Апр 08 2001

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ УТИЛИЗАТОРОВ ТЕПЛА

Опубликовано в 21:25 в категории Утилизация отходов

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ УТИЛИЗАТОРОВ ТЕПЛА

С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

А.С. Титлов, О.Б. Васылив

Одесская государственная академия пищевых технологий, Украина

Рост стоимости энергоносителей и интенсификация “парникового" эффекта в атмосфере Земли предопределяют повышенные требования к экономичности современных систем проточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования воздуха (СКВ).

СКВ по энергоемкости превосходят системы вентиляции, при этом капитальные затраты на них достигают 20 % общей стоимости зданий, а эксплуатационные – 30…50 % всей стоимости эксплуатации [1]. /p>

Особую актуальность в этом случае приобретают вопросы утилизации тепла отработанного воздуха при помощи специализированного теплообменного оборудования.

При разработке систем утилизации тепла необходимо учитывать и сложную экологическую ситуацию. В настоящее время годовые загрязнения атмосферы составляют миллионы тонн, из них 90 % приходятся на газообразные компоненты, 10 % - на пыль. В частности, одним из наиболее экологически неблагополучным является сварочное производство, так как сварочный аэрозоль (СА) обладает широким спектром вредных воздействий на человека.

Применение встроенных и местных отсосов позволяет локализовать до 80 % СА. Для разбавления оставшихся 20 % СА до ПДК необходимо подавать в производственные помещения от 2000 м3 до 350000 м3 воздуха на 1 кг расходуемого сварочного материала [2].

В зимнее время перепад температур между наружным и воздухом в помещении может достигать 35° С. В этом случае для производства с 10 сварочными постами на нагрев проточного воздуха необходимо затрачивать от 660 кВт до 10000 кВт тепловой энергии.

В ОГАПТ и ИЦ «Экология в сварочном производстве» при ОНУ им. И.И. Мечникова выполнен ряд разработок по решению задач утилизации тепла и газоочистки.

На первом этапе был разработан высокоэффективный теплоутилизатор (рис. 1.), работающий в режиме барботирования [3].

Устройство содержит две емкости, выполняющие функции охладителя 1 и нагревателя 2, сообщенные между собой циркуляционным контуром 3, 4, 5 промежуточного теплоносителя.

Вытяжной воздуховод 6 с фильтром 7 сообщен с помещением (не показан) и подключен к охладителю 1 с возможностью барботирования потока вытяжного воздуха через слой 4 промежуточного теплоносителя и его сообщения через расположенный в охладителе 1 сепаратор 8 (отделитель частиц с помещением).

Приточный воздуховод 9 подключен к нагревателю 2 с возможностью барботирования потока приточного воздуха через слой 5 промежуточного теплоносителя и его сообщения через расположенные в нагрева-теле 2 сепаратор 10 и подогреватель 11с помещением.

Дополнительный приточный воздуховод 12 подключен к охладителю 1 с возможностью смешивания с потоком вытяжного воздуха после сепаратора 8.

Циркуляционный контур 3 заполняют промежуточным теплоносителем (водой или, например, химически инертной жидкостью типа полиметилсилоксановой) с образованием в охладителе 1 и нагревателе 2 слоев 4 и 5 жидкости.

Вытяжной воздух собирается и удаляется из помещения и одновременно с приточным воздухом подаётся соответственно через вытяжной воздуховод 6 и основной приточный воздуховод 9 в охладитель 1 и нагреватель 2.

В охладителе 1 осуществляется охлаждение вытяжного воздуха и подачу из охладителя 1 в помещение.

Одновременно осуществляют нагрев приточного воздуха в нагревателе 2 и дополнительный нагрев в подогревателе 11 и последующую подачу обработанного приточного воздуха в помещение.

Одновременное охлаждение вытяжного воздуха и нагрев приточного воздуха осуществляют в режиме барботирования соответственно в охладителе 1 и нагревателе 2 теплоутилизатора через слои 4 и 5 циркулирующего промежуточного теплоносителя с проведением последующей сепарации в сепараторах 8 и 10 охлажденного и нагретого вытяжного и приточного воздуха от содержащейся в последних жидкости.

Удаляемый из помещения вытяжной воздух перед его подачей в охладитель теплоутилизатора предварительно очищают от примесей в фильтре 7, а после сепарации смешивают в охладителе 1 с подаваемым в последний по дополнительному приточному воздуховоду 12 приточным воздухом и затем подают в помещение раздельно от обработанного в подогревателе 2 теплоутилизатора приточного воздуха.

Рис. 1. Схема теплоутилизатора воздуха

Для обеспечения одновременной газоочистки разработана модификация с абсорбентом в качестве промежуточного теплоносителя. В частности, для обработки воздуха, содержащего сварочные аэрозоли можно использовать водный раствор уротропина (гексаметилентетрамина) с дисперсными частицами ионообменной смолы АВ-17-8 [2].

Показано [2], что новая конструкция теплоутилизатора-газоочистителя позволяет за счет реализации пенно-дисперсного режима очистки интенсифицировать теплообмен, как минимум, в 10 раз. В свою очередь это снижает габариты в 7…8 раз, а металлоемкость в 5…7 раз.

Особый интерес, с точки зрения разработчиков, представляет конструкция теплообменника – газоочистителя на основе тепловых труб (ТТ) или двухфазных термосифонов (ТС). В конструкции отсутствуют движущие детали (циркуляционные насосы для перекачки промежуточного теплоносителя), она надежна, долговечна, компактна, позволяет реализовать широкий спектр инженерных решений. При этом особую актуальность приобретают вопросы утилизации теплоты отработанного воздуха при помощи теплообменников на основе (ТТ).

Теплообменник (рис. 2) представляет собой конструкцию из двух емкостей 1 и 2, разделенных герметичной перегородкой 3. В перегородке 3 жестко закреплены пучки ТТ или ТС с некоторым наклоном в сторону зоны теплоотвода и испарения 5. Наклон позволяет обеспечивать сток конденсата из зоны теплоотвода (конденсации) 6 и обязателен в случае использования ТС.

Разработаны различные модификации конструкции – с одновременным заполнением емкостей промежуточным теплоносителем 4(рис.2а), либо только одной из емкости (рис. 2.б). В последнем случае отсутствует задачи очистки одного из газовых потоков.

Для предотвращения брызгоуноса в верхней части емкостей устанавливаются сепараторы 8. Подача газовых потоков в режиме барботирования осуществляется через перфорированную плиту опытного образца теплообменника со следующими габаритными размерами: высота – 50мм, ширина - 350, мм, глубина - 230 мм. В конструкции использовались ТТ марки ДеМЗ 1.049.02 (НИТИ, Рязань, Россия), установленные в шахматном порядке в два ряда. Промежуточный теплоноситель - вода. Величина коэффициента теплопередачи (К) в экспериментах составляла 800…2500 Вт/м2.К), то есть на порядок превышала соответствующие значения К традиционных конструкций теплообменников типа "газ-газ" на основе ТТ. Изучено воздействие на К величины скорости газа, газосодержания в потоке и гидравлического сопротивления слоя. Определены переходные режимные параметры между барботажным и пенным режимом. Показано, что переход осуществляется при скорости газа в живом сечении аппарата 0,7…1,3 м/с. При отсутствии сетки газовые скорости до 3,0…3,5 м/с значительная часть жидкости уносится. Интенсивность теплопередачи в таком теплообменнике определяется скоростью газа в живом сечении аппарата и мало зависит от скорости газа в проходных каналах решетки.

Литература

1. Титлов А.С., Гродзинский В.В., Дмитренко В.В. Разработка конструкций высокоэффективных теплообменников утилизаторов с совмещенной газоочисткой // Экологически защищенные системы промышленной вентиляции. –М.: ЦРДЗ. –1992. –С. 106-110.

2. А.c. 1672136 CCCР, МКИ F 24 F 3/14. Cпособ обработки воздуха / А.C.Титлов, А.А. Эннан, Г.Ф. Cмирнов, Л.М. Белый А.С. Байрамуков (СССР). -4695520/29; Заявл. 26.05.89; Опубл. 23.08.91, Бюл. № 31.

3. Карпис Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. –2-е изд., перераб. и доп. –М.: Cтройиздат, 1986. –286 c.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.