Использование теплоты вентиляционных выбросов и сушильных установок

Для использования теплоты вентиляционных выбросов и сушилок в настоящее время применяют различные типы теплоутилизаторов: регенеративные, рекуперативные, смесительные. Применение вращающегося регенеративного теплообменника позволяет возвращать до 75 % теплоты вентиляционных выбросов. Принцип их действия прост. В одной части такого теплообменника горячие газы омывают твердый промежуточный теплоноситель, который с помощью специального механизма перемещается в холодную часть теплообменника. Здесь он отдает теплоту холодному воздуху и снова направляется в горячую камеру. Достоинством таких аппаратов являются компактность и низкая стоимость.

Более усовершенствованным аппаратом является утилизатор с теплоносителем, перемещающимся без дополнительного привода. Промежуточный твердый теплоноситель, например песок, перемещается самим воздухом (газом). Для этого в цилиндр утилизатора помещается решетка с наклонными жалюзи. Они поворачивают поток воздуха (газа) так, что он движется по окружности цилиндра и увлекает за собой песок. Таким образом решается проблема перемещения теплоносителя без дополнительного привода. Новый аппарат назвали теплообменником с центробежным слоем. Рабочее пространство аппарата поделено вертикально перегородкой на холодную и горячую камеры. Теплоноситель, нагреваясь в горячей камере, отдает теплоту в холодной камере. Производительность такого аппарата — десятки тысяч кубических метров воздуха в час. Наиболее эффективны теплообменники с центробежным слоем в случае использования низкопотенциальной теплоты отводящих газов, когда разность температур между греющей и нагреваемой средами незначительна (вентиляционные выбросы в холодное время года, отходящие газы сушилок). Интенсивное перемещение 1 м3 частиц диаметром 0,5 мм обеспечивает поверхность нагрева 7200 м2. Теплообмен идет почти в 10 раз эффективнее.

Широкое применение нашли рекуперативные теплообменники, несмотря на ряд присущих им недостатков: плохое распределение потоков теплоносителей, проблемы очистки поверхности, большие размеры.

Использование теплоты вентиляционных выбросов и сушильных установок

Использовать теплоту отработанного воздуха сушилок или вентиляционных устройств для нагрева наружного воздуха можно и в кожухотрубном теплообменнике с перекрестным движением потоков теплоносителей (рис. 58). Наружный воздух подается в трубы, отработанный поступает в межтрубное пространство, в котором установлена перегородка, разделяющая его на диффузор и конфузор по ходу потока. Увеличение скорости потока в конфузоре уменьшает обмерзание поверхностей аппарата при отрицательных температурах наружного воздуха.

Аппараты типа ТКТ предназначены для нагрева приточного воздуха систем вентиляции теплотой отработанного воздуха. Теплообменник представляет собой пучок труб, расположенных в шахматном порядке и заключенных в кожух с поддоном и конденсатоотводчиком для удаления влаги. Для предотвращения обледенения предусмотрен байпасный канал (теплообменник типа ТКТБ). Производительность аппаратов 2,5 — 125,0 тыс. м3/ч.

Применение аппаратов типа ТКТ и ТКТБ позволяет экономить около 40 % теплоты, затрачиваемой на нагрев приточного воздуха. Характеристики аппаратов ТКТ приведены в табл. 28.

В качестве теплоутилизаторов можно использовать пакет пластинчатого теплообменника с ребрами в виде гофрированных лент. Потоки нагреваемого и отработанного воздуха проходят по каналам, образуемым ребрами. В результате турбулизации потоков и равномерного их распределения по сечению каналов происходит интенсификация теплообмена.

В отличие от традиционных рекуператоров теплоутилизаторы с тепловыми трубами позволяют придавать поверхностям нагрева форму, наиболее эффективную для конкретных условий теплообмена, надежно разделять зоны нагреваемой и греющей сред, повышать срок эксплуатации аппарата вследствие очистки теплообменных поверхностей.

Внутренняя поверхность тепловой трубы выложена капиллярным пористым фитилем. Фитиль насыщен жидкой фазой рабочего вещества. Остальной объем трубы заполнен паровой фазой этого вещества. Горячий теплоноситель, например отработанный воз-

Использование теплоты вентиляционных выбросов и сушильных установок

дух, поступает на один конец тепловой трубы и вызывает испарение жидкой фазы на этом участке. Образующийся пар направляется к другому концу тепловой трубы, где конденсируется, отдавая теплоту нагреваемому воздуху. Под влиянием капиллярного давления жидкость из зоны конденсации возвращается в зону испарения.

Разновидностью теплообменников с тепловыми трубами являются термосифоны, которые представляют собой гладкую герметичную трубу, частично заполненную жидким теплоносителем. При нагреве нижнего конца трубы отработанным воздухом жидкость испаряется, и пар направляется к верхнему холодному концу трубы, где конденсируется, отдавая теплоту нагреваемой среде. Жидкость под действием силы тяжести стекает вниз.

Теплообменники с промежуточным теплоносителем состоят из двух агрегатов, связанных между собой системой циркуляции промежуточного теплоносителя. В зоне отработанной среды промежуточный теплоноситель нагревается, а в зоне нагреваемой среды отдает полученную теплоту. Выбор промежуточного теплоносителя зависит от рабочих температур нагреваемой и греющей сред.

Передача теплоты отработанного воздуха приточному воздуху может происходить и в тепловом насосе. Для этого отработанный воздух подается на испаритель теплового насоса, а нагреваемый воздух — на конденсатор аппарата. Коэффициент использования теплоты отработанного воздуха рассчитывается как отношение теплоты, выделяемой в конденсаторе установки, к мощности компрессора.

Смесительные теплообменники более эффективны, чем рекуперативные, поскольку в них температурный напор между теплоносителями меньше. Однако в случае загрязнения отработанного воздуха вредными примесями такие аппараты не используют. Смешивание двух сред с разной температурой можно проводить в цилиндрическом аппарате с подачей сред по принципу прямотока или противотока. Для смешивания сред используется также струйный эжектор, в котором отработанный воздух подается в сопло аппарата. При увеличении скорости движения воздуха давление его снижается и наружный воздух подсасывается через специальный патрубок. Смесь отработанного и наружного воздуха через диффузор поступает в вентиляционную систему.

Смотрите также