Устройствадляутилизациитеплоты
Во многих производствах выделяется большое количество теплоты, которая затем вытяжной вентиляцией выбрасывается в атмосферу. К таким производствам относятся, например цех варки колбас, консервный цех, аппаратное отделение молочных заводов и др.
С целью экономии энергии в системах кондиционирования воздухаэтих производственных помещений целесообразно использовать теплоту отработанного воздуха для нагрева холодного подаваемого свежего воздуха.
Для использования тепла удаляемого из помещений воздуха приме- няются теплоутилизаторы, которые подразделяются на несколько типов:
рекуперативныетеплообменники:
a)трубчатые;
б)пластинчатые;
вращающиеся(регенеративные)теплообменники;
степловымитрубами;
спромежуточнымтеплоносителем.
Рекуперативныеутилизаторытеплоты
Воздухо-воздушные рекуперативные утилизаторы теплоты бывают трубчатыми и пластинчатыми.
Трубчатые утилизаторы теплоты (см. рисунок 12.46) по конструкции алогичны кожухотрубным теплообменникам (испаритель, конденсатор, реге- неративный теплообменник и др.). В межтрубном пространстве протекает холодный наружный воздух, а внутри труб циркулирует тѐплый отработан- ный воздух из помещения. За счѐт теплообмена между потоками наружный холодный воздух нагревается, а тѐплый отработанный воздух охлаждается и затем удаляется в атмосферу.
Рисунок12.46–Трубчатыйутилизатортеплоты
Пластинчатые утилизаторы теплоты представляют собой набор гофр- рованных или гладких пластин, как показано на рисунке 12.47. Каждая пластина с одной стороны омывается холодным наружным потоком воздуха,с другой стороны – тѐплым отработанным воздухом. Аналогично трубчатым теплообменникам наружный воздух нагревается, а отработанный воздух охлаждается и выбрасывается в атмосферу.
Рисунок 12.47 – Пластинчатый теплообменник Вращающийсятеплообменник–этоустройство,вкоторомтеплообмен
происходит в результате аккумуляции тепла вращающейся регенеративной насадкой – ротором. Схема вращающегося роторного утилизатора теплоты показана на рисунке 12.48. Ротор представляет собой круглый гофриро- ванный стальной лист, свернутый так, чтобы внутри были созданы каналыдля горизонтального протекания воздуха. Изготовленная в форме колеса, он вращается двигателем с редуктором и ременной передачей. Перед ротором в середине установлена неподвижная горизонтальная перегородка, которая разделяет холодный и тѐплый потоки воздуха.
Вытяжной удаляемый воздух, имеющий высокую температуру, прохо- дит через насадку, нагревая поверхности внутренних перегородок. Вращаясь, насадка оказывается в потоке холодного приточного воздуха, где происходит передача тепла от насадки к приточному воздуху. Регулирование эффектив- ности теплоутилизации производится путем изменения числа оборотовдвигателя.
Рисунок12.48–Схемавращающегосяроторногоутилизаторатеплоты
В связи с возможностью конденсации влаги из потока выходящего воз- духа за теплообменником устанавливается сепаратор со сливным поддоном и отводом конденсата через сифон. Допускаемая скорость движения воздуха черезтеплообменник–4,5м/с;максимальнаярабочаятемпература50°С.
Вращающиеся теплообменники имеют самую высокую эффективность теплоутилизации (до 80 %). Однако основным их недостатком является нали- чие взаимного перетекания воздушных потоков, что делает их непригодными там, где требуется полное разделение приточного и вытяжного воздуха
Утилизаторытеплотыстепловымитрубами
Система утилизации теплоты,вкоторой применены теплообменники на тепловых трубах, схематически показана на рисунке 12.49.
Рисунок12.49–Утилизаторытеплотыстепловымитрубами
Теплообменныеблокистепловымитрубкамипредставляютсобойтепло- обменник, внутри которого размещены тепловые трубки, разделенные по вертикалинадвечастидляпроходапотоковприточногоиудаляемоговоздуха. Выбор рабочей жидкости определяется характерными эксплуатационными температурами,однаковбольшинствеаппаратовтемпературапарадостаточно низка, что делает возможным применение хладонов. В тепловой трубке используется принцип фазового перехода легкокипящей жидкости в замк- нутом пространстве при подводе и отводе теплоты на концах трубки. Чаще всегоиспользуютсятермосифоны–разновидность«тепловой»трубки,в
которой возврат конденсата происходит под действием гравитационных сил, длячегоихустанавливаютвертикальноилиподнекоторымугломкгоризонту, реже – фитильные, в которых для возврата конденсата используется капил- лярный эффект фитиля. Удаляемый воздух омывает нижнюю часть трубки и передает теплоту через стенку трубки рабочему веществу, при подводе которой происходит испарение рабочего вещества в этой части трубки. Пары воздухом, и конденсируются. Теплота конденсации передается нагреваемому воздуху. Образующийся конденсат силами тяжести возвращается в нижнюю частьициклповторяется.Вгерметичнойоболочкетепловойтрубкиосуществ- ляется замкнутый цикл циркуляции рабочего вещества. Схема движения воздушныхпотоков–противоточная.Повороттепловыхтрубокотносительно горизонтальной оси позволяет в некоторой степени регулировать количество передаваемойтеплоты,оттаиватьтепловыетрубкипризамерзанииконденсата на их поверхности. Блоки с тепловыми трубками применяются в тех случаях, когда необходимо изолировать потоки приточного и удаляемого воздуха. Защита теплообменной поверхности от инееобразования осуществляется с помощью обводного канала по приточному воздуху или путем предваритель- ного подогрева наружного воздуха. Регулирование теплоотдачи осуществ- ляется путем изменения угла наклона или устройством обводного канала в потоке удаляемого воздуха.
Конструкцияутилизаторадлятакихтепловыхтрубоченьпроста,таккаквних существенную роль играет сила тяжести, и поэтому применяются оребренныетрубыизготовленыпонизкойцене,показанныенарисунке12.50.
Рисунок12.50–Типоваясхематеплообменника на тепловых трубах
Система утилизации теплоты с промежуточным теплоносителем применяется в системах, где недопустимо смешение потоков воздуха, а также в случае большого расстояния между приточной и вытяжной установкой. Эффективность теплоутилизации в такой системе составляет 60 %. Преиму- ществом этой системы является и то, что в качестве промежуточного теп- лоносителя используется незамерзающая жидкость, что очень важно в условиях умеренного климата.
Система состоит из двух теплообменников с алюминиевыми трубкамии алюминиевым оребрением, как показано на рисунке 12.51. Теплообменник, расположенный в потоке удаляемого воздуха, оснащен каплеуловителем. В поддоне каплеуловителя установлен переливной патрубок, выходящий наружу кожуха секции.
Рисунок12.51–Схемаутилизациитеплотыспромежуточнымтеплоносителем
Теплообменники могут быть закреплены в одном кожухе или каждый теплообменник устанавливается в отдельной секции.
Теплообменники соединяются системой трубопроводов, заполненных теплоносителем, который чаще всего представляет собой 40 %-й раствор этиленгликоля в дистиллированной воде. Теплоноситель, нагревшись в теплообменнике-теплоприемнике, обдуваемомтеплымвытяжным воздухом, переносит это тепло в теплообменник-теплопередатчик, расположенный в потоке приточного воздуха. Работа осуществляется в замкнутом контуре. Теплообменник-теплопередатчик, расположенный на приточной стороне, чаще всего играет роль подогревателя первой ступени. Эту схему можно использовать в системах кондиционирования помещений с высокими требованиями к чистоте воздуха, а также в случае большого расстояниямеждуприточнойивытяжнойустановкой.Эффективностьрекуперациитепла доходит до 60 %.