[تجهیزات انتقال حرارت] - ری‌ژنراتورها و ری‌کوپراتورها

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
در بیش‌تر مبدل‌های حرارتی، به صورت ضمنی بیان می‌شود که جریان‌ها پایدار (steady) و به صورت هم‌زمان برقرار هستند.


اکنون باید بگوییم که این حالت تنها برای کلاسی از مبدل‌های حرارتی برقرار است که به آن‌ها ری‌کوپراتور (recuperators) می‌گویند زیرا جریان گرم، بخشی از حرارت جریان سرد را جبران (recuperate) می‌کند. در ری‌کوپراتورها انتقال حرارت از میان یک دیوار جدا کننده و یا همانند مبدل‌های حرارتی تماس مستقیم از راه سطح تماس بین جریان‌ها منتقل می‌شود. کلاس دیگری به نام ری‌ژنراتورها (regenerators) یا مبدل‌های حرارتی از نوع ذخیره‌ای (storage type heat exchangers) وجود دارد که در آن دو جریان به صورت یکی در میان از یک فضا یا مسیر می‌گذرند. در ری‌ژنراتورها، حرارت از یک سیال به دیواره جامد داکت منتقل و در آن‌جا ذخیره می‌شود و از آن‌جا به سیال دوم که از آن می‌گذرد منتقل می‌شود. در ری‌ژنراتورها، آرایش جریان غیر هم‌زمان (nonsimultaneous flow configurations) برقرار است.

regenerative_heat_exchanger2.jpg

ری‌ژنراتورها می‌توانند همانند ری‌کوپراتورها شامل آرایش جریان متقابل (counter flow)، جریان موازی (parallel flow) و جریان متقاطع (cross flow) باشند. بنابراین یک ری‌ژنراتور جریان متقابل می‌توانند همانند شکل زیر یک تیوب افقی مستقیم باشد که از آن یک سیال می‌گذرد و زمانی که سیال از چپ به راست عبور کرد، جریان سیال اول قطع می‌شود و سیال دوم از راست به چپ عبور می‌کند. به دلیل دمای ورودی متفاوت دو جریان، انتقال حرارت از دیواره رخ می‌دهد. در نتیجه جریان گرم‌تر، سرد و جریان سرد‌تر گرم می‌شود.

regenerative_heat_exchanger.PNG

در شکل بالا مشاهده می‌شود که چگونه ولوهای روتاری (rotary valves) در دو انتهای تیوب جریان سیال را به صورت مناسب کنترل می‌کنند.


مثال‌هایی از مبدل‌های حرارتی ذخیره‌ای، ری‌ژنراتورهای دوار برای پیش‌گرم کردن هوا در نیروگاه‌های بزرگ بخاری با سوخت زغال‌سنگ، ری‌ژنراتور دوار توربین گاز، پیش‌گرم کن‌های هوایی ماتریس ثابت برای کوره‌های دمشی (blast furnace)، کوره‌های فولاد، کوره‌های باز ذوب فولاد باز و کوره‌های شیشه است.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
می‌توان ری‌ژنراتورها را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:

1. ری‌ژنراتورهای دوار (rotary regenerators): در ری‌ژنراتورهای روتاری، کارکرد پیوسته است که برای دست یافتن به آن ماتریس به صورت پریودی به داخل و خارج جریان گازها حرکت می‌کند. این نوع از ری‌ژنراتورها خود به دو دسته زیر تقسیم می‌شود:

Rotary_regenerative_heat_exchanger2.jpg


  • نوع دیسکی (disk-type): سطح انتقال حرارت به شکل یک دیسک است که سیالات در راستای محور آن حرکت می‌کنند.
  • نوع درامی (drum-type): ماتریس انتقال حرارت یک درام توخالی است که سیالات به صورت شعاعی در آن حرکت می‌کنند.

disk_vs_drum_regenerative_heat_exchangers.PNG
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
2. ری‌ژنراتورهای ماتریس ثابت (fixed matrix regenerators): در یک ری‌ژنراتور ماتریس ثابت، جریان گاز باید به ماتریس‌های ثابتی وارد یا خارج شود.
دو نوع ری‌ژنراتور پیش گرم‌کن‌های هوا در نیروگاه‌های متداول مورد استفاده قرار می‌گیرند:


  • نوع صفحه‌ای دوار (rotating-plate type)



  • نوع صفحه‌ای ثابت (stationary-plate type)

روتور هیتر هوایی با صفحه دوار درون یک محفظه جعبه‌ای قرار می‌گیرد و سطح گرمایشی آن به شکل صفحه می‌باشد. هنگامی که روتور به آرامی می‌چرخد، سطح گرمایشی به تناوب در معرض گازهای دودکش و هوای ورودی قرار می‌گیرد. زمانی که سطح گرمایشی در جریان گازهای گرم قرار می‌گیرد، سطح گرمایشی گرم می‌شود و زمانی که به وسیله درایو‌های مکانیکی در معرض جریان هوا قرار می‌گیرد، حرارت ذخیره شده به جریان هوا آزاد می‌شود. به این ترتیب جریان هوا گرم می‌شود. در گرم‌کن هوای صفحه‌ای ثابت، صفحات گرمایشی ثابت هستند ولی کلاهک‌های هوای سرد در بالا و پایین در بین صفحات گرمایشی می‌چرخند. اصول انتقال حرارت مشابه با هیترهای هوایی ری‌ژنراتوری صفحه دوار است.


ری‌ژنراتورها مبدل‌های حرارتی فشرده‌ای هستند و برای دانسیته‌های بالای سطح انتقال حرارت طراحی می‌شوند.


 

پیوست ها

  • Ratating_plate_regenerative_heat_exchanger.jpg
    Ratating_plate_regenerative_heat_exchanger.jpg
    12.2 کیلوبایت · بازدیدها: 0
  • stationary_plate_regenerative_heat_exchanger.jpg
    stationary_plate_regenerative_heat_exchanger.jpg
    14.4 کیلوبایت · بازدیدها: 0
  • Rotary_regenerative_heat_exchanger.jpg
    Rotary_regenerative_heat_exchanger.jpg
    8.8 کیلوبایت · بازدیدها: 0
بالا