Материал: Вторинні енергетичні ресурси та енергозбереження - Навчальний посібник (Самохвалов В.С.)


7.1. обертові регенеративні теплообмінники

Зразок регенератора нам дала природа в органах дихання (ніс, а також го­ртань і бронхи людини та вищих тварин) [51]. Узимку за рахунок того, що ви­дихуване повітря віддає теплоту до стінок дихального тракту, воно не тільки запобігає сильному охолодженню носа і бронхів, але й свіже повітря, яке над­ходить під час вдоху, попередньо підігрівається, відбираючи теплоту у цих стінок. Такий регенеративний теплообмін між свіжим і видихуваним повітрям використовує певну акумулюючу здатність стінок дихального тракту. Правда на це явище накладається також інтенсивний безперервний теплопровід із кров'ю, яка циркулює в носі та інших органах дихання. Проблему переклю­чення регенератора природа вирішила ідеальним способом: без вентилів і то­му подібних пристроїв шляхом, приєднання до періодичного процесу дихання.

Обертовий регенератор (який іноді називають тепловим колесом) є одним із ефективних пристроїв для утилізації вентиляційної теплоти. Конструктивно це система: гофрований або плетений матеріал, який розташований у середині колеса. Матеріал поглинає теплоту, коли через нього проходить потік нагріто­го повітря, потім при повороті теплообмінника на півоберта він віддає нако­пичену теплоту потоку холодного повітря.

Для полегшення монтажу пристрою канали для забирання і витяжки пові­тря слід розташовувати поруч. Акумулюючий матеріал може бути насичений осушувачами для поглинання захованої теплоти і зменшення кількості вологи, яка виноситься з потоком повітря (інколи до 0,4 \%) [52].

Ефективність теплопередачі за допомогою обертових теплообмінників за­звичай складає 60...85 \% у залежності від конструкції устаткування, виду теп­лообмінного середовища і швидкості повітряного потоку.

На машинобудівних підприємствах використовують різні типи теплооб­мінників, у тому числі обертовий регенеративний теплообмінник (ОРТ-2) (рис. 7.1). Потік повітря при температурі +24 °С, який відводиться із цеху витяжним вентилятором, віддає теплоту акумулюючій насадці ротора обертового реге­неративного теплообмінника ОРТ-2 (рис. 7.2).

Нагріта теплоакумулююча насадка віддає придбану теплоту потоку зов­нішнього повітря, яке проходить через неї, нагріваючи його від -9 до +16 °С. Таким чином, 80.85 \% викидної теплоти повертається з припливним повіт­рям.

Використання обертових регенеративних теплообмінників найбільш доці­льне за умови, якщо

у прямоточних системах, в яких за санітарно-гігієнічними вимогами не допускається обладнання рециркуляції повітря;

не потрібна попередня пилогазоочистка вентиляційних викидів;

розміщення теплоутилізаційних установок можливе на вільних площах, без додаткових загальнобудівельних робіт;

відстань від теплоутилізаційної установки до місця підключення її до вентиляційних систем (по витяжці і припливові) не повинна перевищувати 10 м.

При цьому досвід упровадження і експлуатації устаткування для утиліза­ції теплоти вентиляційних викидів на підприємствах суднобудівної галузі по­казав економічну доцільність навіть при однозмінній роботі в південній кліма­тичній зоні при мінімальній тривалості роботи устаткування в рік і з урахуванням однозмінної їхньої роботи (1000 годин), а також порівняно низь­кою температурою вентиляційних викидів.

Наявність взаємного перетоку повітряних потоків при обертанні тепло-передаючої насадки і через нещільності апарата (0,2...5 \% від витрати повіт­ря) обмежує можливості використання обертових регенеративних теплооб­мінників.

Для приміщень, у повітря яких виділяються шкідливі речовини, допуска­ється застосування обертових регенеративних теплообмінників за умови, що концентрація шкідливих речовин у припливному повітрі після теплообмінника з урахуванням перетікання через нещільності не перевищить 30 \% гранично допустимих, установлених для повітря приміщень за ДСТ 2.1.005-76.

Для нагрівання (охолодження) припливного повітря в обертовому регене­раторі не допускається:

а)         використовувати повітря загальнообмінної і місцевої вентиляції;

б)         використовувати повітря з приміщень виробничих категорій А, Б або Е, а також з приміщень, які мають місцеві відсмоктувачі для виробництв інших категорій і містять вибухонебезпечні або легкозаймисті речовини, пальні гази або пари;

в)         використовувати повітря, що містить осаджуючі або конденсуючі на поверхнях теплообміну теплоутилізаторів шкідливі речовини 1, 2 і 3 класу не- безпеки;

г)         використовувати повітря, що містить хвороботворні бактерії, віруси, грибки або мають різко виражені неприємні запахи.

Системи вентиляції, кондиціонування повітря і повітряного опалення, проектовані для роботи в холодний період року з використанням обертових регенераторів, варто розраховувати на параметри зовнішнього повітря, зазна­чені в п. 4.9 глави СНіП П-33-75*, за винятком систем загальнообмінної при­пливної вентиляції (п. 4.9 а), для яких допускається розраховувати на параме­три зовнішнього повітря Б.

Якщо на час ремонту або технічного обслуговування обертового регене­ратора не може бути скорочена теплова потужність споживачів або джерелом утилізованої теплоти є технологічне устаткування, що працює періодично, то варто передбачати резервування теплової потужності систем. Резервування теплової потужності варто передбачати шляхом збільшення подачі теплоносія в калорифери або приєднанням до інших джерел теплоти.

В обертових регенераторах передача теплоти забезпечується за рахунок постійного обертання теплоакумулюючої насадки, що сприймає тепло більш нагрітого повітря й віддає його холодному повітрю.

Обертові регенератори можуть виготовлятися з насадкою з негігроскопіч-них корозієстійких матеріалів, що утворюють чарункову, щілинну або сітчасту структуру з товщиною листів 0,07.0,2 мм (перемінні гладкі й гофровані лис­ти металевої фольги, пластмасові або металеві сітки та стружки, скловолокно, полімерні плівки, папір і картон, просочені водостійкими покриттями).

Як насадки з гігроскопічних матеріалів можуть використовуватися папір, азбестовий картон, пористі міпластові пластини та інші матеріали, просочені розчином хлористого літію або іншим водопоглинаючим складом.

Теплоакумулююча насадка може бути регулярної і нерегулярної структури.

При проектуванні систем вентиляції і кондиціонування з обертовими ре­генераторами варто забезпечувати приблизну рівність витрат припливного по­вітря і повітря, що видаляється, через регенератор. Допускається нерівність витрат припливного і повітря, що видаляється, у межах 30 \%.

При проектуванні вентиляційних систем варто передбачати прокладку припливних і витяжних повітропроводів у безпосередній близькості від осно­вного вентиляційного устаткування для зручності їхнього приєднання до обе­ртових регенераторів.

Приєднання припливних і витяжних повітропроводів повинне забезпечу­вати протитечійний рух повітряних потоків через обертовий регенератор.

Приєднувальні повітропроводи до регенераторів повинні бути оснащені об'ємними лючками для очищення поверхні насадки від пилу.

При великій кількості витяжних систем малої повітропродуктивності ре­комендується їхнє укрупнення шляхом об'єднання у повітропроводах або ка­мерах статичного тиску, що забезпечують аеродинамічну стійкість і зручність підключення до обертових регенераторів.

Допускається установка витяжних і припливних вентиляторів, що забез­печують одночасно розрідження або підпір у регенераторі, але при цьому в сполучних повітропроводах повинний підтримуватися перепад статичних тис­ків не менше 40...100 Па, щоб перетік був спрямований із припливного повіт­ря в те, що видаляється.

У зимовий період при негативних температурах необхідно за допомогою графіка, наведеного в додатку на рис. 18, оцінити небезпеку обмерзання поверхні насадки обертового регенератора. Умови обмерзання насадки характеризуються мінімальною температурою насадки ?п1 і часткою сухої поверхні Д, що являє со­бою відношення сухої частини поверхні ¥с до теплообмінної поверхні насадки, омиваної гарячим повітрям. Якщо точка, що характеризується значеннями ?п1 і Д розташована вище граничної лінії вищевказаного графіка, то обмерзання не від­бувається. Якщо нижче, то варто передбачити заходи щодо запобігання обмер­зання насадки шляхом зміни продуктивності регенератора за рахунок зміни час­тоти обертання насадки (дод. рис. 19), підігріву частини зовнішнього або повітря, що видаляється, при перепуску частини зовнішнього повітря повз регенератор.