Расчет гликолевого рекуператора


Сферы применения, устройство и принцип работы гликолевого рекуператора воздуха: узел обвязки и расчет энергоэффективности системы

Системы вентиляции с рекуперацией тепла становятся все более популярными. Один из интересных видов теплообменников — гликолевый рекуператор. Этот вид рекуперации привлекает тем, что может соединить две системы вентиляции — приточную и вытяжную. При этом есть возможность подключения нескольких каналов даже при удалении друг от друга.

Что из себя представляет гликолевый рекуператор воздуха?

Это устройство, перерабатывающее тепловую энергию посредством циркуляции в системе незамерзающей жидкости. В качестве такой жидкости может использоваться антифриз или раствор этиленгликоля с водой.

Два теплообменника соединяются между собой замкнутым контуром, по которому передается гликолевый раствор. Загрязнения и запахи из потоков не перемешиваются между собой и не передаются благодаря замкнутому контуру.

Как работает: принцип действия и устройство

Рассмотрим устройство и принцип работы гликолевого рекуператора.

  1. Два теплообменника соединены между собой в замкнутую систему, по которой совершает циркуляцию теплоноситель (водно-гликолевый раствор).
  2. Первый теплообменник забирает тепло из потока приточного воздуха и с помощью раствора перемещает тепло во второй теплообменник.
  3. Здесь антифриз отдает тепло приточному воздуху.
  4. В теплое время года энергию рекуператора можно использовать не на обогрев, а на кондиционирование воздуха.

Важно: теплообменники устанавливаются в противоточном режиме относительно воздушного потока. При прямоточном подключении результативность их работы снижается.

При использовании в холодное время года на бойлере вытяжного канала может образоваться конденсат. Для него необходимо оборудовать емкость для сбора и отвода конденсата.

Помимо этого, за теплообменником устанавливают каплеуловитель, чтобы капли влаги не попадали в воздушный поток. Фильтр грубой очистки воздуха, помещенный в вентиляционный канал приточного теплообменника, предотвратит загрязнение воздуха.

Как выглядит?

Когда и для чего нужен?

Существуют сферы, где гликолевый рекуператор активно применяется.

  • В двухконтурных системах.
  • В случаях, когда приточный и выходящий потоки не должны перемешиваться.
  • При взаимодействии со взрывоопасными газами.
  • На больших площадях торговых центров и различных производственных помещений, где на разных участках должна поддерживаться разная температура воздуха.

Часто такое оборудование применяется в регионах с низкими температурами воздуха, так как раствор гликоля не замерзает.

Использование рекуператора позволяет объединить в одно целое две вентиляционные системы, в которых потоки воздуха не соприкасаются.

Возможности гликолевого рекуператора:

  1. Можно подсоединить несколько притоков в одну вытяжку и наоборот.
  2. Между притоком и вытяжкой может быть значительное расстояние — до 800 метров.
  3. Автоматическая регуляция системы.
  4. Использование в морозы, так как система не замерзает благодаря антифризу или гликолевому раствору.
  5. Приточная и вытяжная системы не смешиваются, между ними отсутствует влагообмен.
Отзывы о гликолевых рекуператорах воздуха: плюсы и минусы

По мнению пользователей, использование гликолевого рекуператора имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества Недостатки
Возможность удаленного расположения теплообменников. Низкий КПД.
Использование системы в зимний период, так как теплоноситель не замерзает. Требуется индивидуальный расчет.
Отсутствие подвижных частей, что существенно снижает риск поломок. Затраты на электроэнергию, необходимую для работы насоса.
Регулировка скорости воздушного потока. Узел обвязки включает в себя контрольно-измерительные устройства, которые требуют грамотного технического обслуживания.
Возможность использования нескольких приточных и вытяжных потоков. 
Потоки воздуха входящего и выходящего воздуха не смешиваются. 
Срок окупаемости системы — от 0,5 до 2 лет. 

Узел обвязки с наличием дополнительного оборудования

Поскольку гликолевый рекуператор состоит из двух теплообменников, то именно для их соединения и служит смесительный узел. Он регулирует потоки незамерзающей жидкости в контуре и обеспечивает необходимый расход тепловой энергии, чтобы максимально передать тепло от вытяжного воздуха приточному.

Узел обвязки предназначен для правильной работы приточно-вытяжной системы вентиляции с гликолевым рекуператором. Он включает в себя необходимые элементы, которые нужны для работы системы. В состав узла обвязки гликолевого рекуператора входят:

  • трехходовой клапан,
  • электропривод,
  • насос,
  • грязевик,
  • обратный клапан,
  • шаровые краны,
  • термоманометры,
  • расширительный бачок,
  • сливной кран,
  • воздухоотводчик.

Каждый элемент выполняет свою функцию, создавая необходимый расход теплоносителя.

  • Трехходовой клапан регулирует максимальную производительность посредством смешивания в нужном количестве потоков гликоля. В случае переохлаждения одного из теплообменников, он добавляет в контур более нагретую жидкость, чтобы не допустить обмерзания калорифера.
  • Циркуляционный насос обеспечивает необходимый расход пропиленгликоля, нужный для передачи тепла.
  • Электропривод позволяет регулировать степень открытия и закрытия трехходового крана.
  • Термоманометры позволяют следить за состоянием температуры и давления на разных участках системы.

В состав узла входит так называемая группа безопасности. В нее входят:

  • воздухоотводчик,
  • расширительный бак,
  • предохранительный клапан.

Они также имеют свои функции.

Узел безопасности

  • Воздухоотводчик автоматически выводит воздух, попавший в контур при его заполнении.
  • Расширительный бак необходим для компенсации излишка жидкости в системе при резком изменении температуры.
  • Предохранительный клапан необходим для безопасности. Он срабатывает в случае повышения давления выше заданного.

В систему входит сливной кран для быстрого слива жидкости.

Шаровые краны устанавливаются для того, чтобы производить замену некоторых элементов, не сливая всю систему, а просто перекрыв ее.

Обычно узел обвязки ставится на вентиляционные системы средней и большой производительности от 5000 до 100000 м3/час. Для удобного и быстрого соединения элементы могут связаны между собой гофрированными гибкими подводками.

Правильно собранный и установленный узел обвязки позволяет

  • значительно повысить КПД рекуператора,
  • предотвратить его обмерзание.

При выборе и установке гликолевого рекуператора нужно учитывать некоторые факторы.

  • Величина площади обслуживания системы вентиляции.
  • Необходимый расход теплоносителя (учитывается плотность раствора гликоля).
  • Расчет КПД и затрат энергии.
  • Обязательно наличие регулярного технического обслуживания.
Расчет КПД и энергоэффективности для выбора оптимального оборудования

Чтобы с максимальной эффективностью использовать оборудование, необходимо сделать расчет КПД и тепловой энергии. Этим занимаются специальные фирмы. Но можно произвести такой расчет и самостоятельно, по формуле расчета для гликолевых рекуператоров.

Затраты энергии, необходимой для нагрева или охлаждения приточного воздуха, рассчитываются по формуле:

Q = 0,335*L*(tкон — tнач),

где:

  • 0,335 — постоянный коэффициент,
  • L — расход воздуха,
  • tнач — температура входящего воздуха,
  • tкон — температура выходящего воздуха.

Например, расход воздуха вентиляционной системы — 10000 м3, температура входящего воздуха — 20 оС, температура на выходе — +20оС. Произведем необходимый расчет: Q = 0,335*10000*(20-(-20)) = 134000Вт.

Для расчета энергоэффективности рекуператора используют формулу:

E = Q*n,

где:

  • Q — затраты энергии на охлаждение или нагрев воздуха,
  • n — ожидаемый КПД рекуператора.

Например, Е = 134000*60% = 80400 Дж.

Несмотря на то, что показатели эффективности и КПД гликолевого рекуператора не так высоки, как у других видов рекуператоров, эти приборы очень востребованы.

Особенно они необходимы при работе с взрывоопасными газами, при минусовой температуре, при удаленности приточной и вытяжной вентиляции друг от друга, когда потоки воздуха не должны смешиваться.

Грамотно сделанный индивидуальный расчет поможет повысить КПД рекуператора и его эффективность. Установка рекуперации позволяет экономить средства и за короткое время полностью себя окупает.

Мар 13, 2018Т С

ventilsystem.ru

Гликолевый рекуператор: назначение и сфера применения устройства

Гликолевый рекуператор является, утилизирующим тепловую энергию устройством, посредством циркуляции незамерзающей жидкости (антифриза) в замкнутом контуре теплообменников.

В приборах этого типа используется этиленгликолевый теплоноситель или раствор пропиленгликоля в воде, в соотношении 30/50; 40/50 или 50/50. Этот раствор обладает высокими эксплуатационными характеристиками, а именно:

  • Не замерзает при минусовых температурах, что дает возможность использовать рекуператор даже в условиях с достаточно низкими температурными показателями.
  • Высокая теплоемкость раствора позволяет использовать устройство для максимальной утилизации тепловой энергии.

Конструктивные особенности

Данный прибор представляет собой два теплообменника (бойлера)соединенных между собой замкнутым контуром, с непрерывно циркулирующим в нем водно-гликолевым раствором. Благодаря замкнутому контуру исключается передача загрязнений и запахов от одного воздушного потока, второму. Вытяжной бойлер устанавливается в соответствующий вентиляционный канал, по которому проходит нагретый воздушный поток, а приточный монтируется в вентиляционных канал, по которым в помещение поступает холодный воздух.

к оглавлению ↑

Принцип действия

В этом разделе будет рассмотрен более подробно гликолевый рекуператор, принцип работы которого чем-то схож с работой обычного кондиционера. В зимний период один бойлер забирает из исходящего потока воздуха вытяжной вент системы тепловую энергию, и с помощью водно-гликолевого теплоносителя перемещает ее в приточный теплообменник. Именно во втором бойлере антифриз отдает накопленное тепло приточному воздуху, обогревая его. Летом, действие теплообменников этого устройства прямо противоположное, поэтому используя оборудование данного типа можно сэкономить не только на отоплении, но и на кондиционировании воздуха.

В холодное время года, бойлер, устанавливаемый в вытяжной вентиляционный канал, может подвергаться воздействию конденсата и как следствие – обледенению. Именно поэтому он оборудован емкостью с гидрозатвором для сбора и отвода конденсата. Кроме этого, для предотвращения попадания в воздушный поток влаги, за теплообменником обычно монтируют каплеуловитель. Для предотвращения загрязнения приточного теплообменника, в вентиляционный канал устанавливают фильтр грубой очистки воздуха.

к оглавлению ↑

Узел обвязки

На первый взгляд, устройство утилизации тепловой энергии посредством промежуточного теплоносителя выглядит достаточно просто: два теплообменника связанных между собой замкнутым контуром в который включен насос для перемещения водно-гликолевого раствора. На самом деле такая схема будет работать, но обеспечивать высокий КПД не будет. Для эффективной утилизации тепла в такой системе нужен грамотно спроектированный узел обвязки гликолевого рекуператора с наличием дополнительного оборудования.

Типовая схема узла обвязки устройств с промежуточным теплоносителем.

Важно! Правильно смонтированная обвязка замкнутого контура с теплоносителем позволяет не только значительно повысить КПД гликолевого рекуператора, но и предотвратить его обмерзание в зимний период.

На этом рисунке представлена универсальная схема обвязки гликолевого рекуператора, подходящая для большинства устройств.

А так она выглядит в смонтированном состоянии.

к оглавлению ↑

 Сфера применения

Гликолевые рекуператоры применяются:

  • В двухконтурных системах вентиляции.
  • На предприятиях, где не перемешивание воздушных потоков является приоритетным.
  • В вентиляционных системах по которым могут транспортироваться взрывоопасные газы.

 Наиболее часто используют данное оборудование на предприятиях, в которых необходимо поддерживать различную температуру в помещениях. Кроме того, использование гликолевого рекуператора позволяет объединить две вентиляционные системы в единое целое, при этом не давая возможности соприкасаться воздушным потокам. Окупаемость таких устройств зависимости от региона, с определенными температурными показателями и интенсивности использования устройства.

к оглавлению ↑

Расчет энергоэффективности устройства данного типа

Для эффективной работы и максимального теплосбережения, как правило, требуется индивидуальный расчет такого оборудования, которым занимаются специализированные компании. Можно рассчитать тепловой КПД и энергоэффективность такого рекуператора самостоятельно, используя методику расчета гликолевых рекуператоров. Для расчета теплового КПД необходимо знать затраты энергии на нагрев или охлаждение приточного воздуха, которые рассчитываются по формуле:

Q = 0,335 х L х (tкон. – tнач.),

  • L расход водуха.
  • t нач. (температура входа воздуха в рекуператоре)
  • tкон. (температура вытяжного воздуха из помещения)
  • 0, 335 это коэффициент, взятый из справочника Климатологии для конкретного региона.

 Для расчета энергоэффективности рекуператора используют формулу:

Е = Q x n

где: Q– энергетические затраты на нагрев или охлаждение воздушного потока,

n – заявленный производителем КПД рекуператора.

ventilationpro.ru

Гликолевый рекуператор

Компания ДНП оказывает целый ряд комплексных услуг, среди которых - подбор, поставка и монтаж рекуператоров разного типа. Среди большого разнообразия оборудования данного направления свою достойную нишу занимает гликолевый рекуператор.

Основная задача оборудования - максимально возвращать тепло, накопленное в помещении, используя его вторично при воздухообмене.

Такими устройствами оборудуют приточно-вытяжную вентиляцию для частичной передачи тепла от выходящего потока к воздуху, поступающему в помещение.

Гликолевый рекуператор относится к регенеративным устройствам, в которых применяется промежуточный теплоноситель. Обычно используется раствор этилен или пропиленгликоля с дистиллированной водой в разных пропорциях (30-50%).

Водно-гликолевая смесь считается отличным теплоносителем, обладающим уникальными свойствами. Главные из них:

  1. Высокая теплоёмкость, позволяющая активно использовать гликолевую смесь для утилизации тепла.
  2. Раствор остаётся в жидком состоянии при отрицательной температуре, что даёт возможность применять гликолевый рекуператор в суровых температурных условиях.

После выбора оптимальной модели наши специалисты помогут сделать расчёт и подбор подходящего соотношения смеси, соответствующего условиям эксплуатации гликолевого контура. От плотности гликоля будет зависеть минимальная температура теплоносителя.

Принцип работы гликолевого рекуператора

Устройство состоит из двух оребрённых теплообменников, которые объединены между собой в замкнутый контур с циркулирующим в нём теплоносителем (раствор этиленгликоля). Один теплообменник устанавливают в канале, через который проходит удаляемый воздух, второй находится в потоке приточного воздуха. Теплообменники должны работать в противоточном режиме относительно воздушного потока. При прямоточном подключении эффективность их работы снижается до 20%.

В холодное время года первый теплообменник является охладителем, забирая тепло из потока вытяжного воздуха. Теплоноситель при помощи циркуляционного насоса перемещается по замкнутому контуру и попадает во второй теплообменник, выполняющий функцию обогревателя, где тепло передаётся приточному воздуху. В теплый период функции теплообменников – прямо противоположны.

Зимой на теплообменнике в вытяжном потоке возможно образование конденсата, который собирают и отводят при помощи наклонной ванны из нержавеющей стали с гидравлическим затвором. Чтобы в поток вытяжного воздуха не попадали капли конденсата при высокой скорости потока, за теплообменником ставят каплеуловитель.

Возможности установки

  • Можно подсоединить несколько притоков и одну вытяжку и наоборот.
  • Расстояние между притоком и вытяжкой может достигать 800 м.
  • Систему рекуперации можно регулировать автоматически за счёт изменения скорости циркуляции теплоносителя.
  • Гликолевый раствор не замерзает, т. е. при минусовых температурах разморозка системы не нужна.
  • Так как используется промежуточный теплоноситель, исключено попадание в приток воздуха из вытяжки.

При двухконтурной схеме гликолевого рекуператора количество удаляемого и приточного воздуха должно совпадать, хотя и допускаются отклонения до 40%, ухудшающие показатель КПД.

Где используется гликолевый рекуператор

Самым эффективным применением гликолевых теплообменников считается их использование в двухконтурных схемах. Они незаменимы во взрывоопасной среде, а также в случаях, когда воздушные приточные и вытяжные потоки абсолютно не должны пересекаться. Активно используют подобную схему на производствах с большими площадями и в торговых центрах, поддерживающих на разных участках различный температурный режим.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем даёт возможность соединить две отдельно существующие системы вентиляции – вытяжную и приточную. Такие устройства идеально подходят для их модернизации в случае раздельного использования.

Универсальность гликолевых рекуператоров даёт возможность устанавливать их в существующие системы, имеющие производительность 500 - 150 000 м3/час. С их помощью можно вернуть до 55% тепла. Окупаемость таких систем – от полугода до двух лет. Она зависит от региона, в котором установлено оборудование, и интенсивности его использования. Как правило, необходим индивидуальный расчёт таких устройств.

Особенности гликолевых рекуператоров

  • Работа циркуляционного насоса приводит к большому расходу электроэнергии.
  • Большое количество запорно-регулирующей арматуры и применение циркуляционного насоса заставляет чаще делать эксплуатационное техническое обслуживание.
  • Между вытяжкой и притоком отсутствует влагообмен.

Несмотря на низкую эффективность (45-60%) гликолевый рекуператор пользуется спросом благодаря возможности его установки в действующих раздельных системах вентиляции, простой регулировки теплоотдачи, его применения в агрессивных средах и пр.

Работники компании ДНП, имея большой опыт по проектированию, установке и обслуживанию гликолевых рекуператоров, предложит вам вариант, который решит ваши проблемы. Мы имеем большой модельный ряд этих устройств, который удовлетворит любые ваши требования.

Смотрите также:

  • Роторный рекуператор.
  • Тепловой насос.

dnp-studio.ru

Рекуператор в системах вентиляции

На сегодняшний день «стал ребром» вопрос об энергоэффективности. Поэтому везде, и системы вентиляции не исключение, используют энергосберегающие установки и машины. Бережное отношение к энергии вынуждает потребителей все чаще обращаться к системам утилизации теплоты.

В зависимости от конкретных условий, установка со встроенным рекуператором позволяет сэкономить до 90% потребностей в энергии по сравнению с установкой без него. Это теоретические данные. На практике же наши исследования показали, что наиболее эффективный роторный рекуператор экономит 75% максимум, но это, согласитесь, тоже довольно внушительная цифра.О самой вентиляции с рекуперацией и принципе действия раньше упоминалось в статье по ссылке. Мы же не будем повторятся и рассмотрим именно сам рекуператор.

Что такое рекуператор?

Благодаря теплоутилизатору, тепло, забираемое из удаляемого воздуха, передается приточному. При этом конструкция рекуператора определяет условия его применения, эффективность и качество приточного воздуха на выходе из устройства. 

В соответствии со стандартами, утилизаторы тепла делятся на 4 категории:

  • рекуперативные теплоутилизаторы. Теплообмен между воздушными потоками происходит через разделяющую перегородку.
  • регенеративные теплоутилизаторы. Тепло воздуха передается промежуточному аккумулятору, а затем этот накопитель отдает тепло приточному потоку.
  • регенеративные с промежуточным теплоносителем. Теплоноситель контактирует с воздухом через разделяющую поверхность, а перенос тепла осуществляется газообразным или жидкостным теплоносителем.
  • тепловые насосы. О данной категории теплоутилизаторов читайте в статье по ссылке.

Все категории теплоутилизаторов обладают такими преимуществами как:

  1. Высокая экономичность, благодаря снижению расходов на эксплуатацию
  2. Уменьшение нагрузки на окружающую среду благодаря снижению энергопотребления
  3. Снижение расходов предприятия за счет уменьшения расходов на отопление и кондиционирование.

Виды рекуператоров

Ознакомимся ближе с различными видами рекуператоров и их действием.

Пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор

Пластинчатый рекуператор изготавливают в двух конструктивных решениях: перекрестный и противоточный. Наиболее популярный и доступный вариант — это перекрестный пластинчатый рекуператор. КПД такого теплообменника может достигать 65%. Для достижения хорошей теплопроводимости перекрестный рекуператор изготавливается из пластин листового алюминия. Торцы пластин рекуператора скреплены между собой так, что образуются узкие прямоугольные каналы для потоков приточного и вытяжного воздуха. Учитывая, что максимальный переток воздуха через неплотности рекуператора оставляет 0,1%, данное устройство можно считать практически герметичным и пригодным к применению в случаях, где смешение подающесяго и удаляемого воздуха не допускается. Также могут быть изготовлены пластинчатые теплоутилизаторы, в которых обеспечена 100% герметичность от смешения потоков воздушных потоков. Максимальная температура перемещаемой среды не более 90°С. Для рекуператоров с силиконовым уплотнителем максимальная температура не должна превышать 200ºС. Повысить КПД пластинчатого рекуператора можно установив два перекрестных рекуператора последовательно. Это приведет к значительному увеличению длины установки, для начала нужно знать размеры венткамеры. Если же места нет, можете вместо двух перекрестных поставить один перекрестно-противоточный рекуператор, КПД которого соответствует их двойному использованию. Высокий КПД и низкое аэродинамическое сопротивление перекрестно-противоточного рекуператора сделали его конструкцию не прочной, и по этой причине применение этих рекуператоров ограничена системами с небольшим перепадом давления. Сбор и отвод конденсата производится при помощи конденсационных ванн. 

Роторный рекуператор

Роторный теплорекуператор относится к группе регенеративных теплоутилизаторов и представляет собой медленно оборачивающийся ротор-теплонакопитель, что установлен перпендикулярно потокам входного и удаленного воздуха. Когда в установке включен обогрев, то удаляемый воздушный поток передает теплоту в тот сектор ротора через который проходит. Вращаясь, он попадает в поток приточного воздуха, отдавая ему тепло сектор охлаждается. Правильный подбор роторного рекуператора позволяет достичь  КПД 80%, это сочитается с невысоким аэродинамическим сопротивлением и небольшой длиной самого устройства. Помимо переноса тепла роторный теплоутилизаторможет передавать и влагу.Такое решение идеально подходит для офисной вентиляции, ведь предохраняет воздушные массы от чрезмерной сухости. Частичный перенос удаляемого воздуха в приточный канал (примерно 5%) не позволяет использовать такой рекуператор в системах где это строго запрещено.

Чтобы уменьшить переток воздуха в качестве уплотнителя между рамой и ротором используется пластмасса или войлок. Достижение полной герметичности невозможно. Продуктивность теплообменного процесса регулируют изменяя скорость вращения ротора благодаря частотному преобразователю.

Гликолевый теплоутилизатор

Гликолевый рекуператор относится к регенеративным системам с промежуточным теплоносителем. Как промежуточный тепло-хладоноситель используют этиленгликолевый раствор. Устройство гликолевого теплоутилизатора: два теплообменника, что соединены друг с другом и образуют замкнутый контур. По нему и движется теплоноситель. Первый змеевик размещают в подающем канале, а другой в вытяжном. В холода вытяжной змеевик работает на охлаждение, а приточный на обогрев. Летом их задание меняется. Конденсационные ванны с гидравлическим затвором служат для собирания и удаления конденсата. Контроль мощности рекуператора делают при помощи трехходового регулировочного вентиля. При работе с взрывоопасными средами и во всех случаях, когда удаляемым и поступающим потокам нельзя соприкоснуться, без гликолевого рекуператора как без рук. Отдаленность в просторе змеевиков гликолевого теплоутилизатора — неоспоримое преимущество при обновлении и усовершенствовании существующих систем вентиляции.

Тепловая труба входит в регенеративные системы с промежуточным теплоносителем. Если вы слышите фразу «тепловая труба» знайте: это название сегмента с большим числом отдельных трубок, у которых внутри жидкость кипящая  почти при 0ºС. Обмен теплом совершается посредством испарения жидкости в нагретом конце трубки, при этом она поглощает теплоту, затем следует конденсация на холодном конце трубки, и отдача тепла, а жидкость опять возвращается к нагретому концу тепловой трубы, в итоге цикл испарение-конденсация идет заново. КПД этих рекуператоров намного ниже нежели предыдущих. Монтировать тепловую трубу в установку следует строго в определенном порядке:1) если подающий и удаляемый потоки находятся один над другим, тепловые трубки монтируют вертикально 2) когда потоки идут в одну линию,тепловые трубки нужно монтировать горизонтально под углом к удаляемому воздушному потоку. И там и там отдача тепла может быть лишь в одну сторону, из-за этого их можно применять только для обогрева. Регулирование производится  байпасным клапаном. Из всего этого следует, что тепловая труба имеет довольно узкую область применения. Поэтому хорошенько подумайте перед установкой именно этого теплоутилизатора.

Расчет рекуператора

Чтобы правильно подобрать и рассчитать рекуператор, нужно иметь достаточно данных о параметрах потоков, между которыми предстоит теплообмен. Во первых нужно знать какую среду вы удаляете ( есть ли агрессивные вещества, пыль или другие загрязнения и другое). Это поможет определить необходимый тип рекуператора. И конечно же нужно знать теплофизические свойства нагреваемого и охлаждаемого потоков, дабы легко произвести расчеты. И самое главное устанавливают нужную тепературу на входе в рекуператор и на выходе, допустимые аэродинамические потери давления.

Расчет рекуператора происходит в 2 этапа:

Надеемся наша статья была вам полезной и вы воспользуетесь изложенной информацией.

Читайте также:

airducts.ru

Обвязка гликолевого рекуператора

Смесительные узлы для гликолевых рекуператоров предназначены для работы приточно-вытяжных установок, имеющих в составе блок гликолевых теплообменников, который выполняет функцию энергоутилизации тепла.

 

Схема узла обвязки гликолевого рекуператора СУРГ.

Блок гликолевых теплообменников - это два водяных калорифера, заполненные незамерзающим теплоносителем (раствором этилен- или пропиленгликоля), один из которых установлен в приточной части, а другой в вытяжной части приточно-вытяжного оборудования вентиляции и кондиционирования. 

Соединяет теплообменник приточной части и теплообменник вытяжной части приточно-вытяжной установки вентиляции и кондиционирования именно смесительный узел.

Смесительные узлы гликолевых рекуператоров предназначены для регулирования потоков незамерзающей жидкости в контуре блока гликолевых теплообменников (гликолевого рекуператора) и обеспечения необходимого расхода теплоносителя, чтобы максимально передать теплоту вытяжного воздуха приточному, через замкнутый контур трубопровода.

Узел обвязки гликолевого рекуператора служит для обеспечения двух режимов работы

  • режим оттаивания
  • режим рекуперации тепла от вытяжного воздуха к приточному

Состав смесительного узла гликолевого рекуператора

Смесительный узел обвязки гликолевых теплообменников содержит все необходимые для работы контура элементы. А для его работы необходимо подключить сервопривод водяного трехходового клапана и циркуляционный насос к блоку управления вентиляцией,  в состав которого входит программируемый контроллер.

Циркуляционный насос узла обвязки обеспечивает необходимый расход теплоносителя (пропиленгликоля), необходимы для того чтобы передать тепло от нагретого вытяжного теплообменника к холодному приточному.

Трехходовой клапан узла обвязки гликолевого рекуператора регулирует максимальную мощность теплоутилизаторов, смешивая потоки гликоля в нужном количестве. При переохлаждении одного из теплообменников (калориферов), трехходовой клапан подмещивает в контур нагретую жидкость, предотвращая возможность обмерзания кликолевого теплообменника.

Электропривод (сервопривод) плавного регулирования клапана позволяет точно регулировать степень открытия и закрытия трехходового крана.

Термоманометры в составе узла необходимы для отслеживания параметров температуры и давления на разных участках системы узла.

В состав узла водит и группа безопасности, состоящая из расширительного бака, воздухоотводчика, сливного крана и предохранительного клапана.

Воздухоотводчик стравливает из системы воздух, попавший в контур при его заполнении теплоносителем.

Расширительный бак нужен для компенсации излишек жидкости в узле при изменении температуры теплоносителя.

Предохранительный клапан срабатывает в случае повышения давления теплоносителя выше заданного, таким образом он уберегает элементы от повреждения.

Сливной кран служит для слива жидкости из системы при обслуживании.

Шаровые краны необходимы для перекрытия контура узла, позволяя при этом заменить отдельные его элементы не сливая всю систему.

При необходимости узел можно скомплектовать гофрированными гибкими подводками для удобного и быстрого соединения узла к теплообменникам.

teplocontrol.info

Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип действия +схемы

В процессе вентилирования из помещения утилизируется не только отработанный воздух, но и часть тепловой энергии. Зимой это приводит к увеличению счетов на энергоресурсы.

Сократить неоправданные расходы, не в ущерб воздухообмену, позволит рекуперация тепла в системах вентиляции централизованного и локального типа. Для регенерации тепловой энергии используются разные виды теплообменников – рекуператоры.

В статье подробно описаны модели агрегатов, их конструктивные особенности, принципы работы, достоинства и недостатки. Изложенная информация поможет в выборе оптимального варианта для обустройства вентиляционной системы.

Понятие рекуперации: принцип работы теплообменника

В переводе с латинского, рекуперация означает возмещение или обратное получение. В отношении теплообменных реакций, рекуперация характеризуется как, частичный возврат энергии, затраченной на проведение технологического действия с целью применения в этом же процессе.

В вентиляционной системе принцип рекуперации используется для экономии тепловой энергии.

По аналогии происходит рекуперация охлаждения в жаркую погоду – теплые приточные массы нагревают выводимую «отработку» и их температура понижается.

Процесс регенерации энергии осуществляется в рекуперационном теплообменнике. Устройство предусматривает наличие теплообменного элемента и вентиляторов для прокачивания разнонаправленных воздухопотоков. Для управления процессом и контроля качества подачи воздуха используется система автоматики.

Конструкция разработана так, чтобы приточные и вытягиваемые потоки находились в отдельных отсеках и не смешивались – теплоутилизация осуществляется через стенки теплообменника.

Разобраться и понять, что такое вентиляция с рекуперацией поможет наглядная схема циркуляции воздуха.

Через вытяжки во влажных помещениях (туалет, ванная, кухня) происходит отток отработанного воздуха. До того, как удалиться наружу, он проходит сквозь рекуператор и оставляет часть тепла. Подаваемый воздух движется во встречном направлении, нагревается и поступает в жилые комнаты (+)

Целесообразность рекуператора в вентиляции

Говорить о целесообразности обустройства рекуперативной вентиляции можно, оценив эффективность системы и сопоставив ее достоинства с недостатками.

От отработанного вытягиваемого наружу воздуха забирается часть тепла и передается нагнетаемым свежим струям, направленным вовнутрь помещения. Это позволяет снизить теплопотери до 70% (+)

Необходимость использования рекуперации тепла наиболее актуальна в зданиях с принудительным выводом воздуха. Как правило, это малоинерционные строения, возведенные с использованием инновационных теплоизоляционных технологий (дома из сэндвич-панелей, газосиликатных плит, пеноблоков).

В таких постройках стены плохо аккумулируют тепло, а естественный воздухообмен малоэффективен.

Однако проблемы с циркуляцией воздуха характерны и для «традиционных» построек из кирпича и бетона. Наличие герметичных тепло-звукоизолирующих ПВХ-окон блокирует циркуляцию с естественным побуждением – приток свежего воздуха останавливается, а тяга в вентканале опрокидывается или стремится к нулю.

Решение проблемы «евроокон» – организация принудительной вентиляции. Система восстанавливает воздухообмен, но при этом теплопотери увеличиваются до 60%. И здесь уже не обойтись без тепловой рекуперации.

Эффективность обменного процесса выражается в процентах и показывает количество затраченного тепла от вытяжного воздуха на обогрев свежей «приточки»

Показатель КПД вентиляционной рекуперации тепла:

  • 0% – открытое окно – теплый воздух удаляется в атмосферу, а холодный попадает вовнутрь, понижая температуру в помещение;
  • 100% – приточный воздух разогревается до температуры «отработки» – технически реализовать невозможно;
  • 30-90% – допустимый параметр, хорошей считается рекуперация с эффективностью 60% и более, КПД свыше 80% – отличный теплообмен.

Эффективность системы зависит от типа рекуператора, габаритов помещения и расхода воздуха. В любом случае, использование рекуперационной вентиляции даже с КПД в 30% выгоднее, чем ее отсутствие. Кроме существенной экономии на энергоресурсы, «регенерация» тепла улучшает общий микроклимат в помещении.

Недостатки использования теплообменника:

  1. Энергозависимость. Покупка климатического оборудования оправдана, если потребление электроэнергии будет значительно меньше, чем ее экономия после установки рекуператора.
  2. Выпадение конденсата. Из-за разности температур на стенках теплообменника может конденсироваться влага. Зимой есть вероятность обледенения, что чревато стремительным снижением КПД или выходом рекуператора из строя.
  3. Шумная работа. Некоторые модели в процессе эксплуатации издают гул. Если днем этот недостаток не особо ощутим, то ночью шум доставляет дискомфорт. Рекуператоры с улучшенной изоляцией работают тихо.

Высокие первоначальные инвестиции часто становятся главным аргументом против энергоэффективной вентиляции.

Целесообразно вкладывать деньги в ту систему, которая окупиться в течение 5-8 лет. Надо учесть, что для обслуживания комплекса придется нести дополнительные расходы, например, периодическая замена вентиляторов

Особенности разных видов теплообменников

Конструкция рекуператора определяет схему движения теплоносителя, эффективность вентиляционной системы, класс энергопотребления и стоимость оборудования. Применяется пять вариантов теплообменников: пластинчатый, роторный, тепловые трубки, камерные устройства и модели с промежуточным теплоносителем.

Пластинчатый рекуператор – простота конструкции

Основа теплообменника – герметичная камера с множеством параллельных воздуховодов. Каналы разделены перегородками – теплопроводящими пластинами, изготовленными из стали или алюминия.

Волнообразные пластины (60-70 штук) сгруппированы в одном блоке так, чтобы образованные каналы располагались перекрестно друг к другу – созданная турбулентность улучшает теплообмен (+)

Потоки газов движутся навстречу друг друга, пересекаются в кассете рекуператора, но не перемешиваются. Тепловой обмен осуществляется за счет единовременного охлаждения и нагрева пластинок с разных сторон.

Достоинства перекрестного теплообменника:

  • простота монтажа и настройки оборудования;
  • исключение контакта воздушных масс;
  • доступная стоимость и компактные габариты;
  • отсутствие трущихся и подвижных деталей.

Показатель эффективности варьируется в диапазоне 40-70%.

Основной недостаток пластинчатой модели – оседание конденсата в вытяжном канале и образование наледи зимой. Для размораживания агрегата входящая струя перенаправляется в обход теплообменника, а теплый выходящий поток растапливает лед на пластинах.

В режиме «разморозки» экономия энергии не происходит, для подогрева поступающего воздуха применяются калориферы мощностью до 5 кВт. Усредненное значение КПД падает на 20% (+)

Возможны два пути решения проблемы:

  1. Предварительный подогрев поступающего воздухопотока до температуры, при которой образование наледи исключено.
  2. Рекуператор с пластинами из гигроскопической целлюлозы. Материал впитывает влагу из отработанных воздушных масс и передает ее вновь поступающим потокам.

При выборе перекрестного теплообменника следует учесть эксплуатационные особенности пластин.

Их характеристики зависят от материала изготовления:

  1. Алюминиевая фольга – доступная стоимость, но ограниченная производительность зимой. Кроме того, не рекомендовано для жилых помещений из-за просушивания воздуха. Модификации с алюминиевой «начинкой» – оптимальный вариант для бань и бассейнов.
  2. Пластиковые перегородки – по цене аналогичны металлическим изделиям, но отличаются улучшенной эффективностью работы.
  3. Целлюлозный теплообменник – препятствуют обмерзанию и поддерживают нормальное влагосодержание внутри помещения.

Гигроцеллюлозный рекуператор наиболее экономичен и оптимален для вентиляции жилых построек.

Роторный рекуператор – высокая эффективность системы

Теплообменник представлен в виде цилиндра, заполненного прослойками гофрированного металла. По мере вращения барабанной установки в каждый отсек поочередно поступают теплые или холодные струи воздуха.

Конструкция роторного рекуператора: вал вращения и два воздушных канала. Один участок ротора нагревается «отработкой», барабан прокручивается и тепло перенаправляется холодным массам, сосредоточенным в соседнем канале (+)

КПД теплообмена определяется скоростью вращения ротора, эффективность работы можно регулировать.

Аргументы «за» роторный рекуператор:

  • возврат тепла до 65-90%;
  • экономичность расхода электроэнергии;
  • частичное возмещение влаги – можно обойтись без увлажнителя;
  • период окупаемости – до 4-х лет.

Несмотря на высокую эффективность, теплообменник барабанного типа не стал лидером среди аналогичных установок.

Минусы вентиляционной системы:

  1. Подмес загрязненного воздуха в приток. Через микроканалы поочередно циркулируют вытяжные и приточные массы, поэтому около 3-8% «отработки» возвращаются обратно. Барабан часто передает запах исходящего воздуха.
  2. Сложность конструкции. Вращающиеся части ротора нуждаются в регулярном обслуживании и периодической замене. Движущиеся элементы во время работы издают шум и вибрацию.
  3. Высокая стоимость. Цена на роторные модели выше, чем на пластинчатые изделия. Это обусловлено использованием сложной механики в конструкции барабанного теплообменника.
  4. Большие размеры. Монтаж осуществляется в просторной венткамере.

Из-за громоздкости роторные установки используются преимущественно на промышленных предприятиях.

Для минимизации смешивания воздухопотоков роторные рекуператоры дополняются промежуточными секторами – здесь микроканалы продуваются свежим воздухом, который поступает обратно в вытяжку. Минус схемы – снижение КПД (+)

Связанные теплообменники – гликолевая модель

Рекуперационную установку с промежуточным теплоносителем из-за конструктивных особенностей часто называют связанными теплообменниками или глеколевым агрегатом. Это одна из самых гибких систем теплоутилизации. Один теплообменник врезается в приточный канал, а второй – в вытяжку.

В схеме обвязки присутствуют: циркуляционный насос, расширительный бак, воздушный клапан, контроллер, температурный датчик, предохранительный клапан, индикатор давления (+)

Принцип работы. Гликолиевый состав циркулирует между теплообменниками. Температура теплоносителя возрастает благодаря разогретому удаляемому потоку, а затем тепловая энергия передается свежему воздуху. Замкнутая система исключает смешивание встречных воздушных масс.

Особенности работы теплообменников с теплоносителем:

  • КПД – 45-55%;
  • регулировка эффективности с помощью насоса – выбирается скорость движения антифриза;
  • возможность размещения приточно-вытяжных воздуховодов удаленно друг от друга (до 800 м);
  • монтаж рекуператора осуществляется вертикально или горизонтально;
  • в сильный мороз поверхность вытяжного теплообменника обмерзает – появляется лед; использование антифриза позволяет эксплуатировать рекуператор, не прибегая к разморозке;
  • срок окупаемости системы – до 2-х лет;
  • допустима комбинация 1 вытяжки и нескольких притоков или наоборот.

Объем удаляемого и поступаемого воздуха должен быть приблизительно равным. Такие рекуператоры обычно используются, если приток токсичен или сильно загрязнен, когда смешивание потоков недопустимо.

Камерный узел – универсальность применения

Конструктивно, камерный теплообменник – закрытый короб, разделенный внутри движущейся заслонкой. Открывающаяся перегородка определяет схему работы рекуператора.

Отток проходит вдоль одного канала, а приток поступает во вторую камеру. В теплообменнике теплые массы нагревают стенки первого отсека. Через время заслонка передвигается и воздухопоток изменяет направление

В результате – приток движется вдоль теплых стенок первого воздуховода, а «отработка» нагревает поверхность второй камеры. В определенный момент перегородка становится обратно и цикл повторяется.

Преимущества камерного теплообменного узла:

  • КПД – 80-90%;
  • в тандеме с качественной теплоизоляцией расходы на отопление сводятся к минимуму;
  • простота монтажа – помощь специалистов понадобится при выборе параметров вентустановки;
  • сохранение уровня влажности;
  • исключено обмерзание системы.

Камерный рекуператор – отличный вариант для регионов, где в течение года длительный период наблюдается существенный дисбаланс между температурой внутри помещения и на улице.

К недостаткам узла регенерации тепла относятся:

  • необходимость регулярного техобслуживания подвижных элементов;
  • встречные воздушные струи частично смешиваются – запахи и примеси могут поступать обратно в здание.

Для сокращения подмеса система комплектуется фильтрующим элементом. Воздух становится чище, но эффективность рекуператора падает.

Тепловые трубки – закрытая система теплообмена

Рекуператор состоит из множества медных или алюминиевых трубок, заполненных легкоиспаряющимся веществом, например, фреоном. Принцип функционирования трубчатого теплообменника базируется на физических процессах – изменении состояния вещества при нагревании.

Термотрубка размещается вертикально – нижний конец теплообменника в вытяжном канале, а верх – в приточном воздуховоде. Исходящие потоки огибают конец трубки – фреон нагревается, вскипает и выпаривается (+)

Газ поднимается и отдает тепловую энергию притоку, после чего фреон конденсируется и стекает вниз рекуператора. Термический цикл повторяется по кругу.

Технико-эксплуатационные характеристики трубчатого теплообменника:

  • эффективность устройства – до 65%;
  • бесшумность работы благодаря отсутствию движущихся элементов;
  • простота конструкции и неприхотливость в обслуживании;
  • компактность –  небольшие габариты и незначительный вес;
  • энегронезависимость – теплоноситель циркулирует естественным путем;

Веское преимущество состоит в том, что воздушные потоки притока и обратки не перемешиваются.

Слабые стороны тепловых трубок:

  • высокий уровень КПД достигается при узком температурном диапазоне – при резком перегреве весь фреон испаряется, а при недостаточном нагреве интенсивность парообразования замедляется;
  • невысокая прочность трубок – изменение формы или разгерметизация снижает работоспособность оборудования.

Трубчатые рекуператоры применяются в частном строительстве, в административных, офисных зданиях и небольших промышленных площадях.

Способы организации рекуперативной вентиляции

Рекуперация обустраивается одним из способов: централизованно и децентрализовано. В первом случае через теплообменник проходят вентиляционные потоки со всего помещения, во втором – с одной комнаты.

Централизованный комплекс – приточно-вытяжная установка

Централизованная система обустраивается на этапе строительства или капитальной модернизации вентсистемы.

Подбирается принудительная приточно-вытяжная установка (ПВУ) с вмонтированным рекуператором. Основной критерий выбора – общая производительность комплекса из расчета на весь объем воздуха в сооружении (+)

ПВУ с рекуператором обеспечивает достаточный воздухообмен даже в домах с герметичными окнами. При этом воздухопотоки распределяются равномерно, не создавая сквозняков.

Комплексные приточно-вытяжные установки моноблочного типа укомплектованы:

  • вентиляторами – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй, насыщенных углекислым газом;
  • нагревателями – предварительный подогрев притока;
  • фильтрами – задерживают пыль и микрочастицы;
  • рекуператором – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых ПВУ расширен таймером отсрочки работы, регулятором мощности, датчиками уровня влажности и тд.

Корпус моноблочных моделей покрыт шумопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень тихой. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты исполнения вентустановок

Хорошо зарекомендовали себя рекуперационные моноблочные ПВУ производства: «Вентс» (Украина), Dantherm (Дания), «Daikin» (Япония), «Dantex» (Англия).

Локальные агрегаты – дополнение к действующей вентсистеме

Для восстановления циркуляции воздушных масс в эксплуатируемом помещении подойдут децентрализованные приточники с рекуперацией тепла.

Они врезаются в фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшение приточной вентиляции в доме.

В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене

Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:

  • КПД – 60-96%;
  • невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
  • доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
  • простота монтажа – для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, установить стеновой клапан можно самостоятельно.

Популярные производители локальных рекуператоров: Prana (Украина), O.Erre (Италия), Blizzard (Германия), Вентс (Украина), Aerovital (Германия).

Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды

Выводы и полезное видео по теме

Сравнение работы естественной вентиляции и принудительной системы с рекуперацией:

Принцип функционирования централизованного рекуператора, расчет КПД:

Устройство и порядок работы децентрализованного теплообменника на примере стенового клапана Prana:

Через вентсистему из помещения уходит порядка 25-35% тепла. Для сокращения потерь и эффективной теплоутилизации используются рекуператоры. Климатическое оборудование позволяет задействовать энергию отработанных масс для нагрева поступающего воздуха.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе разных вентиляционных рекуператоров? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к публикации, делитесь опытом эксплуатации таких установок. Форма для связи находится в нижнем блоке.

sovet-ingenera.com

РАСЧЕТ ВОЗДУХО-ВОЗДУШНЫХ РЕКУПЕРАТОРОВ ДЛЯ ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

Баишева Л.М.1, Жиркова М.В.2

1Аспирант,

2старший преподаватель,

Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова

РАСЧЕТ  ВОЗДУХО-ВОЗДУШНЫХ РЕКУПЕРАТОРОВ ДЛЯ ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

Аннотация

В работе представлен расчет параметров рекуператоров, установленных в приточно-вытяжных устройствах систем вентиляции воздуха. Для расчета впервые используется температура наружного воздуха tн=-50°С, характерная для населенных пунктов в условиях Севера. Отмечено несоответствие теоретических результатов расчета с экспериментальными данными.

Ключевые слова: рекуператор, вентиляция воздуха, конденсация влаги.

Baisheva L.M.1, Zhirkova М.V.2

1Postgraduate,

2senior lecturer,

North-Eastern Federal University in Yakutsk

ANALYSIS OF AIR-TO-AIR RECUPERATOR IN THE NORTH

Abstract

The analysis of air-to-air recuperator characteristics in the North is submitted. The outdoor temperature is minus 50 degrees is for the first time used. It is noted that calculation data don’t correspond to experiment.

Keywords: recuperator, ventilation, condensation of moisture.

Затраты теплоты на подогрев приточного наружного воздуха при современных методах теплозащиты ограждающих конструкций составляют в жилых домах до 80% тепловой нагрузки на отопительные приборы, а в общественно-административных зданиях более 90%. Поэтому энергосберегающие системы отопления в современных конструкциях зданий могут быть созданы только при условии утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного воздуха. Наибольший интерес представляют приточно-вытяжные установки систем вентиляции с вращающимся и пластинчатым рекуператорами.

Применение воздушных рекуператоров в суровых климатических условиях ограничено из-за возможного обмерзания вытяжной части теплообменной установки. Устранение обмерзания позволит существенно расширить температурный диапазон работы воздушных рекуператоров в области низких температур.

Для обеспечения бесперебойной работы рекуператора необходимо на его входе для наружного воздуха поддерживать температуру не ниже -20ºС. В то же время температура кипения хладагента в испарителе, находящемся в канале уходящего воздуха, не должна опускаться ниже 0… 5ºC для недопущения его обмерзания [1, 2].

В настоящий момент широко применяется общепринятая методика расчета параметров приточного и удаляемого воздуха на выходе из теплообменника на примере стационарного воздушного пластинчатого теплоутилизатора [3], представленного на рисунке 1. В качестве исходных данных начальную температуру приточного воздуха принимают равной -5°C. Однако суровые климатические условия Республики Саха (Якутия) предполагают значения температур наружного воздуха в среднем -50°C в холодный период года.

В данной работе будет рассмотрен расчет воздухо-воздушных рекуператоров для приточно-вытяжной системы вентиляции в условиях Севера по вышеуказанной методике.

Расход приточного и удаляемого воздуха 5000 кг/ч. Начальная температура удаляемого воздуха tуд.=20°С, влажность φ=25%, влагосодержание d= 3,5 г/кг, Iн= 29 кДж/кг, tр=0,1°С, Iр=9 кДж/кг.  Теплообменная поверхность рекуператора собрана из пластин, между которыми расположено оребрение δр=0,15 мм, образующие каналы в виде равносторонних треугольников (β=60º). Просвет между пластинами 3 мм. В рекуператоре подогревают приточный воздух с начальной температурой tн=-50°С, Iн=-50 кДж/кг. Размеры фронтального сечения в каждом канале рекуператора fфр=0,7х0,7 м, глубина l=0,3 м. Схема движения теплообменивающихся сред противоточная.

Рис. 1 – Схема устройства воздухо-воздушного рекуператора

Сперва определяем живое сечение для прохода воздуха по формуле

                                                                         (1)

где величину параметра  определяем по табл. Х.1 [3], которая равна 0,857 м2/м3:

Затем определяем площадь теплообменной поверхности в потоке удаляемого ( ) и приточного ( ) воздуха

,                                                           (2)

где   по табл. Х.1. равна 1905 м2/м3:

Определяем эквивалентный диаметр теплообменника Dэкв по табл. Х.1 [3] Dэкв=1,77·10-3 м и массовую скорость воздуха в живом сечении теплообменника

,                                                                     (3)

Плотность удаляемого воздуха (tуд.=20°С) ρ1=1,205 кг/м3, а плотность приточного воздуха (tн=-55°С) ρ1=1,534 кг/м3.

Скорости потоков удаляемого и приточного воздуха соответственно равны: ω1=11,02/1,205=9,145 м/с, ω2=11,02/1,534=7,187 м/с.

Определяем значения критерия Re, принимая коэффициенты кинематической вязкости ν1=15,11·10-6 м2/с и ν2=9,55·10-6 м2/с:

                                                                       (4)

Затем определяем значения Nu по формуле:

                                                       (5)

Определяем коэффициенты теплообмена α1 и α2, принимая λ1=2,57·10-2 Вт/(м·К) и λ2=2,04·10-2 Вт/(м·К):

                                                     (6)

Определяем показатель оребрения одной и другой поверхности по формуле:

  ,                                                            (7)

считая ŋр=1 и :

Определяем коэффициент теплопередачи:

                                                                                      (8)

Определяем коэффициент теплопередачи учитывающий тепло-  и массоперенос, по формуле:

                                                             (9)

вычисляя снас по формуле:

,                                                                      (10)

Для определения снас используется таблица значений коэффициентов A, B, C, D (при барометрическом давлении 101,3 кПа), зависящих от температуры наружного воздуха и относительной влажности. И максимально возможная низкая температура воздуха -20°С. Если рассматривать tн=-50°С, то можно сделать вывод, что отношение коэффициентов В/Д стремится к нулю. Следовательно, снас=св.

Тогда получаем:

Определяем безразмерные параметры, характеризующие режимы работы теплообменников без выпадения конденсата (Fo´1 и W1) и при выпадении конденсата на поверхности (Fo´I1 и WI1):

                                                                        (11)

,                                                                              (12)

                                                                         (13)

,                                                           (14)

Используя найденные значения  определяем значения относительного перепада температур θ2 при работе теплообменника в режиме “сухого” теплообмена по формуле:

                                                                                  (15)

Используя найденные значения , определяем значения θI2 при работе теплообменника в режиме выпадения конденсата на всей поверхности по формуле:

                                                  (16)

Определяем температуру приточного воздуха после утилизатора при работе его в “сухом” режиме по формуле:

,                                                           (17)

Если влагосодержание удаляемого воздуха увеличить, то рекуператор будет работать в условиях выпадения конденсата на всей поверхности.

Определим температуру приточного воздуха после утилизатора при работе его в режиме с выпадением конденсата на всей поверхности при следующих параметрах удаляемого воздуха: tуд=20 ºС; d=14,5 г/кг; IТ=57 кДж/кг:

,                                     (18)

Таким образом, по результатам расчета можно сказать, что чем ниже температура наружного воздуха, тем выше температура приточного воздуха после утилизатора с выпадением конденсата на всей поверхности. Этот вывод не соответствует экспериментальным данным. Поэтому необходимо разработать новую методику расчета температуры приточного воздуха после рекуператора с выпадением конденсата в зависимости от температуры наружного воздуха ниже -31 ºС.

Литература

  1. Вишневский Е.П. Особенности обеспечения эффективной работы пластинчатых теплообменников рекуперативного типа в суровых климатических условиях // С.О.К. 2005. № 1.
  2. Дискин М.Е. Эффективность рекуперации теплоты в системах вентиляции при температурах наружного воздуха ниже температуры опасности обмерзания. АВОК. 2006. № 4.
  3. Богословский В.Н. и др. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение: Учебник для вузов / В.Н. Богословский, О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под ред. В.Н. Богословского. – М.: Интеграл 2014 – 367 с., ил.

References

  1. Vishnevskij E.P. Osobennosti obespechenija jeffektivnoj raboty plastinchatyh teploobmennikov rekuperativnogo tipa v surovyh klimaticheskih uslovijah // S.O.K. 2005. № 1.
  2. Diskin M.E. Jeffektivnost’ rekuperacii teploty v sistemah ventiljacii pri temperaturah naruzhnogo vozduha nizhe temperatury opasnosti obmerzanija. AVOK. 2006. № 4.
  3. Bogoslovskij V.N. i dr. Kondicionirovanie vozduha i holodosnabzhenie: Uchebnik dlja vuzov / V.N. Bogoslovskij, O.Ja. Kokorin, L.V. Petrov; Pod red. V.N. Bogoslovskogo. – M.: Integral 2014 – 367 s., il.

research-journal.org


Смотрите также