimli olabilir. Ünitenin çapraz akışlı tasarımı nedeniyle, fiziksel boyutu hava yolu uzunluğunu belirleyecektir ve bu arttıkça, ısı transferi artacak ancak basınç düşüşü de artacak ve bu nedenle basınç düşüşünü azaltmak için plaka aralığı artırılacaktır, ancak bu sırayla ısı transferini azaltacaktır.

Genel bir kural olarak, 150-250 paskal (0,022-0,036 psi) arasındaki bir basınç düşüşü için seçilen bir reküperatör, fan güç tüketimi üzerinde küçük bir etkiye sahip olmakla birlikte iyi bir verime sahip olacak, ancak daha sonra, bundan daha yüksek bir mevsimsel verime sahip olacaktır. fiziksel olarak daha küçük, ancak daha yüksek basınç düşüşü reküperatörü için.

Isı geri kazanımı gerekmediğinde, havalandırma dağıtım sistemi içinde düzenlenen damperler kullanılarak cihazın baypas edilmesi tipiktir. Fanların inverter hız kontrolleri ile donatılmış olduğu, havalandırma sisteminde sabit bir basıncı koruyacak şekilde ayarlandığı varsayıldığında, düşük basınç düşüşü fan motorunun yavaşlamasına ve dolayısıyla güç tüketiminin azalmasına neden olur ve dolayısıyla sistemin mevsimsel verimliliğini artırır. .

Metalurji fırınlarında kullanım

Reküperatörler ayrıca, enerji maliyetlerini düşürmek için metalik geri kazanıcılar tarafından uzun yıllar boyunca yanma havasını ve yakıtı önceden ısıtmak için atık gazlardan ısıyı geri kazanmak için de kullanılmıştır. karbon Ayakizi operasyon. Rejeneratif fırınlar gibi alternatiflerle karşılaştırıldığında, başlangıç ​​maliyetleri daha düşüktür, ileri geri değiştirilecek vana yoktur, indüklenmiş çekişli fan yoktur ve fırının her tarafına yayılmış bir gaz kanalı ağına ihtiyaç duymaz.

Tarihsel olarak geri kazanıcıların geri kazanım oranları rejeneratif brülörler düşüktü. Bununla birlikte, teknolojide yapılan son gelişmeler, reküperatörlerin atık ısının% 70-80'ini geri kazanmasını sağlamıştır ve 850–900 ° C'ye (1,560–1,650 ° F) kadar önceden ısıtılmış hava artık mümkündür.

Gaz türbinleri

Geri kazanılmış bir mikro türbinin kesiti

Reküperatörler, verimini artırmak için kullanılabilir. gaz türbinleri güç üretimi için, egzoz gazının kompresör çıkış sıcaklığından daha sıcak olması şartıyla. Türbinden çıkan egzoz ısısı, yakıcıda daha fazla ısıtmadan önce kompresörden gelen havayı önceden ısıtmak için kullanılır ve gerekli yakıt girdisi azaltılır. Türbin çıkışı ve kompresör çıkışı arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyükse, reküperatörden daha fazla fayda sağlar. [1] Bu nedenle, mikro türbinler Tipik olarak düşük basınç oranlarına sahip olan (<1 MW), bir reküperatör kullanımından en fazla kazanımı sağlar. Pratikte, bir reküperatörün kullanılmasıyla verimin iki katına çıkarılması mümkündür.[2] Mikro türbin uygulamalarında bir reküperatör için en büyük pratik zorluk, 750 ° C'yi (1,380 ° F) aşabilen egzoz gazı sıcaklığıyla başa çıkmaktır.

Diğer gazdan gaza ısı eşanjörleri

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Çengel, Yunus A .; Boles, Michael (1994). Termodinamik: Bir Mühendislik Yaklaşımı
  2. ^ "Mikro Türbin İyileştiricileri". Hiflux Limited.

Dış bağlantılar