Рекуператор это что: ≋ Что такое рекуператор в системе вентиляции • Принцип работы и зачем он нужен

Рекуператор воздуха — что это такое? Коротко, но подробно отвечаем

Подача свежего воздуха, как в жилое помещение, так и в бытовое здание, а также в склады и торговые площадки, всегда необходимо. Из-за особенностей климата нашего региона, нужно подогревать, либо охлаждать помещение. Это требует дополнительных денежных затрат. Хотите решить эту проблему – приобретите и установите рекуператор. Устройство имеет простую инструкцию. Справиться с установкой сможет даже новичок. Главное преимущество рекуператора – достижение комфортной температуры входящего потока воздуха. Выравнивается воздух с помощью теплообменника, который находится внутри устройства. В зависимости от выбора модели рекуператора и особенностей вашего дома, установив устройство, сможете сэкономить на охлаждении и отоплении до 50%.

Описание устройства

Предлагаем универсальный вентиляционный комплект для квартиры или дома.

В данном продукте учтены все потребности современного человека, качество и количество потока воздуха.

Стильный и универсальный дизайн видимых вентиляционных элементов, таких как пульт управления и воздухораздатчик устройства, поможет максимально интегрировать систему вентиляции в любую концепцию жилья.

Основные типы

Наша компания предлагает классические рекуператоры и рекуператоры-регенераторы, промышленного и бытового назначения. По городу возможна установка. Обращайтесь.
Преимущества вентиляционных аппаратов

1. Простота: система напоминает конструктор. На протяжении нескольких часов, без применения специальных инструментов, можно самостоятельно сделать монтаж. Все элементы хорошо соединяются.
2. Цена: вентиляционная система — это правильное решение для жилого и бытового помещения по стоимости, на много ниже, чем у конкурентов.
3. Необходимость: вентиляция в современном доме на сегодняшний день не является роскошью, а необходимость. У нас можно приобрести устройства разным слоям населения с финансовым достатком.

Основное назначение рекуператоров

Главное отличие от других устройств: работа поочередно входа и выхода. Существуют модели, которые выполняют эти функции одновременно.
С помощью вентиляции можно выполнить следующие функции:

• помещение обеспечивается чистым потоком свежего воздуха;
• обеспечение комнаты комфортной температуры;
• возможность сэкономить денежные средства на отоплении и освежении комнаты;
• не образуется грибок, сырость, коррозия, а также не запотевают стекла;
• теплоизоляция, даже во время проветривания комнаты.

Для того, чтобы установить рекуператор можно применить любую глухую стену, которая выходит наружу.
Полезный совет: главное при установке, чтоб не было труб систем отопления.

Применение

Выбор оборудования, как для жилых, так и промышленных помещений большой, поэтому можно из нескольких моделей подобрать рекуператор. При выборе устройства учитывайте площадь и объем помещения, шумоизоляцию. Рекуператоры отличаются друг от друга фильтрами. Проконсультируют профессиональные специалисты, которые могут подобрать каждому клиенту оборудование для вентиляции, учитывая все пожелания заказчика. Заказать рекуператоры можно быстро и по выгодным ценам.

Популярные вопросы про Рекуператоры:

✔️ Что такое рекуператор и зачем он нужен?

Это устройство для вентиляции помещения, задача которого заменить отработанный воздух поступающим свежим, при максимальном сохранении желаемой температуры, как для холодного времени года, так и во время жары.

✔️ Как работает рекуператор?

Принцип работы максимально прост, но элегантен. Вход свежего воздуха и выход отработанного происходит поочередно через теплообменник, который усредняет их температуру.

✔️ Как выбрать рекуператор?

Основной критерий — объем помещения на который рассчитан рекуператор, это его производительность. Для монтажа обязательно нужно знать толщину стены. Далее учтите уровень шума, эффективность рекуперации тепла и материал теплообменника.

✔️ Как подключить рекуператор?

Когда есть отверстие в стене, монтаж рекуператора может сделать ребенок. Простите за юмор.

Что такое рекуператор воздуха и как он работает? Расчет рекуператора

Хорошая вентиляция в доме является залогом прекрасного самочувствия и отменного здоровья его обитателей. В таком помещении комфортно, уютно и легко дышится. Чтобы создать благоприятный микроклимат в помещении, не обязательно покупать новую систему кондиционирования и отопление или увеличивать расходы — можно использовать рекуператор воздуха.

Рекуператор тепла — это устройство, которое возвращает комнатное тепло в холодное время года, а также препятствует проникновению жары в летний период.

Принцип работы такого оборудования несложный. Чтобы понять, как работает рекуператор воздуха, необходимо рассмотреть его конструкцию. Рекуператор представляет собой теплообменник с двумя камерами, которые расположены близко друг к другу. Через них одновременно проходят два потока воздуха: вытяжной и приточный. При этом они не смешиваются, а из-за разной температуры происходит теплообмен. В результате, холодный воздух нагревается, благодаря чему в помещение воздух поступает подогретым, что позволяет снизить расходы на отопление. В летний период времени рекуператор охлаждает воздух, что снижает расходы на кондиционирование. В зависимости от вида устройства, процесс теплообмена может происходить периодически или постоянно.

Также важным нюансом является то, что рекуператор поддерживает оптимальный уровень влажности в помещении, поэтому нет необходимости дополнительно приобретать увлажнители воздуха или другое климатическое оборудование.

Виды рекуператора тепла

Ассортимент рекуператоров воздуха отличается разнообразием. По строению различаются такие модели:

• пластинчатые;
• металлические;
• целлюлозные и другие.

В зависимости от направления движения бывают:

• перекрестные;
• прямоточные;
• противоточные рекуператоры.

Каждый из видов оборудования имеет определенные преимущества и недостатки, на которые необходимо обращать внимание при выборе, учитывая особенности помещения. Та или иная модель рекуператора предназначена для выполнения определенной задачи.

Преимущества рекуператора тепла

На протяжении многих лет рекуператор воздуха активно применяется во многих странах. И это неудивительно! Такое устройство имеет массу преимуществ, среди которых:

• доступная стоимость;
• экономия средств и снижение расходов на отопление и кондиционирование до 50%;
• простой монтаж;
• наличие системы фильтрации;
• низкие расходы на использование и обслуживание;
• долгий срок службы.

Как рассчитать рекуператор?

Правильный расчет и подбор рекуператора обеспечивают его максимальную эффективность и высокий КПД, тем самым помогая значительно экономить на отоплении и кондиционировании.

Чтобы узнать, сколько энергии понадобится для нагрева или охлаждения помещения без рекуператора, необходимо использовать следующую формулу: 0,335 х расход воздуха х (температура в помещении — температура на улице). Расход воздуха, согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление и вентиляция», на одного человека составляет 60 м3/ч. Подставляем данные: 0,335 х 60 м3/ч х (23-(-15)) = 763,8Вт.

Чтобы рассчитать энергоэффективность рекуператора, нужно узнать его КПД. Как правило, его указывает производитель, и этот показатель зависит от типа устройства. Например, возьмем пластинчатый рекуператор с уровнем КПД 0,50. Тогда его энергоэффективность составит 763,8Вт х 0,50 =381,9 Вт. Видно из примера, что затраты на нагрев или охлаждение уменьшились практически в два раза!

Кроме того, особое внимание нужно уделить установке рекуператора.

Правильный монтаж оборудования является залогом его исправной и эффективной работы, а также поможет сохранить до ⅔ теряемого тепла, поэтому лучше всего данный вопрос доверить профессионалам компании «Киев Комфорт». В этом интернет-магазине можно найти широкий выбор рекуператоров по доступной и приемлемой стоимости и получить всестороннюю консультацию от специалистов. Больше информации — на сайте https://www.kievkomfort.com.ua/.

 

Рекуператоры тепла в приточно-вытяжных установках.

Рекуператоры тепла в приточно-вытяжных установках.

Само слово «рекуперация» в переводе с латинского означает возврат или обратное получение, сбережение, что касается воздуха, то подразумевается сбережение тепловой энергии, которая перемещается с воздухом через систему вентиляции. Устройство уравновешивает температуру двух потоков воздуха. Принцип работы основан на теплообмене двух встречных потоков приточного и вытяжного воздуха с разной температурой, и за счет этого происходит выравнивание температуры воздуха.

Основное назначение рекуператора – это утилизация тепла, снижение расходов на энергоносители, так как он эффективно сокращает потери тепла. Система рекуперации в вентиляционной системе способна сохранять от 60 до 95% тепла, выбрасываемого из помещения с вытяжным воздухом, при этом тепловая энергия используется повторно в том же технологическом процессе.
Мы рассмотрим разновидности рекуператоров, которые применяются в наших вентиляционных установках.

Пластинчатые рекуператоры
Самый распространенный тип рекуператоров – пластинчатый, так как имеет невысокую стоимость и достаточно высокую эффективность. Состоит из пластин меди или алюминия, пластика или очень прочной целлюлозы. Принцип работы основан на том, что уходящий вытяжной воздух отдает тепло пластине с одной стороны, а она, в свою очередь, отдает тепло потоку приточного воздуха. Таким образом, уменьшаются затраты на нагрев подаваемого воздуха в помещение. Эффективность теплоутилизации может достигать 93%.

Изолированные друг от друга потоки приточного и вытяжного воздуха позволяют применять этот вид теплоутилизаторов в помещениях, содержащих в вытяжном воздухе запахи или вредные выбросы.

Вытяжной воздух может содержать большое количество влаги, тогда при работе рекуператора неизбежно образование конденсата, который удаляется в поддон и имеет отвод. В холодное время при уличной температуре воздуха ниже -15С существует вероятность нарастания «шубы» или обледенения рекуператора. Чтобы этого избежать, производителями предусматривается преднагреватель (устанавливается перед рекуператором). По такому принципу, например, работают установки VENUS или DAPHNE , которые имеют уже встроенный электрический преднагреватель для эффективной работы установки в зимнее время.
Также защиту рекуператора от замерзания обеспечивают с помощью автоматики вентиляционной установки, она настраивается таким образом, чтобы автоматически снижать скорость приточного вентилятора, пока система рекуперации не оттает.

Пластинчатые рекуператоры имеют два типа исполнения:

Перекрестноточные рекуператоры — где движение приточного потока воздуха
и вытяжного перпендикулярны по отношению друг к другу. Они имеют эффективность до 70%. Такие типы рекуператоров применяется в итальянской установках RKE

Противоточные  рекуператоры – где вытяжка и приток движутся в противоположных направлениях, КПД рекуператора противоточного типа доходит до 93%. Такой тип рекуператоров применяется во многих приточно-вытяжных установках, который мы предлагаем. Например, установка ALFA 95 или ALFA 95 FLAT имеют алюминиевый противоточный рекуператор и также автоматически управляемы байпас, который защищает рекуператор от обледенения при низких температурах уличного воздуха.

Роторный рекуператор
Наиболее эффективный вид теплоутилизаторов. Представляет собой барабан, имеющий ячеистую структуру. Принцип работы: вытяжной теплый воздух проходит через ячейки и отдает им свое тепло. Барабан поворачивается и попадает в струю приточного воздуха, который нагревается, проходя через ячейки теплообменника. Эффективность рекуперации можно регулировать путем изменения оборотов скорости вращения ротора. КПД таких рекуператоров достигает 90%. Важно отметить, что такой тип рекуперации нельзя применять в помещениях с вредными выбросами, так как происходит частичное смешивание приточного и вытяжного воздуха. Мы предлагаем компактные установки с таким типом рекуператора – это ALFA 85 и RLI –одна из самых энергоэффективных установок еще и благодаря энергосберегающим вентиляторам ETALINE.

Гликолевые рекуператоры
Представляют собой два теплообменника находящихся в приточной и вытяжной камерах. Теплообменники соединяются трубами, по которым циркулирует смесь этилен или пропиленгликоля с водой. Циркуляцию обеспечивает насос. Вытяжной воздух нагревает смесь в теплообменнике вытяжки, которая затем поступает в теплообменник приточной установки, где и отдает свое тепло приточному воздуху. Такие рекуператоры применяются в помещениях, где конструктивное исполнение приточно-вытяжной установки в виде единого блока невозможно, когда не хватает места в вентиляционной камере, либо в производственных помещениях, где притоки вытяжка должны находится в разных местах. Эффективность таких рекуператоров достигает 60-70%. Поставляются такие рекуператоры в установках Lufberg серии LS-LR, подбираемых по программе, под определенный заданный расход воздуха, процентное содержание гликоля и требования по температуре воздуха помещения.

Динамические рекуператоры
В системе с динамической рекуперацией применяется принцип работы холодильной машины. Холодильный контур устанавливается в приточную и вытяжную часть установки, чтобы передавать тепло от приточного воздуха к вытяжному и наоборот. Тепловой насос – это традиционный холодильный контур с расширительным клапаном, компрессором, испарителем, конденсатором, которые располагаются отдельно в вытяжном и приточном воздуховодах. В системе имеется 4-ходовой перепускной клапан, который обеспечивает попеременное направление работы хладагента в зависимости от сезона. Принцип работы основан на физических процессах, происходящих с фреоном. В летний период холодильный контур работает в режиме охлаждения. Воздух, подаваемый в помещение с улицы, охлаждается в испарителе. Тепло сбрасывается в конденсатор, установленный в вытяжной линии. В холодное время года контур переводится в режим теплового насоса, и с помощью 4-ходового клапана парообразный фреон направляется в теплообменник, исполняющий роль конденсатора. Воздух, забираемый с улицы, нагревается за счет тепла, выделяемого при конденсации фреона, и подается в помещение.
Такой принцип работы встречается в установках RFM, HPX, HPR , HPS. Каждая из этих установок имеет свой встроенный рекуператор пластинчатый или роторный, но в дополнение оснащена встроенной холодильной машиной (тепловым насосом). Благодаря этому установки имеет высокую эффективность рекуперации до 90%.

Любой рекуператор в вентиляционной системе значительно снижает затраты на электроэнергию при нагреве приточного воздуха. Рассчитывая проект вентиляции с рекуператором нужно учитывать площадь помещения, влажность и назначение, а также КПД подобранной установки при данном расходе воздуха и температуре уличного и подаваемого воздуха, от которого будет зависеть качество вентиляции всего объекта.
Мы предлагаем вам обратиться к нам для правильного и грамотного подбора приточно-вытяжной системы с рекуперацией. Наши специалисты сделают расчет и предоставят все технические параметры выбранной установки, и вы достоверно сможете убедиться в эффективности работы системы вентиляции при заданных вами условиях.

Что такое рекуператор воздуха и зачем он нужен? | Вагин Андрей

Немаловажным фактором при отоплении и вентиляции помещений является возможность сэкономить электроэнергию, которая затрачивается в процессе работы оборудования. И в этом вопросе существенную пользу приносят специальные устройства, называемые рекуператорами воздуха. Весь принцип действия этого прибора выглядит следующим образом:

— охлажденный воздух, который поступает через устройство в холодное время года с улицы, обогревается теплым отработанным воздухом, который в это же время выходит из помещения. И, соответственно, в теплое время года горячий воздух, который поступает с улицы, охлаждается выходящим из помещения более прохладным воздухом. При этом, при поддержании в помещении постоянной температуры, происходит значительная экономия.

Рекуператор воздуха цена,  на который в значительной степени зависит от необходимых характеристик, на данный момент, считается одним их самых перспективных приборов в экономии энергетических затрат в области кондиционирования и вентиляции воздуха в помещениях.  

Существует несколько видов данного оборудования. Все они отличаются некоторыми конструктивными особенностями и производимыми характеристиками. Но любой вид рекуператоров позволяет в среднем сэкономить от тридцати до сорока процентов электроэнергии, а при температуре окружающей среди от -5 до +5 градусов Цельсия экономия может достигать целых семидесяти процентов! Именно этим и объясняется особая их популярность в странах с мягким климатом. Применение же рекуперирующих устройств в условиях холодной зимы осложняется рядом трудностей: на входе холодного воздуха в конструкцию необходимо устанавливать дополнительную ступень калорифера или устройства байпаса, через который во время периодической разморозки рекуператора будет отводиться приточный воздух. Также необходимо отметить, что принцип рекуперации может быть применен не только в приточно-вытяжной вентиляции, но и для постоянной сохранности тепловой энергии, сбрасываемой с отходами воды горячего водоснабжения.

А вот купить рекуператоры воздуха довольно просто. Главное заручиться предварительной консультацией опытных специалистов. Именно их помощь обеспечит соответствие выбранной модели требуемым техническим характеристикам при определенных условиях эксплуатации  и долгую, качественную работу устройства. 

comments powered by HyperComments

Немного про рекуператоры | ЛАВЕНТ

Сегодня совсем немного расскажу про рекуператоры. Сначала хотел написать большой пост, но многие знают о рекуператорах достаточно. Однако, что происходит с ними по прошествии некоторого времени не многие знают. С ними, конечно, в большинстве случаев ничего не происходит, но бывает всякое. И всё-таки немного расскажу, что представляют из себя рекуператоры и зачем они нужны. Но сразу скажу, что продажей рекуператоров мы не занимаемся и даже не планируем. Только наладкой и сервисным обслуживанием. 🙂 Прежде всего рекуператор — это теплообменник, который служит для передачи энергии от одной среды к другой.

Теплообменник позволяет сократить эксплуатационные затраты тепловой энергии зимой и на холод летом. Применительно к системам вентиляции и кондиционирования рекуператоры позволяют использовать тепловую энергию вытяжного воздуха для передачи её приточному воздуху зимой. И наоборот летом, когда в помещении прохладнее, чем на улице, вытяжной воздух может передавать часть своей энергии приточному, тем самым сокращая затраты на холод.

Видов рекуператоров достаточно много, но наиболее ходовые это пластинчатые (представлен на картинке выше), роторные (на картинке ниже) и водяные (как правило, гликолевые).

Не буду расписывать преимущества и недостатки каждого из них, скажу лишь, что реже применяются водяные. Связано это с тем, что присутствует вода (гликоль), значит необходима опрессовка, промывка, защита от заморозки, дополнительный насос. Этот тип рекуператоров применяют в основном тогда, когда по техзаданию нельзя смешивать вытяжной воздух с приточным. Из преимуществ это возможность разнести приточную и вытяжную установку на достаточное расстояние.

Пластинчатые рекуператоры также отвечают требованиям, когда отсутствует малейшая рециркуляция. Для меня лично это самый ходовой рекуператор. К тому же для самых малых приточно-вытяжных систем изготавливаются только пластинчатые рекуператоры. Раз уж начал скажу и про его недостатки. Обязательно должна присутствовать защита от наледи (оттайка). В некоторых случаях используются дополнительный байпас приточного воздуха в обход рекуператора, а это требует дополнительных заслонок с приводом. При оттайке, как правило, работает только вытяжная часть, тем самым не позволяя наледи закупорить всё и везде. 🙂

Но преимуществ больше. КПД такого рекуператора может доходить до 80%. Да и в обслуживании они не прихотливы. Раз в пять лет промыть в бесконтактной мойке (если габариты позволяют).

Чего не скажешь о роторных рекуператорах. Они также обладают высоким КПД, но при наладке и дальшейшей эксплуатации требуют некоторого внимания. 🙂 Из недостатков роторных рекуператоров отмечу частичный перенос вытяжного воздуха в приточный, то бишь присутствует банальная рециркуляция. Хотя и в небольшом количестве.

В большинстве случаев, роторные рекуператоры встречаются целиковые (намотанные на вал одной сплошной лентой) и секторные (в которых сектора собраны отдельно и скреплены между собой).
Сразу скажу, что работоспособность роторного рекуператора напрямую зависит от качества запуска и ввода его в эксплуатацию, а также от дальнейшего сервисного обслуживания.

Отмечу некоторые моменты, которым стоит уделить особое внимание.

1. Запускать роторные рекуператоры можно только при ОДНОВРЕМЕННОЙ работе приточного и вытяжного вентиляторов. При работе только одного из вентиляторов, возможен перекос рекуператора и выход его из строя (фото ниже). Пару витков ленты осталось на валу, остальные стоят на месте.

2. Ремни рекуператора должны быть натянуты и вращение должно совпадать с направлением на рекуператоре. В большинстве случаев в рекуператорах применяется самонатяжка, но в некоторых приходится натягивать дополнительно. Кроме того раз в год необходимо проверять натяжку ремня, т.к. в процессе работы ремни имеют свойство растягиваться.
Иногда удивляет работа эксплуатационного персонала, который не знает как можно натянуть ремни рекуператоров. Натяжка на каждом конкректном рекуператоре осуществляется по разному. Где-то необходимо натянуть пружину рамы двигателя, где-то подвинуть сам двигатель в пазах рамы, а где-то просто взять и укоротить ремень на пару делений. 🙂

3. Запускать рекуператоры только после проверки его хода вручную, и только с малых оборотов двигателя. За это отвечает частотный преобразователь и тут вся его польза пойдёт в дело. 🙂

4. При вводе в эксплуатацию роторного рекуператора необходимо проверить датчик защиты от наледи (или датчик заморозки, как его некоторые называют). Дело в том, что зимой, как бы нам этого не хотелось, от низких температур на корпусе рекуператора будет конденсироваться влага вытяжного воздуха и тут же замерзать от холода приточного воздуха. Снеговая шуба будет расти, как тесто на дрожжах, до тех пор, пока не упрётся в наш датчик защиты. После чего рекуператор должен снизить обороты и вытяжным воздухом «растопить» снеговую шубу. Затем рекуператор снова переходит в штатный режим работы.

Ну вот, я надеюсь, немного пролил свет на некоторые моменты про рекуператоры и вам эта информация пригодится при дальнейшей работе и эксплуатации. Ну, а если сами не справитесь, знайте верить никому нельзя — нам можно. 🙂

Небольшое видео за кадром. Нормальная работа большого рекуператора (с секторами) и выход из строя небольшого рекуператора (целиковый). 🙂

Андрей Л.

Рекуператоры воды и воздуха — что это такое

Сегодня никого не удивить рекуператорами воздуха для воздуховодов или вентиляционных систем. Применение технологии рекуперации воды только входит в моду.

Рекуперация воздуха

Это незамысловатое устройство уже стало привычной нормой для современных систем вентиляции. Использование рекуператоров для нагрева свежего воздуха во время переходного и отопительного сезонов снижает затраты на нагрев до 50% от суммарных затрат на отопление.

Принцип воздушной рекуперации заключается в следующем. В отопительный период выводимые из жилых или коммерческих помещений потоки теплого воздуха, прежде чем покинуть здание, отдают свое тепло поступающему внутрь здания воздуху при помощи такого специального устройства, как рекуператор.

Что такое рекуператор воды?

На нагревание воды в спортивных клубах, банях, бассейнах и других помещениях спортивно-оздоровительного назначения тратится около половины эксплуатационных затрат.

Экономия за счет рекуперации воды в жилых помещениях может достигать до 25% от суммарных затрат на отопление.

Водяной рекуператор — это обычный теплообменник, принцип работы которого весьма прост. Данный прибор имеет две полости, которые именуются теплоносителями. В первую полость попадает отработанная теплая вода, во вторую втекает холодная. Эти два потока воды встречаются, но не перемешиваются — их разделяет специальная стенка, изготовленная из материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Во время эксплуатации теплоносители имеют различную температуру. В результате этого происходит теплообмен — температуры теплоносителей стараются выровняться по величине и стать одинаковыми.

Видео – принцип работы рекуператоров для душа:

Классификация водяных рекуператоров

Рекуператоры тепла для ванн и душа можно классифицировать по следующим направлениям.

По типу монтажа:

1. устанавливаемые под поддон душевой кабины или под ванну;
2. встраиваемые в пол ванной комнаты;
3. встраиваемые под потолок предыдущего этажа;
4. монтируемые вертикально в трубопроводах предыдущего этажа;
5. содержащий в своей конструкции сифон либо установленный после него перед выбросом сточных вод в канализацию.

Поддон для душевой кабины со встроенным рекуператором HXtray

По возможности монтажа:

• на этапе капитального строительства;
• в момент кардинального ремонта санузла;
• в момент замены труб;
• в любое удобное вам свободное время.

Зачем покупать рекуператор тепла для ванной и душа?

Как понять, нужен Вам рекуператор тепла или нет? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо рассмотреть две позиции:

1. изучить цены на современные рекуператоры;
2. прикинуть, сколько времени эксплуатируется ванная (душевая кабина).

Прежде всего, в выигрыше останутся владельцы бизнеса, который связан с необходимостью дополнительного приема душа относительно большим количеством людей. Особенно, если используются электрические нагреватели холодной воды. В эту категорию смело можно включать спортивные залы. Чаще всего в таких заведениях нагрев воды осуществляется посредством электрической энергии.

Таким образом, прибыль утекает вместе с отработанной теплой водой, вызывая удивление владельца зала при оплате эксплуатационных затрат.

Слева прямая схема подключения рекуператоров тепла, справа через бойлер

Правильным решением станет установка рекуператора тепла для душа. Срок его окупаемости в коммерческой сфере подобной направленности составит полгода.

Если Вы живете в большой семье численностью от 5 до 6 человек, большинство из которых представительницы прекрасного пола и имеете больше одного санузла, тогда приобретение и установка рекуператора тепла — это для Вас. Оптимальным вариантом станет объединение слива от стиральной и посудомоечной машины, раковин и душа в один рекуператор. Тогда срок окупаемости вашей инвестиции составит от 3 до 4 лет.

Срок службы водяного рекуператора тепла

Если теплообменник проточной воды помещен в пространство, которое омывается сточными водами, то могут возникнуть проблемы в обслуживании. Наименее требовательными являются приборы, которые сделаны по принципу труба в трубе, т.е. когда прибор не меняет геометрические формы трубы перемещения сточных вод и ее диаметр.

Срок службы рекуператоров тепла для ванны и душа ограничивается сроком службы труб, используемых в приборе. Обычно комплектующие рекуператора изготавливаются из меди или нержавеющей стали. Таким образом срок работы может составить до 20 лет!

Такое решение вполне оправдывается при наличии свободных денежных средств и опять таки Вашем индивидуально горячем желании принимать душ настолько долго, насколько позволяет здравый смысл.

Эффективность рекуператоров воды

Температура подачи холодной воды на входе 7-10°С. На выходе должна быть вода с комфортной температурой 38-40° C, т.е. суммарно вода должна нагреваться на 30° С. Среднестатистический рекуператор может поднять температуру подачи холодной воды примерно на 15° С. Таким образом технология рекуперации тепла устройства позволяет сохранять 40-50% энергопотребления. Ниже приведены усредненные характеристики рекуператоров тепла.

Расход воды	Эффективность	Возвращенное тепло
5,8 л/м	32,5 %	4,0 кВт/ч
9,2 л/м	31,1 %	6,0 кВт/ч
12,5 л/м	28,5 %	7,5 кВт/ч

Заключение

Водяной рекуператор позволяет уменьшить затраты на подогрев холодной воды для ванной и душа почти в два раза. Срок службы составляет от 15 до 20 лет, а срок окупаемости — до 4 лет. Причем стоимость рекуператора относительно постоянна, а цены на электричество и тепло постоянно растут. Самое важное — для нагрева холодной воды не потребуется ни один Ватт электроэнергии.

что это такое, принципы работы рекуператоров

Вы задумывались о том, сколько тепловой энергии уходит вместе с удаляемым через обычную вытяжку в квартире или доме воздухом? А ведь система отопления работала для того, чтобы его нагреть, тратились дорогостоящие энергоресурсы. Практика показала, что около 30-40% общих тепловых потерь приходится именно на систему вентиляции. А ведь проблему можно частично решить за счет установки рекуператоров. 

Назначение и принцип действия

В общем понимании, бытовой рекуператор — приточно-вытяжная вентустановка с теплообменником, позволяющая подогреть подаваемый в помещение воздух за счет повышенной температуры отводимых из комнаты воздушных масс. При этом потоки между собой не перемешиваются, благодаря чему в квартиру или дом попадает свежий воздух, но с более комфортной температурой. А это способствует сокращению расходов на отопление, так как обновленный объем воздуха придется нагревать уже не на 15-20 условных градусов, а на 5-10.

В зависимости от конструкции рекуператоров коэффициент полезного действия составляет 50-90%, что обеспечивает высокую эффективность таких установок. При правильном подборе и профессиональном монтаже оборудования срок окупаемости сейчас не превышает 5 лет. Самый надежный востребованный рекуператор winzel expert ra1-50 p ,  он зарекомендовал себя на российском рынке с положительных сторон

Принцип действия установок довольно прост. Удаляемый воздух по собственному каналу поступает в рекуператор и отдает значительную часть тепловой энергии теплообменнику. По отдельному параллельному или перекрестному каналу в это же время проходит приточный воздух, который нагревается благодаря более высокой температуре стенок теплообменника.

Конструктивные особенности

В различных системах бытовой вентиляции применяют рекуперационные установки следующих классов:

• Пластинчатые рекуператоры — теплообменник выполнен из металлических, пластиковых, бумажных пластин, формирующих каналы, по которым проходит удаляемый и приточный воздух. Отличаются максимальной простотой обслуживания и более доступной стоимостью. Средний КПД установок достигает 60%. Обращаем внимание — для устройств с металлическими теплообменниками характерны обмерзания, вызванные конденсатом, выделяемым из влажного вытяжного воздуха. Проблему решают применением клапана-байпаса, при которым теплый воздух выводится, минуя теплообменник и растапливает лед. Но такой способ ведет к снижению КПД, более результативный вариант — гигроскопичные (бумажные) кассеты теплообменники.
• Роторные рекуператоры — наиболее производительные установки, у которых КПД может достигать 90%. Теплообменник выполнен в виде вращающегося ротора. При прохождении вентканала с исходящим воздухом материал нагревается и отдает тепловую энергию при переходе в приточный канал. Такие установки менее подвержены обмерзанию, интенсивность теплообмена может регулироваться изменением частоты вращения ротора. Более удобны в эксплуатации, но требуют профессионального технического обслуживания.

Рекуператоры для частного дома

Для частных квартир и домов все более востребованным становится вариант с бытовыми рекуператорами, не требующими подключения к центральной сети. Такая установка монтируется непосредственно в наружную стену, для удобства большинство моделей имеют телескопический удлиняемый корпус. Поэтому существует возможность монтажа в стены практически из любых материалов.

Рекуператоры для частного дома работают по следующему принципу:

• Основные конструктивные элементы — реверсивный вентилятор и керамический теплообменник.
• На первом этапе вентилятор работает на вытяжку. Удаляемый воздух нагревает керамический элемент.
• Вентилятор переключается в режим притока, и температура поступающего в помещение воздуха повышается за счет тепловой энергии, накопленной в керамике.
• Фазы работы в дальнейшем меняются через установленное автоматикой время. Если необходимо подогреть приточный воздух больше, устанавливают увеличенный период действия на вытяжку.

В отдельных установках реализована система автоматики, которая при понижении температуры приточного воздуха до 10-14 градусов переводит рекуператор в режим работы, при котором время вытяжки вдвое превосходит продолжительность притока. Это позволяет выровнять температуру. В обычном режиме время циклов приблизительно одинаковое. Рекомендуется оборудовать помещения парой подобных установок, работающих в противоположных режимах. В этом случае всегда один рекуператор для квартиры будет подавать в комнату свежий воздух, а второй обеспечивать вытяжку уже отработанного. Подобная маятниковая схема позволяет обеспечить эффективное проветривание даже больших по площади помещений.

Рекуператоры

— обзор | Темы ScienceDirect

6.5.3 Рекуператоры тепла

Рекуператоры тепла — это оборудование, которое позволяет утилизировать часть энергии кондиционированного воздуха внутри помещений, оборудованных системой механической вентиляции. Они состоят из теплообменника, который обеспечивает тепловой контакт отработанного воздуха внутри помещения с наружным воздухом для обновления. Зимой подогревают снаружи холодный воздух, а летом дают ему остыть; у них также есть фильтры, улучшающие качество воздуха.Таким образом, можно рекуперировать значительную часть энергии, используемой для нагрева или охлаждения воздуха в помещении, которая была бы полностью потеряна без рекуператора. Обычно они поставляются в виде коробок с некоторыми мундштуками, которые устанавливаются в системе вентиляции, включая вентиляторы для нагнетания и возврата, см. Рис. 6.25.

Рисунок 6.25. Внешний вид рекуператора тепла.

Рекуператоры бывают трех типов: с перекрестным потоком, , в котором горячий и холодный воздух циркулируют в перпендикулярных направлениях друг к другу, так что они пересекаются, с параллельным потоком и с роторным потоком , который имеет ротор с высокой теплоотдачей. инерция, которую вращает двигатель.

Технический кодекс устанавливает в своем Основном документе механическую или гибридную систему вентиляции жилых помещений. Следовательно, если вентиляция гибридного типа, размещение рекуператоров не может быть рассмотрено, так как приток не проходит через решетки и воздуховоды. Однако в третичном секторе, в тех местах, где воздушный поток, выбрасываемый наружу, превышает 0,5 м ³ / с, RITE требует наличия блоков рекуперации тепла.

Рассмотрим рекуператор тепла, в котором мы используем 0 и 1 для состояний всасываемого воздуха на входе и выходе рекуператора и 2 и 3 для состояний вытяжного воздуха также на входе и выходе рекуператора. Использование V˙ для объемного расхода воздуха, который вводится в здание, который, как мы предполагаем, совпадает с расходом вытяжного воздуха (рекуператор уравновешен), где ρ ₀ , ρ _i — плотности внешнего и внутреннего воздуха соответственно, и, учитывая, например, некоторые зимние условия, из баланса энергии можно записать уравнение

(6,85) V˙ϱi (h3 − h4) + W˙v = V ˙ρ0 (h2 − h0) + Q˙l

, где мощность вентиляторов W˙v используется для преодоления потерь напора, а Q˙l — тепловые потери, которые приблизительно можно считать незначительными.

Работа рекуператора характеризуется его эффективностью , ASHRAE 1993 [48], которая, как мы знаем, определяется как теплообменник по отношению к максимуму, который мог бы быть обменен. Учитывая, что коэффициент теплоемкости для двух воздушных потоков одинаков, эффективность рекуператора составляет

(6,86) ε = T1 − T0T2 − T0

Эффективность меняется от часа к часу, так как внешняя температура меняется, поэтому более привлекательно определить среднюю сезонную эффективность , которая составит

(6. 87) ε¯ = ∑i = 1HεihiH

, где h _i — количество часов, в которых эффективность составляет ε _i , а H — общее количество часов в период, например, нагрева. Обращаясь теперь к определению эффективности, если мы примем во внимание, что рекуператор является адиабатическим, поскольку уменьшение энтальпии вытяжного воздуха совпадает с увеличением энтальпии воздуха для обновления, то его энергоэффективность будет равна единице.Теперь мы также можем определить КПД, считая энергию воздуха в помещении единственно доступной, поскольку энергия в состоянии 3 является частью потерь, это

(6,88) η = V˙ρ0 (h2 − h0) V˙ρih3 + W˙v = 1 − V˙ρih4 + Q˙lV˙ρih3 + W˙v

Как и для эффективности, наиболее интересным значением является средняя сезонная эффективность , которая рассчитывается аналогичным образом.

С другой стороны, беря баланс эксергии в рекуператоре, мы имеем

(6,89) V˙ρi (b2 − b3) + W˙v = V˙ϱ0 (b1 − b0) + I˙rec

, где термин I˙rec охватывает эксергию, связанную с потерями тепла и внутренними эксергетическими деструкциями из-за термической и механической необратимости. Фактически, поскольку эксергия воздуха в состоянии 3 окончательно разрушается, ее необходимо включить в термин необратимости, а поскольку состояние 0 — это окружающий воздух, баланс эксергии дает

(6.90) V˙ρ2b2 + W˙v = V ˙ρ0b1 + I˙T, rec

с эксергетической эффективностью оборудования

(6,91) φ = V˙ρ0b1V˙ρ2b2 + W˙v = 1 − I˙T, recV˙ρ2b2 + W˙v

Таким же образом, что касается эффективности и энергоэффективности, мы рассчитаем средней сезонной эксергетической эффективности рекуператора.

Рекуператор — обзор | Темы ScienceDirect

6.4 Рекуператор

Добавление рекуператора в цикл позволяет повысить эффективность, снизить рабочее давление и упростить приемник. Рекуператор используется для предварительного нагрева воздуха, поступающего в солнечный ресивер, путем отбора тепла из отработанного воздуха турбины (см. Рис. 6.1). Теплообменники должны быть эффективными, безопасными, экономичными, простыми и удобными [36]. Для цикла часто бывает выгодно иметь большой рекуператор; однако рекуператор должен быть практичным. При проектировании теплообменника следует учитывать теплопередачу и потери давления, а также оптимизацию стоимости, веса и размера [37]. Рекуператор должен иметь высокую эффективность, компактность, срок службы 40 000 часов без обслуживания и низкие потери давления (<5%) [29]. Эти критерии переводятся в рекуператор первичной поверхности из тонкой фольги, в которой проточные каналы формируются с штамповкой, складыванием и сваркой боковых краев в автоматическом режиме [29,38,39]. В солнечных установках компактный противоточный рекуператор [18,40,41] с несколькими каналами потока часто проектируется как неотъемлемая часть микротурбины.При использовании нескольких проточных каналов необратимость теплообменника может быть уменьшена за счет замедления жидкости, проходящей через теплообменник [18].

Рассматривается противоточный пластинчатый рекуператор, показанный на рис. 6.4 [22]. Показаны каналы длиной L _reg и соотношением сторон a / b . Эффективность рекуператора моделируется с использованием обновленного метода ε-NTU (эффективность — количество единиц передачи) [42]. Этот метод учитывает потери тепла в окружающую среду при расчете эффективности рекуператора, поскольку рекуператор работает при очень высокой средней температуре. Согласно исх. [42], эффективность горячей и холодной стороны может быть рассчитана по формуле. (6.14) и уравнение. (6.15) и приведенные ниже уравнения.

Рисунок 6.4. Геометрия рекуператора [20–22].

(6,14) εh = {1 − ΘX = 1, Crh <1Crh (1 − ΘX = 1), Crh> 1}

(6,15) εc = {1 − ΘX = 0Crh, Crh <11 − ΘX = 0 , Crh> 1}

(6.16) ΘX = 0 = (NTUh (χc + χh) + Crh − 1Crh) (Crh − 1) + (χh + Crhχc) (1 − eNTUh (Crh − 1)) (Crh − 1) (eNTUh (Crh − 1 ) −1Crh)

(6,17) ΘX = 1 = NTUh (χc + χh) + (ΘX = 0−1) Crh + 1

(6,18) Crh = m˙hcp0, hm˙ccp0, c

(6,19 ) NTUh = UAm˙hcp0, h

(6.20) χh = Q˙loss, hUA (Th, in-Tc, in)

(6.21) χc = Q˙loss, cUA (Th, in-Tc, in)

Скорость потери тепла с горячей и холодной стороны рекуператора рассчитывается по формуле. (6.22) и уравнение. (6.23) и следующие уравнения.

(6.22) Q˙loss, h = Q˙loss, top, hn + Q˙loss, side, h

(6.23) Q˙loss, c = Q˙loss, снизу, cn + Q˙loss, сбоку, c

(6.24) Q˙loss, вверху, h = (T9 + T10) / 2 − T∞1 / hhaL + tins / kinsaL + 1 / houtaL

(6.25) Q˙loss, side, h = (T9 + T10) / 2 − T∞1 / hhbL + tins / kinsbL + 1 / houtbL

(6.26) Q˙loss, снизу, c = (T3 + T4) / 2 − T∞1 / hcaL + tins / kinsaL + 1 / houtaL

(6.27) Q˙loss, сбоку, c = (T3 + T4) / 2 − T∞1 / hcbL + tins / kinsbL + 1 / houtbL

Определение рекуператора Merriam-Webster

re · cu · per · a · tor | \ -ˌRātə (r) \

2 также множественное число рекуператоров \ ⸗ˌ⸗Pərəˈtōr (ˌ) ēz \ : Судья в Древнем Риме, первоначально назначенный для слушания дел, связанных с иностранцами.

4 : Устройство для возврата ружья в боевое положение после отдачи.

Завод Инжиниринг | Улавливание тепла из печи

Технологические печи, работающие на природном газе, широко используются в промышленности, особенно в металлургии, термообработке, производстве стекла и керамики. Даже при нынешних привлекательных тарифах на природный газ в качестве промышленного топлива имеет смысл утилизировать как можно больше отработанного тепла из печи и использовать его в полезных целях.

Источники тепловых потерь

При любой работе печи тепло теряется от кожуха печи, от нагретого продукта, покидающего зону обработки, от конвейерного или толкающего оборудования, от чрезмерной тяги и от открытых дверей или других точек доступа. Но самый большой и наиболее концентрированный тип потерь тепла происходит из выхлопных газов печи, некоторые с температурами 1000 ° F или выше.К счастью, это, как правило, наиболее практичное тепло для рекуперации и повторного использования.

Два типа систем рекуперации тепла, которые обычно используются в промышленных печах, — это рекуператоры и регенераторы. По данным Министерства энергетики США, рекуператор является наиболее широко используемым устройством для рекуперации тепла. Рекуператор — это газовый теплообменник, установленный на выхлопе печи, который предварительно нагревает поступающий воздух для горения.

Рекуператор Модернизация

При относительно чистом выхлопе сгорания природного газа эти теплообменные поверхности могут даже иметь ребра или углубления для захвата максимального количества тепла.Хотя выхлопные газы сами по себе чистые, в процессе нагрева могут образовываться коррозионные или твердые побочные продукты, которые могут повредить или засорить высокоэффективный теплообменник, например, с ребрами. Убедитесь, что конструкция рекуператора учитывает особенности работы вашей печи.

Технология доступна

Джон Сульцбау — технический директор компании Hauck Manufacturing Company, Ливан, Пенсильвания. Компания Hauck производит оборудование для сжигания печей, включая рекуперативные горелки, и предлагает индивидуальные инженерные услуги пользователям промышленных печей.Сульцбо указывает, что текущие привлекательные цены на природный газ из внутренних источников поощряют использование газовых печей, но в некоторых случаях могут обеспечить более длительную окупаемость при модернизации рекуперации. Тем не менее, он также указывает, что для операторов, имеющих разрешения на выбросы на объекте, записанные в фунтах / млн БТЕ, рекуперация позволяет использовать большую мощность печи и, следовательно, повысить производительность.

Hauck предлагает ряд типов горелок для промышленных печей, в том числе самовосстанавливающуюся горелку Ecomax с прямым нагревом для высокотемпературных печей на рынке Северной Америки.Компания также оказывает помощь клиентам, желающим добавить рекуперацию в существующую систему горелок.

Он отмечает, что элементы, которые следует учитывать, включают существующую конструкцию горелки для определения открытых металлических частей и изоляции, которые, возможно, придется модернизировать, чтобы обеспечить более высокие температуры воздуха для горения и температуры пламени. Возможно, потребуется увеличить размер трубопровода подачи воздуха или изменить его конструкцию, чтобы обеспечить более высокое давление воздуха. Сульцбау добавляет: «Нам также необходимо рассмотреть соотношение воздух-топливо, которое потребует корректировки. ”

На вопрос, можно ли приспособить существующие автоматы горения к добавлению рекуперации, Сульцбо поясняет: «Это зависит от типа используемого метода управления. Технологии старого типа, использующие релейную логику, не могут быть легко адаптированы. Если используется электронное управление, например, с использованием управления массовым расходом, его легче адаптировать с помощью изменений программирования программируемого логического контроллера (ПЛК). «

Firebridge, Inc — это инженерно-строительная компания с головным офисом в Берлингтоне, Онтарио, имеющая большой опыт в области проектирования промышленных печей.Расс Чепмен из этой фирмы отмечает, что в рекуператорах дымовых газов обычно ограничиваются температурой дымовых газов около 1800 ° F. Его компания работает над проектами, которые позволят системам работать при температурах до 2200 ° F, но на данный момент ограничение все еще остается в силе.

Eclipse, Inc. — давний лидер в области технологии горелок для промышленных печей. По словам Джима Робертса из Eclipse, в последние годы важным усовершенствованием в области рекуперации тепла печи является разработка самовосстанавливающихся горелок, таких как конструкция Eclipse ThermaJet.Он говорит: «Это кульминация 20 лет разработки на рынке горелок, которые не только выбрасывают горячий поток газов, но и отводят отработавшие газы обратно через горелку для рекуперации тепла, обычно теряемого в дымоходе».

Регенераторы: другой подход

Еще одним потенциальным инструментом для утилизации значительного количества тепловой энергии от выхлопных газов печи является регенератор. Хотя регенераторы используются реже, чем рекуператоры, они по-прежнему широко используются в высокотемпературных печах, таких как печи для повторного нагрева стекла и стали.В регенераторе используются два или более резервуара или секций резервуара, содержащих матрицу с высокой теплопроводностью. Матрицы могут быть керамическими или металлическими. Выхлопные газы проходят через матрицу, отдавая большую часть тепла перед выпуском.

После нагрева матрицы поток механически направляется в другую секцию или емкость, и поступающий воздух для горения втягивается через горячую секцию и нагревается. Регенератор чередует горячий и холодный потоки, поэтому рекуперация тепла происходит непрерывно.Преимущество регенератора перед рекуператором состоит в том, что он представляет собой гораздо большую поверхность теплообмена для потока горячих выхлопных газов.

Недостатком является то, что теплосодержание поступающего воздуха имеет некоторые вариации, что затрудняет точное регулирование горения. Это можно уменьшить за счет сокращения продолжительности цикла или использования нескольких сосудов на разных этапах охлаждения. Еще одно соображение заключается в том, что некоторые выхлопные продукты неизбежно остаются в емкости, чтобы объединиться с поступающим воздухом для горения.

В будущее

По-прежнему существует довольно много заводов с большим потенциалом снижения энергопотребления, и уровень их принятия неравномерен. Расс Чапман из Firebridge отмечает, что более крупные компании начинают сравнивать свои крупные предприятия друг с другом и с конкурентами с точки зрения устойчивости предприятий. Однако он считает, что упор на краткосрочную прибыльность иногда означает отсутствие стимулов для долгосрочных проектов по энергосбережению.

В качестве примера он приводит производителя автомобилей Уровня 2, у которого есть завод с ежемесячным счетом за электроэнергию в размере 200 000 долларов в месяц. Он считает, что эта компания может снизить этот счет на 25%. Тем не менее, за последние три года на заводе переходит третий управляющий, и никаких действий по его усовершенствованию не предпринимается. Ясно, что экономии энергии не всегда достаточно.

Ориентация на глобальную конкуренцию

Чепмен отмечает, что выплавка в горнодобывающей промышленности является примером того, как отрасль начинает двигаться в этом направлении.«Это потому, что они конкурируют во всем мире и сравнивают ключевые показатели эффективности, прилагая усилия, чтобы соответствовать».

На вопрос, может ли эффективная рекуперация тепла снизить выбросы парниковых газов от промышленных печей, Чепмен отвечает: «Совершенно верно! Снижение энергии равняется сокращению выбросов. Единственный ингибитор накипи ». Он объясняет: «Стоимость модернизации небольших печей непропорционально выше, чем стоимость модернизации, скажем, 45 MMBtu / час или больше, поэтому экономическое обоснование сделать труднее.”

На шаг

Безусловно, стратегия рекуперации тепла имеет огромный потенциал для снижения энергозатрат и выбросов завода.

Джим Робертс из Eclipse отмечает: «Иногда стоимость выглядит ошеломляющей, но помните, что у большинства печей очень активный график работы, поэтому окупаемость даже при низких затратах на газ может быть очень быстрой. Даже если окупаемость составит от двух до трех лет, долгосрочная экономия того стоит ».

Подробнее:

Блум Инжиниринг

Программа промышленных технологий Министерства энергетики США

Eclipse, Inc.

Центр энергетических решений Информация о рекуперации тепла печи

Firebridge Inc.

Производство Hauck

Рекуператор — теплообменник

Теплообмен:

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепломассообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
3. Министерство энергетики, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости США. Справочник по основам DOE, том 2 из 3, май 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. В. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. W.S.C. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Clarendon Press; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Аддисон-Уэсли Паб. Co; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерного реактора, 1988.
8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США.Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.
9. Пол Ройсс, нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, исправленное издание (1989 г.), 1989 г., ISBN: 0-894-48033-2.
2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
4. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

Три различных конфигурации рекуператоров.

Контекст 1

… воздействие на окружающую среду в результате выброса загрязняющих веществ зависит от состава и объема каждого выброса. Однако любое действие, ведущее к повышению эффективности использования энергии, независимо от того, достигается ли оно за счет рекуперации отработанного тепла или общих мер по сбережению, может рассматриваться как альтернатива борьбе с загрязнением; так как эти действия приведут к снижению расхода топлива и, как правило, уменьшат количество сбрасываемых загрязняющих веществ.В общем, методы рекуперации тепла в промышленности включают: использование отработанного тепла для предварительного нагрева питательной воды котла или предварительного нагрева воздуха для горения, использование отработанного тепла для предварительного нагрева нагрузки, поступающей в печи, например, предварительный нагрев партии в печи. стекловаренные печи, вырабатывающие механическую или электрическую энергию и использующие отработанное тепло в тепловом насосе для отопления или охлаждения. Обычно существует четыре широко используемых метода: в этом методе прямой нагрев будет контактировать с поступающим холодным материалом или воздухом, и, поскольку тепло будет передаваться от более высокой к более низкой температуре, материал или воздух для горения будут предварительно нагреты.Результатом будет более высокая эффективность печи, бойлера или подогревателя. Кроме того, энергия, которая уйдет с окончательным выхлопом, будет намного ниже из-за более низких температур выхлопных газов. Это один из наиболее эффективных способов повторного использования отработанного тепла. Рекуператор показан на рисунке 2. Рекуператор — это противоточный рекуператор энергии, расположенный в потоке выхлопных газов. Рекуператор представляет собой теплообменник газ-газ, и теплообмен происходит между дымовыми газами и воздухом через металлические или керамические стенки. Воздух для горения, который необходимо предварительно нагреть, проходят по воздуховоду или трубкам. Другая сторона содержит поток отходящего тепла. Рекуператоры часто используются вместе с горелочной частью a, чтобы повысить общую эффективность рекуператора. Рекуперация отработанного тепла дымовых газов показана на рисунке 2. Рекуператоры бывают трех различных основных конфигураций. На рисунке 3 показаны эти три конфигурации. В основном это аккумуляторные батареи для тепла. Регенератор — это изолированный контейнер, заполненный металлическими или керамическими формами, который может поглощать и накапливать относительно большое количество тепловой энергии.Во время рабочего цикла стационарные и роторные регенераторы являются альтернативой рекуператорам. Использование фиксированных и вращающихся регенераторов становится все более распространенным в Соединенных Штатах. Однако из-за более высокой стоимости роторные регенераторы не были коммерциализированы в промышленности США. Использование рекуператоров и регенераторов — наиболее распространенные методы в стекольной промышленности (и доменных печах), но они не были коммерциализированы в цементной промышленности США [11, 12]. Котел-утилизатор — один из наиболее распространенных методов утилизации тепла в цементной промышленности США.Как показано на Рисунке 5, котел-утилизатор представляет собой трубчатый котел, в котором для выработки пара используются выхлопные газы средней и высокой температуры. Он похож на обычный котел, но вместо горелки он производит пар, отбирая энергию из потока отработанного горячего газа. Их производительность может варьироваться от 30 до 3000 м 3 / мин. Поступление газа, произведенный пар может быть использован для обогрева или выработки электроэнергии. Использование котла-утилизатора для рекуперации части тепла выхлопных газов является вариантом для предприятий, которым требуется источник пара или горячей воды.Котлы-утилизаторы могут быть решением для предприятий, которым требуется дополнительная паропроизводительность. Есть несколько факторов, которые влияют на выполнимость систем WHR. Характеризуя источники отработанного тепла и тепловой поток, мы можем оценить осуществимость этих систем. Эти факторы также позволят проанализировать качество и эффективность системы, а также помогут лучше понять возможности и ограничения дизайна. Здесь задействовано несколько факторов, таких как …

Контекст 2

… это три различные основные конфигурации рекуператоров. На рис. 3 показаны эти три …

Анализ методом конечных элементов напряжения на перекрестно-волнистом рекуператоре первичной поверхности на основе модели термоструктурной связи

Для изучения напряжения, деформации и деформации рекуператора термоструктурная Создана связная модель конечно-элементного анализа рекуператора первичной поверхности с перекрестно-волнистой поверхностью газовой микротурбины. Напряжение рекуператора первичной поверхности с поперечной волной после работы в проектных условиях было проанализировано методом конечных элементов.Была проверена надежность материала, выбранного для рекуператора, и проанализировано влияние перепада давлений и температуры газа на входе на напряжение и смещение рекуператора. Результаты исследования показывают, что максимальное напряжение и деформация на стороне выхода газа из рекуператора выше, чем максимальное напряжение и деформация на стороне входа газа, когда учитывается только давление, и результат противоположен, когда учитываются давление и термическое напряжение. . Воздушный канал рекуператора деформируется в сторону газового канала, воздушный канал становится больше, а газовый канал сжимается.С увеличением перепада давлений между стороной воздуха и стороной газа максимальное напряжение в канале рекуператора также увеличивается. Когда степень сжатия увеличивается до 8,4, достигается предел прочности материала теплообменных ребер. Когда температуры газа и воздуха на выходе остаются неизменными, а тепловое соотношение уменьшается, по мере увеличения температуры газа на входе увеличивается максимальное напряжение. На каждые 50 К повышения температуры газа на входе максимальное напряжение рекуператора увеличивается примерно в 2 раза.3 МПа. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании и оптимизации рекуператора.

1. Введение

Микротурбина — это двигатель нового типа. В последние годы он быстро развился в области распределенных систем генерации / энергетики. Внедрение эффективных и компактных теплообменников — один из ключей к их успешному применению. Основываясь на компактности газовой турбины, разработчик должен спроектировать компактный рекуператор с наименьшим объемом и массой, наименьшей стоимостью и легко поддающимся автоматизации массового производства.На рисунке 1 показана принципиальная схема микротурбины с рекуператором, которая в основном состоит из центробежного компрессора, центростремительной турбины, камеры сгорания и рекуператора. После того, как воздух сжимается компрессором, он поступает в рекуператор, повышает температуру, затем входит в камеру сгорания, смешивается с топливом и сгорает, поступает в турбину, выпускается в турбину и выпускает дымовой газ с более высокой температурой, а затем поступает в рекуператор. Он используется для нагрева холодного воздуха от компрессора для дальнейшего повышения эффективности системы. Следовательно, роль рекуператора заключается в использовании отходящего тепла в выхлопе газовой турбины для нагрева сжатого воздуха с целью экономии части топлива, так что температура выхлопных газов снижается для рекуперации отходящего тепла, тем самым повышая эффективность всей системы. машина.

Для экономии топлива и повышения эффективности цикла газовой турбины рекуператор используется для подогрева воздуха, поступающего в систему сгорания газовой турбины, путем поглощения тепла выхлопных газов в цикле рекуперации.Это увеличивает КПД цикла на 10% и даже больше за счет использования цикла с рекуперацией. Рекуператор, как ключевая часть цикла рекуперации, играет важную роль в повышении эффективности газовой турбины. Это должен быть своего рода рекуператор, который имеет небольшой объем, легкий вес, высокую эффективность рекуперации и высокую надежность для использования в газовой микротурбине. Исследования показывают, что рекуператор с поперечно-волнистой первичной поверхностью (CWPSR) может удовлетворить эти требования, поэтому он является предпочтительной конструкцией рекуператора микротурбины.

При условии толщины полустенки и многопериодных граничных условий Xi et al. В [1] была создана трехмерная модель теплопередачи муфты «жидкость-твердое тело», учитывающая взаимодействие между высокотемпературным горячим газом и сжатым холодным воздухом, и предсказан поток и теплоперенос в канале поперечной волны. Путем сравнения теплопередачи и потери давления пяти конфигураций выявлен закон действия геометрических параметров.

Cai et al. [2] представила вычислительную модель теплопередачи и падения давления, установленную для оптимизации конструкции рекуператора первичной поверхности с поперечно-волнистой поверхностью (CWPSR) с эвольвентным профилем в микротурбине.Метод генетического алгоритма применяется для решения задачи оптимизации кольцевого рекуператора CWPS с несколькими проектными переменными.

Wu et al. [3] провели численное моделирование для исследования течения и теплообмена в канале первичной поверхности КС. Каналы первичной поверхности CW настроены в трехмерной модели численного моделирования для различных конфигураций и создания сетки. Затем в этих моделях моделируются поток и теплопередача, когда число Рейнольдса низкое (Re = 50 ~ 600), а для границы используется периодическое граничное условие.Численное исследование характеристик потока жидкости и теплопередачи для двух различных конфигураций показывает, что среднее число Нуссельта увеличивается с увеличением числа Рейнольдса, в то время как коэффициент трения уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. Прямоугольное поперечное сечение обладает лучшими характеристиками среди двух конфигураций.

Ma et al. [4] провели эксперименты по сублимации нафталина для поперечно-волнистых каналов в аэродинамической трубе. Результаты экспериментов показывают, что входная область мало влияет на усредненный за единицу коэффициент теплопередачи для целых поперечно-волнистых каналов.Получены корреляции числа Нуссельта и коэффициента трения в поперечно-волнистом канале. На основе правил подобия пять поперечно-волнистых каналов с аналогичной структурой, но с разными эквивалентными диаметрами, далее исследуются с помощью численного моделирования. Численные результаты показывают, что поперечно-волнистые каналы с аналогичной структурой, но с разными эквивалентными диаметрами имеют схожие теплогидравлические характеристики в исследованном диапазоне чисел Рейнольдса.

Maghsoudi et al. [5] направлена ​​на выполнение всестороннего термоэкономического анализа, оптимизации и ранжирования пластинчато-ребристых рекуператоров с поперечным и противотоком, использующих прямоугольные, треугольные, смещенные полосы и жалюзийные ребра.Анализ в основном проводится для двух конструкций рекуператоров: (i) конфигурации ребер на горячей и холодной сторонах одинаковы; (ii) ребра на горячей и холодной сторонах различаются по конфигурации. Принимая во внимание эффективные практические ограничения оптимизации и параметры конструкции, используется генетический алгоритм недоминируемой сортировки (NSGA-II), чтобы одновременно максимизировать эффективность рекуператора и минимизировать его общую стоимость. Представлены оптимальные по Парето фронты для определения желательных конструкций рекуператоров, удовлетворяющих ограничениям. После этого для точного и надежного ранжирования оптимальных конструкций на основе важных факторов, включая эффективность рекуператора, общую стоимость, объем, массу и перепад давления, используется модель анализа охвата данных (DEA).

Xiao et al. [6] призван дать исчерпывающее представление о рекуператорах, охватывая фундаментальные принципы (типы, выбор материала и производство), рабочие характеристики (теплопередача и потеря давления), методы оптимизации, а также горячие точки и предложения для исследований.Выявлено, что рекуператор первичной поверхности предшествует пластинчато-ребристым и трубчатым. Керамические рекуператоры превосходят металлические рекуператоры с точки зрения механических и коррозионных свойств при высоких температурах, и ожидается, что общий КПД достигнет 40%. Характеристики теплопередачи и перепада давления имеют решающее значение для проектирования желаемого рекуператора, и необходимы дополнительные экспериментальные исследования и моделирование для получения точных эмпирических корреляций для оптимизации конфигураций поверхностей теплопередачи с высокими отношениями числа Нуссельта к коэффициенту трения. Обобщены и обсуждены методы оптимизации с учетом сложных соотношений между потерями давления, эффективностью теплопередачи, компактностью и стоимостью, и отмечено, что методы многокритериальной оптимизации заслуживают внимания. Как правило, металлический экономичный рекуператор с первичной поверхностью с высокой эффективностью и низким перепадом давления в настоящее время является оптимальным вариантом для газовой микротурбины с КПД, близким к 30%, в то время как керамический рекуператор предлагается для газовой микротурбины с высоким КПД (напримерг., 40%).

Распределенное газотурбинное устройство для выработки электроэнергии отличается простотой и гибкостью. Он может не только обеспечивать разные уровни мощности, но также обеспечивать хорошее аварийное оборудование для выработки электроэнергии. За счет утилизации отработанного тепла газа можно еще больше повысить коэффициент использования топлива, а его совокупная выгода не ниже или даже выше, чем потребление электроэнергии в единой сети [7]. Появление микротурбины обеспечивает безопасную и надежную мощность и энергию для децентрализации офиса и миниатюризации производства, чтобы избежать дефектов единой энергосистемы и удовлетворить потребности углубляющейся реформы электроэнергетики.Некоторые называют это иллюзией власти 21 века, и у этого есть широкие рыночные перспективы.

Чтобы повысить КПД газовой микротурбины до 30%, необходимо использовать цикл регенерации. Рекуператор отличается высокой эффективностью теплопередачи, низкими потерями давления, небольшими размерами и малым весом. При этом он также должен обладать высокой эксплуатационной надежностью и долговечностью. В рабочей среде с высокой температурой и высоким давлением в канале рекуператора будут возникать большие напряжения и деформации, а канал для газа будет деформирован, что повлияет на поток воздуха и даже приведет к разрыву листа теплообменника и отказ от рекуператора.Следовательно, необходимо проанализировать напряжения, деформации и деформации рекуператора.

2. Конечноэлементный анализ напряжений, деформаций и деформаций микротурбинного рекуператора [8–10]

2.1. Физическая модель и граничные условия

Рекуператор состоит из нескольких теплообменных блоков, каждый из которых включает теплообменную пластину на поперечно-волнистой первичной поверхности, сваренную вместе для образования воздушного канала, между которым находится газовый канал, как показано на рисунке. на рисунке 2.Форма каждого поперечного сечения элемента одинакова, а каналы для воздуха и газа расположены попеременно. Таким образом, двумерная модель может быть создана для расчета напряжения и деформации [11].

Материал теплообменника — 0Cr17Ni12Mo2. Геометрические параметры: шаг P = 1,8 мм, высота H = 1,8 мм, диаметр газового канала W _газ = 1,1 мм, диаметр воздушного канала W _воздух = 0.7 мм, толщина стенки 0,1 мм.

Некоторые предположения сделаны следующим образом: (1) Поле потока внутри рекуператора устойчиво; то есть температура рекуператора не меняется со временем. На практике, поскольку рекуператор работает при высокой температуре в течение длительного периода времени, он является долговременной рабочей частью, поэтому температура рекуператора будет колебаться, когда он работает. (2) Термическое напряжение не влияет на ползучесть. Фактически, когда рекуператор работает при высокой температуре в течение длительного времени, тепловое напряжение, создаваемое нагревом, будет продолжать уменьшаться в процессе ползучести.Когда ползучесть достигает стабильной стадии, термическое напряжение приближается к нулю.

Газовый и воздушный каналы рекуператора имеют противоточное расположение. По результатам моделирования нашей группы [12], давление воздуха на входе в рекуператор составляет 382428 Па, температура воздуха на входе — 463 К, давление воздуха на выходе — 374779 Па, температура воздуха на выходе — 873 К, температура на входе газа — давление рекуператора 105547 Па, температура газа на входе 928 K, давление газа на выходе 101325 Па, температура газа на выходе 529 K. Поскольку рекуператор работает при высокой температуре в течение длительного времени и является долговременным рабочим компонентом, колебания температуры во время работы рекуператора не учитываются в расчетах, а поле потока внутри рекуператора рассматривается как установившееся состояние; то есть температура рекуператора не меняется со временем.

Периодические граничные условия применяются к левой и правой секциям во время расчета. Модель конечных элементов и ограничивающие нагрузки показаны на рисунке 2.

2.2. Математическая модель [13]

Проблема теплового напряжения на самом деле является проблемой связи между двумя физическими полями тепла и напряжения. Существует два аналитических метода: прямой и косвенный. Прямой метод относится к прямому использованию связанных элементов со степенями свободы температуры и смещения. Прямой метод означает, что результаты термического анализа и анализа структурных напряжений получены с использованием соединительного элемента с температурой и степенями свободы смещения. Косвенный принцип относится к выполнению сначала термического анализа, затем применения расчетной температуры узла в качестве температурной нагрузки к анализу структурных напряжений и получения результатов анализа напряжений.

Прямой метод и непрямой метод имеют свои достоинства и недостатки. Что касается прямого метода, он имеет два преимущества: (1) он использует один тип элемента для решения двух физических задач и может обеспечить реальную связь между тепловыми проблемами и структурными явлениями; (2) поскольку взаимодействие связанных полей сильно нелинейно, прямой метод является предпочтительным и лучшим методом, когда формула связи используется для одного решения.Однако у него также есть некоторые недостатки: (1) анализ прямой связи обычно нелинейный, потому что состояние равновесия должно соответствовать нескольким критериям; (2) чем больше степеней свободы в каждом узле, тем больше матричное уравнение, тем больше вычислительные затраты и тем больше времени требуется. У косвенного метода есть три преимущества: (1) он может использовать все функции термического анализа и структурного анализа и не требует специального типа ячейки, а также более эффективен, чем прямое связывание; (2) в практических задачах этот подход более удобен, чем прямая связь, потому что анализ использует один элемент поля и не требует многократных итераций; (3) для случаев связывания, которые не являются сильно нелинейными, косвенный метод более эффективен и гибок, поскольку два анализа могут выполняться независимо друг от друга. Кроме того, косвенный метод также имеет недостатки. То есть этапы косвенного метода более сложны, чем этапы прямого метода. В этом исследовании для повышения эффективности и экономии времени расчетов принят косвенный метод.

2.2.1. Уравнение теплопроводности сердечника рекуператора

Поскольку рекуператор является частью длительной эксплуатации (расчетное время работы составляет 40000 ч), теплопередача быстро достигает стабильного состояния во время работы, которое может быть решено как установившееся состояние. государственная проблема.Дифференциальное уравнение теплопроводности:

Конвективные граничные условия выполнены:

Адиабатические граничные условия выполнены:

В приведенной выше формуле — температура стенки, К; — температура жидкости, К; — теплопроводность материала, Вт / м · К.

2.2.2. Термоупругая механика Уравнение плоского напряжения

Для задачи термоупругого плоского напряжения в этой точке уравнения равновесия, определяющие уравнения и уравнения координации деформации могут быть упрощены следующим образом: (1) Уравнение баланса выглядит следующим образом: (2) Материальное уравнение выглядит следующим образом: (3) Уравнение координации деформации выглядит следующим образом: где

Статические граничные условия также упрощаются до

В соответствии с вышеупомянутыми уравнениями и в сочетании с граничными условиями смещения можно получить смещение и , и тогда решение напряжений можно получить, подставив их в (5).

2.3. Grid Division

Как правило, в анализе методом конечных элементов существует несколько типов сеток, таких как треугольная сетка, четырехугольная сетка и шестигранная сетка. Треугольная и четырехугольная сетки используются для 2D-модели, а шестигранная сетка используется для 3D-модели. Точность расчета четырехугольной сетки выше, чем треугольной, поэтому рекомендуется четырехугольная сетка. В этом исследовании вычислительная модель является двумерной. Поэтому принята четырехугольная сетка с 9444 ячейками и 10317 узлами.Для проверки независимости сетки используются два набора сеток. Сетка 1 состоит из 5490 элементов и 5997 узлов, а максимальное напряжение составляет 78,9 МПа. Максимальное напряжение составляет 78,2 МПа при 9444 элементах и ​​19493 узлах в сетке 2. Погрешность напряжения двух наборов сеток составляет менее 0,89%. Сетка 2 выбрана в качестве расчетной сетки.

2.4. Дискретность

Уравнения с частными производными (PDE) являются основой математического моделирования для физических и инженерных задач. Чтобы проанализировать PDE реальной системы до приемлемого уровня, необходима дискретизация.При решении инженерных задач метод конечных элементов (МКЭ) является одним из наиболее часто используемых методов дискретизации, который может использоваться для вычисления приближенного значения реального решения дифференциальных уравнений в частных производных. Однако для дискретизации можно использовать и другие методы, например, методы без сетки и изогеометрический анализ (IGA), основная идея которых состоит в приближении решения уравнения в частных производных с использованием функций с желаемыми свойствами. Samaniego et al. [14] изучали глубокие нейронные сети (DNN) как альтернативу приближениям и обнаружили, что они дают хорошие результаты в таких областях, как визуальное распознавание.Анитеску и др. [15] предложил метод искусственной нейронной сети и адаптивную стратегию согласования для решения уравнений в частных производных (PDE). Этот метод использует только разбросанные наборы точек в обучающих и оценочных наборах и полностью не содержит сетки. Это может повысить надежность аппроксимации нейронной сети и сэкономить много вычислительных ресурсов, особенно когда решение не является гладким.

3. Результаты расчетов и анализ

3.1. Сравнение и анализ напряжений, деформаций и деформаций между входом и выходом в канале рекуператора без учета теплового напряжения

На рисунке 3 показано распределение напряжения на стороне входа воздуха и выхода газа, когда термическое напряжение не учитывается, но измеряется давление. в учетную запись.Максимальное напряжение 60,8 МПа. На рис. 4 показано распределение напряжений на стороне выхода воздуха и входа газа с максимальным напряжением 58,3 МПа. На рис. 5 показано распределение деформации со стороны входа воздуха и выхода газа, максимальная деформация которых составляет 0,292e-3. На рис. 6 показано распределение поперечной деформации выпускного отверстия для воздуха и впускного отверстия для газа, максимальная деформация которых составляет 0,279e-3; На рис. 7 показано распределение деформации на стороне входа воздуха и выхода газа с максимальной деформацией 0,550e-3 мм. На рис.8 показано распределение деформации на стороне выхода воздуха и входа газа с максимальной деформацией 0.526e-3 мм. Можно видеть, что максимальное напряжение, деформация и деформация на стороне выхода газа и входа воздуха в рекуператоре больше, чем у стороны входа газа и стороны выхода воздуха, когда термическое напряжение не учитывается, а учитывается только давление. Причина в том, что давление воздуха на входе и давление газа на выходе из рекуператора составляет 382428 Па и 101325 Па соответственно. Соотношение давлений составляет 3,77: 1. Давление воздуха на выходе и давление газа на входе в рекуператор составляют 374779 Па и 105547 Па соответственно.С увеличением перепада давлений между стороной воздуха и стороной газа максимальное напряжение, деформация и деформация увеличиваются. Рекуператор установлен противотоком, поэтому максимальное напряжение, деформация и деформация возникают на стороне входа воздуха и выхода газа. Кроме того, из рисунка видно, что канал для воздуха деформируется в сторону канала для газа, канал для воздуха становится больше, канал для газа уменьшается, а максимальная деформация меньше, что составляет порядка 10 ^{— 7} г.

3.2. Сравнение и анализ напряжений, деформаций и деформаций между входом и выходом в канале рекуператора с учетом теплового напряжения

На рисунке 9 показано распределение напряжений на стороне входа воздуха и выхода газа с учетом термического напряжения. Максимальное напряжение 66,4 МПа. На рис. 10 показано распределение напряжений

на стороне выхода воздуха и входа газа, его максимальное напряжение составляет 78.2 МПа. На рис. 11 показано распределение деформации со стороны входа воздуха и выхода газа, максимальная деформация которых составляет 0,336e-3; На рис. 12 показано распределение поперечной деформации выпускного отверстия для воздуха и впускного отверстия для газа, максимальная деформация которых составляет 0,478e-3; На рисунке 13 показано распределение деформации на стороне входа воздуха и выхода газа, максимальная деформация составляет 0,562e-3 мм. На рисунке 14 показано распределение деформации на стороне выхода воздуха и входа газа, максимальная деформация составляет 0,656e-3 мм. Можно видеть, что с учетом теплового напряжения максимальное напряжение, деформация и деформация на стороне впуска воздуха и выпуска газа рекуператора меньше, чем на стороне выпуска воздуха и стороны впуска газа.Причина в том, что в рекуператоре используется противоточная схема. Температура газа на входе в рекуператор составляет 928 K, температура воздуха на выходе составляет 873 K, температура газа на выходе составляет 529 K, а температура воздуха на входе составляет 463 K. Температура газа на входе намного выше, чем температура газа на выходе, и температура воздуха на выходе намного выше, чем температура воздуха на входе. Хотя соотношение давлений между выпускным отверстием для воздуха и впуском газа в рекуператоре меньше, чем между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для газа в рекуператоре, максимальное напряжение, деформация и деформация на выпускном отверстии для воздуха и впускном отверстии для газа, очевидно, увеличиваются под действием давления и температуры . Видно, что термическое напряжение, вызванное тепловым расширением, вызванным повышением температуры, является значительным, и ему следует уделять достаточно внимания. Сравнивая рис. 3 с рис. 9, сравнивая рис. 4 с рис. 10, сравнивая рис. 5 с рис. 11, сравнивая рис. 6 с рис. 12, сравнивая рис. 7 с рис. 13, сравнивая рис. 8 с рис. 14, можно увидеть, что при нагревании Учитывается напряжение, напряжение, деформация и деформация на входе и выходе рекуперативного прохода, очевидно, возрастают под действием давления и температуры.Поскольку материалом теплообменника является 0Cr17Ni12Mo2, предел прочности 0Cr17Ni12Mo2 составляет 170 МПа, что превышает значение напряжения 78,2 МПа. По литературным данным [16] видно, что предел прочности 0Cr17Ni12Mo2 составляет 170 МПа, что превышает значение термического напряжения 78,2 МПа. Следовательно, сконструированный рекуператор безопасен и надежен по прочности.

3.3. Влияние соотношения давлений на напряжение и деформацию рекуператора

На рисунке 15 показано, что максимальное напряжение и деформация на входе и выходе газа изменяются в зависимости от соотношения давлений между стороной воздуха и стороной газа, в то время как температура и давление на входе газа и выходе газа. температура выходящего воздуха остается неизменной.Видно, что с увеличением перепада давлений между стороной воздуха и стороной газа максимальное напряжение и максимальная деформация рекуператора также увеличиваются. Когда степень сжатия увеличивается до 8,4, максимальное напряжение рекуператора достигает 170 МПа и достигает предела прочности материала теплообменника 0Cr17Ni12Mo2. Когда степень сжатия увеличивается до 8,5, максимальное напряжение рекуператора увеличивается до 172 МПа, что превышает предел прочности материала теплообменника 0Cr17Ni12Mo2.Поэтому при проектировании рекуператора для обеспечения его безопасности и надежности перепад давлений между воздушной и газовой сторонами не должен превышать 8,4.

3.4. Влияние температуры газа на входе на напряжение и деформацию рекуператора

Согласно литературным данным [17], с повышением температуры газа на входе, температура газа на выходе немного изменяется, и тепловой коэффициент постепенно уменьшается. В соответствии с этой идеей выполняется анализ методом конечных элементов напряжений на входе и выходе газа в рекуператор; то есть изменяется только температура газа на входе, в то время как температура газа на выходе и температура воздуха на выходе остаются неизменными.На рисунке 16 показано, что максимальное напряжение, возникающее в желобе воздушного канала, и максимальная деформация рекуператора зависят от температуры на входе газа, в то время как тепловой коэффициент остается неизменным. Видно, что с увеличением температуры газа на входе максимальное напряжение увеличивается. На каждые 50 К повышения температуры газа на входе максимальное напряжение рекуператора увеличивается на 2,3 МПа, а максимальная деформация увеличивается примерно на 0,025 мкм м. В этой статье 0Cr17Ni12Mo2 выбран в качестве изотропного материала для листа теплообменника, который удовлетворяет теореме Гука, т.е.е. зависимость между напряжением и деформацией линейна. Из рисунка также видно, что существует линейная зависимость между максимальным напряжением и максимальной деформацией.

На рисунке 17 показан тренд изменения максимального напряжения, рассчитанного с температурой газа на входе в [13]. Можно видеть, что максимальное напряжение, которое возникает в желобе прохода для воздуха, увеличивается с увеличением температуры газа на входе и имеет линейную тенденцию изменения. При повышении температуры на 50 К максимальное напряжение увеличивается на 6 МПа, что выше результатов, рассчитанных в этой статье.Причина в том, что установлен такой же тепловой коэффициент. С увеличением температуры газа на входе, температура газа на выходе и температура воздуха на выходе также увеличиваются, и максимальное напряжение быстро увеличивается. Фактически, согласно экспериментальным исследованиям в литературе [17], с повышением температуры газа на входе, температура газа на выходе не сильно меняется, а тепловой коэффициент постепенно уменьшается. С помощью вышеупомянутого сравнения далее объясняется, что увеличение термического напряжения, вызванного повышением температуры, является значительным, и на него следует обращать достаточно внимания.

4. Выводы

(1) Максимальное напряжение, деформация и деформация стороны входа воздуха и выхода газа в рекуператоре больше, чем у стороны выхода воздуха и стороны входа газа, когда термическое напряжение не принимается во внимание и только учитывается давление. Результат обратный, если учесть давление и термическое напряжение. Несмотря на то, что соотношение давлений между выпускным отверстием для воздуха и впускным отверстием для газа рекуператора меньше, чем соотношение давлений между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для газа рекуператора, максимальное напряжение, деформация и деформация выпускного отверстия для воздуха и впускного отверстия для газа равны очевидно, увеличивается под действием давления и температуры.Следовательно, увеличение теплового напряжения, вызванного повышением температуры, является значительным, и на него следует обращать достаточно внимания. (2) Сторона газового канала деформируется по отношению к воздушному каналу рекуператора, воздушный канал становится больше, а газ проход уменьшается. Максимальная деформация меньше и составляет порядка 10 ^-7 м. (3) С увеличением перепада давлений между стороной воздуха и стороной газа максимальное напряжение и максимальная деформация рекуператора также увеличиваются. Когда степень сжатия увеличивается до 8.4, максимальное напряжение рекуператора достигает 170 МПа и достигает предела прочности материала теплообменника 0Cr17Ni12Mo2. Следовательно, чтобы обеспечить его безопасность и надежность при проектировании теплообменника, перепад давлений между стороной воздуха и стороной газа не должен превышать 8,4. (4) Когда температура газа на выходе и температура воздуха на выходе остаются неизменными, а тепловое соотношение уменьшается. , при увеличении температуры газа на входе максимальное напряжение увеличивается. На каждые 50 К повышения температуры газа на входе максимальное напряжение рекуператора увеличивается в 2 раза.3 МПа, а максимальная деформация увеличивается примерно на 0,025 мкм м.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.