2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
El principio del intercambio de calor utilizando medios de circulación calentados se considera óptimo para mantener el funcionamiento de los sistemas de calefacción. Un sistema de canales de transferencia de energía térmica debidamente organizado requiere costos mínimos de mantenimiento, pero al mismo tiempo proporciona un rendimiento suficiente. Una opción de diseño optimizado para un sistema de este tipo es un intercambiador de calor regenerativo que proporciona procesos alternativos de calentamiento y enfriamiento.
¿Qué es un intercambiador de calor?
Los diseños de los intercambiadores de calor modernos proporcionan procesos para transferir energía térmica con pérdidas mínimas entre los medios operativos. El intercambio ocurre con mayor frecuencia entre un líquido caliente y superficies metálicas frías, cuyas paredes, a su vez,gire, transfiera el calor a otro medio circulante. El movimiento constante proporciona el efecto de una transferencia de masa estable, que se utiliza tanto en empresas industriales como en el servicio doméstico de casas particulares. Además del intercambio de energía entre medios fríos y calientes, los intercambiadores de calor pueden proporcionar refrigeración a los procesos de evaporación, secado, fusión y condensación. En lugar de calor como principal medio de trabajo, también se pueden utilizar corrientes frías, lo cual es especialmente común en los procesos de producción donde se requiere el enfriamiento periódico de los equipos. Sin embargo, es más probable que las tareas de calentamiento estén asociadas con diseños de intercambiadores de calor. Por ejemplo, equipos de alta temperatura de este tipo pueden aumentar el régimen térmico hasta 400-700 °C.
Características del intercambiador de calor regenerativo
Los diseños de intercambiadores de calor en el nivel básico se dividen en superficie y mezcla. En este caso, estamos hablando de un representante de un grupo de dispositivos de superficie, que se caracterizan por el hecho de que en el proceso de trabajo están involucrados dos medios activos (flujos calientes y fríos) y una pared de metal, que transfiere energía entre los circulantes. masas. En un intercambiador de calor regenerativo, la placa metálica de separación se lava a intervalos regulares, pero no de forma continua. A modo de comparación, podemos dar un ejemplo de otro intercambiador de calor de superficie: recuperativo. En tales dispositivos, el proceso de trabajo implica el lavado constante de una pared similar con agua fría o caliente.fluye.
El principio de funcionamiento del dispositivo
La función principal del intercambiador de calor se realiza en el momento del contacto del medio de trabajo activo con una placa de metal que separa los flujos. Es decir, el principio clave de funcionamiento es la acumulación de energía de un líquido que actualmente tiene una temperatura diferente a la de la pared del intercambiador de calor. En términos generales, en el primer ciclo de operación, las corrientes calientes transmiten y por lo tanto retienen calor en el elemento metálico, y en el segundo y último ciclo, el ambiente ya frío percibe este calor. El principio acumulativo de funcionamiento del intercambiador de calor con una separación clara en los medios según la temperatura tiene ventajas significativas. Primero, la ausencia de la necesidad de mezclar los medios de trabajo mejora la calidad de la composición de las corrientes. Este es un factor importante en el contenido técnico y operativo de las comunicaciones. En segundo lugar, también se incrementa la eficiencia de la transferencia de calor como tal. Por otro lado, estas ventajas son indisolublemente adyacentes a las desventajas del diseño. La separación fundamental de flujos aumenta las dimensiones de los equipos, obligando en ocasiones a la ampliación de tramos de tubería en antiguas redes de calefacción de comunicación. Además, garantizar la función de circulación requiere un aumento del potencial energético, que se expresa en la necesidad de conectar estaciones de bombeo de alta capacidad.
Refrigerantes usados
Los modelos de intercambiadores de calor regenerativos son versátiles en términos de capacidad de servicio para diferentesambientes de trabajo Al igual que con otros intercambiadores de calor, el medio activo más común es un líquido: agua o anticongelante. Los refrigerantes utilizados en operaciones tecnológicas en producción son más diversos. El vapor de agua, las mezclas de gases, el humo y los productos de la combustión se utilizan para calentar y enfriar. Sin embargo, esto no significa en absoluto que el mismo intercambiador de calor regenerativo pueda soportar el funcionamiento con diferentes portadores de calor. En principio, el diseño permite tal posibilidad teórica, pero cada instancia debe estar diseñada inicialmente para operar en contacto con un determinado ambiente agresivo, ya que tanto las altas temperaturas como el líquido como tal afectan negativamente a la estructura metálica.
Tipos de intercambiadores de calor regenerativos
Hay dos tipos de tales unidades. Son dispositivos de acción continua y periódica. Los intercambiadores de calor continuos son unidades con relleno circulante granular. El sistema de control del proceso de movimiento del medio de trabajo permite una parada completa del movimiento, en la que el refrigerante mantendrá contacto con la superficie lavada. Por cierto, la función de un regulador automático natural puede realizarse mediante boquillas especiales de almacenamiento térmico. En el diseño de un intercambiador de calor regenerativo con boquillas fijas, las posibilidades de controlar los flujos son limitadas y dependen completamente de los ajustes establecidos por el operador. En cuanto a los modelos con acción periódica,tienen una estructura de distribución complicada de cámaras con portadores de calor. Tal dispositivo aumenta la eficiencia del aparato, pero también requiere una función de suministro de energía más responsable de la bomba de circulación.
Intercambiadores de calor de núcleo fusible
Una de las versiones más avanzadas del regenerador de intercambio de calor del momento, cuyo empaque está formado por plaquetas con un espesor medio de 20 mm. En este sistema, hay un núcleo de fusión, un dispositivo con metal líquido en su interior, que libera energía térmica durante los períodos de fusión o cristalización. El calor latente en los intercambiadores de calor regenerativos con boquilla móvil aumenta diez veces la capacidad calorífica del circuito en comparación con las unidades convencionales que crean condiciones favorables para los procesos de acumulación de calor. El rendimiento de este tipo de intercambiador de calor de alta temperatura vendrá determinado por la superficie específica del empaque y su capacidad de almacenamiento térmico.
Alcance del equipo
Las unidades de intercambio de calor se utilizan ampliamente en varios sistemas de equipos de calefacción con instalaciones de calderas, calentadores de agua, tanques de almacenamiento, calderas, etc. Esto se aplica principalmente al segmento privado, pero los indicadores técnicos y operativos más altos de este dispositivo son divulgado en el sector industrial. Por ejemplo, las aplicaciones objetivo para un intercambiador de calor discontinuo regenerativo están formadas por plantas de acero y vidrio, donde se requiere trabajar contemperaturas muy altas. Por ejemplo, los calentadores de aire conectados en tales condiciones de funcionamiento se calculan para modos de hasta 1300 °C. Y nuevamente, podemos hablar no solo de medios líquidos, sino también de mezclas de gases, lo que aumenta los requisitos de seguridad para el funcionamiento de tales unidades.
Conclusión
La modificación regenerativa del intercambiador de calor se ha desarrollado para optimizar una serie de procesos térmicos. Como resultado, en las mismas instalaciones industriales hoy en día es posible llevar a cabo procesos tecnológicos con un consumo mínimo de combustible, manteniendo una alta temperatura de combustión. Pero esto no significa en absoluto que el principio de funcionamiento de un intercambiador de calor con una función acumulativa esté completamente desprovisto de desventajas. Los puntos débiles de este equipo incluyen las limitadas posibilidades de automatización del proceso de ingeniería térmica, el gran tamaño y peso del aparato, así como la dificultad de conectar la estructura a las principales comunicaciones de producción. Otra cosa es que el diseño del regenerador se mejora constantemente, como lo demuestra la aparición de modelos más avanzados de intercambiadores de calor con núcleo fusible.
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