מערכת לשחזור חום ליחידת מדחס אוויר
יחידות מדחס אוויר מייצרות כמות גדולה של פסולת חום במהלך הפעולה, והמטרה העיקרית של מערכת שחזור החום היא למחזר פסולת חום זה. זה לא רק משפר את קצב ניצול האנרגיה ומפחית את עלות האנרגיה של הארגון, אלא גם מפחית את הזיהום התרמי לסביבה.
מערכת שחזור החום כוללת בעיקר מחליף חום (כגון מחליף חום צינור עם סנפירים), צינורות חיבור, שסתומים, חיישני טמפרטורה, בקרים ורכיבים נוספים. ביניהם, מחליף החום הוא מרכיב הליבה, המשמש להשגת העברת חום.
מחליף חום שפופרת
מאפיינים מבניים
חלק סנפיר: המפתח למחליף חום צינור עם סנפירים טמון בעיצוב הסנפירים. הסנפירים הם בדרך כלל יריעות מתכת דקות (למשל אלומיניום, נחושת וכו') הכרוכות בחוזקה או מרותכות למשטח החיצוני של צינור הבסיס (בדרך כלל צינור פלדה). ישנן צורות שונות של סנפירים, כגון סנפירים שטוחים, סנפירים גליים וסנפירים סיכות. לדוגמה, סנפירים שטוחים הם פשוטים במבנה וקלים לייצור; סנפירים גליים יכולים להגביר את הפרעת הנוזלים ולשפר את יעילות העברת החום.
קטע צינור הבסיס: צינור הבסיס הוא התעלה לנוזל הפנימי, ויש לבחור את החומר שלו בהתאם לאופי נוזל העבודה (למשל טמפרטורה, לחץ, קורוזיביות וכו'). צינור פלדה הוא החומר הנפוץ יותר, יש לו חוזק גבוה ועמידות בלחץ טובה. הקוטר ועובי הדופן של צינור הבסיס משפיעים גם על ביצועי העברת החום ועמידות הלחץ של מחליף החום.
עקרון עבודה
כאשר נוזל חם (כגון שמן בטמפרטורה גבוהה או גז בטמפרטורה גבוהה מיחידת מדחס אוויר) עובר דרך צד אחד של מחליף החום של הצינור בעל הסנפיר (בדרך כלל החלק הפנימי של הצינור), החום מועבר דרך דופן הצינור אל הסנפירים . מכיוון שלסנפירים יש שטח פנים גדול, הם מסוגלים להעביר במהירות חום לנוזל הקר (למשל, מים, אוויר וכו') בצד השני. הנוזל הקר סופג את החום ועולה בטמפרטורה ובכך מאפשר התאוששות חום. לדוגמה, במערכת שחזור חום טיפוסית עבור יחידת מדחס אוויר, אוויר דחוס בטמפרטורה גבוהה עובר דרך הצינורות עם הסנפיר ומים קרים זורמים מחוץ לצינורות הסנפיריים. באמצעות חילופי החום, טמפרטורת המים הקרים עולה, וניתן להשתמש בהם למטרות אחרות כגון חימום תהליך או מים חמים ביתיים.
גורמים המשפיעים על יעילות חילופי החום
פרמטרים של סנפיר: למרווח סנפיר, גובה, עובי ופרמטרים נוספים יש השפעה משמעותית על יעילות העברת החום. מרווח סנפיר קטן יותר יכול להגדיל את שטח העברת החום ליחידת נפח, אך עלול גם להוביל להתנגדות מוגברת של נוזלים. גובה סנפיר מתאים יכול להבטיח שטח העברת חום מספיק תוך הימנעות מהפסדי התנגדות מוגזמים. לדוגמה, בעת תכנון מחליף חום סנפיר וצינור להתאוששות חום ביחידת מדחס אוויר, אם מרווח הסנפירים קטן מדי וזרימת האוויר בין הסנפירים מופרעת, יעילות העברת החום הכוללת עלולה לרדת עקב הפחתה בקצב זרימת האוויר, למרות ששטח העברת החום גדל.
קצב זרימת נוזלים: קצב הזרימה של נוזלים קרים וחמים הוא גם גורם מפתח. קצב זרימה גבוה יותר יכול לשפר את העברת החום ההסעה של הנוזל, אך הוא גם יגדיל את התנגדות הנוזל וצריכת האנרגיה. עבור מחליף חום צינור עם סנפירים במערכת שחזור החום של יחידת מדחס אוויר, יש לייעל את קצב זרימת הנוזל בהתאם למצב בפועל (למשל עומס חום, תכונות נוזל וכו'). לדוגמה, כאשר משתמשים במים כנוזל קר להתאוששות חום, הגדלת קצב זרימת המים כראוי יכולה להאיץ את ספיגת החום, אך קצב זרימה גבוה מדי יוביל לצריכת אנרגיה מוגברת של המשאבה ואיבוד לחץ מוגבר בצנרת. מַעֲרֶכֶת.
מוליכות תרמית של חומר: המוליכות התרמית של הסנפירים וצינור הבסיס משפיעה ישירות על יעילות העברת החום. חומרים בעלי מוליכות תרמית גבוהה (למשל נחושת) יכולים להוביל חום מהצד של הנוזל החם לצד הנוזל הקר מהר יותר. עם זאת, בפועל, יש לקחת בחשבון גם את העלות ואת העמידות בפני קורוזיה של החומר. לדוגמה, למרות שלנחושת מוליכות תרמית גבוהה יותר מאשר פלדה, העלות הנמוכה יותר של פלדה ויכולתה לעמוד בדרישות העברת חום בסביבות מסוימות שאינן קורוזיביות הובילו לשימוש בשילוב של צינורות בסיס צינור פלדה וסנפירי אלומיניום בחלק מערכות לשחזור חום של יחידת מדחס.
יתרונות היישום
העברת חום יעילה ביותר: בהשוואה למחליף חום צינור קל רגיל, מחליף חום צינור עם סנפירים יכול לשחזר פסולת חום שנוצרת על ידי יחידות מדחס אוויר בצורה יעילה יותר בשל הוספת סנפירים, מה שמגדיל מאוד את שטח העברת החום. לדוגמה, באותם תנאים של זרימת נוזל והפרשי טמפרטורה, קיבולת חילופי החום של מחליף חום צינור עם סנפירים יכולה להיות פי כמה מזו של מחליף חום צינור קל.
מבנה קומפקטי: מחליף חום שפופרת בעל מבנה קומפקטי יחסית, המאפשר יכולת העברת חום גדולה בחלל מוגבל. זה נוח מאוד למקומות עם שטח מוגבל, כמו חדרי מדחס אוויר, וניתן להתקין אותו בקלות ליד הציוד כדי להפחית את איבוד החום.
יכולת הסתגלות חזקה: ניתן להתאים אותו לחילופי חום של מגוון נוזלים, בין אם נוזלים חמים וקרים גזים או נוזליים, ניתן להחליף במחליף החום של צינור הסנפיר באמצעות תכנון סביר של חילופי חום. לדוגמה, ניתן להשתמש בו לחילופי חום בין אוויר דחוס למים וכן בין שמן לאוויר בטמפרטורה גבוהה.
