Тепловые регенераторы и теплообменники

Тепловые регенераторы и теплообменники [c.385]

Поверхностные теплообменные аппараты, в которых каждый теплоноситель омывает поверхность нагрева, не вступающую в соприкосновение с другими теплоносителями, называются рекуперативными теплообменниками, или рекуператорами. Конструктивно они обычно оформляются в виде ряда каналов, по которым протекают рабочие жидкости. При стационарной тепловой работе рекуперативного теплообменника устанавливается постоянный тепловой поток через стенки от одной поверхности нагрева к другой без аккумуляции тепла в стенках. Поверхностные теплообменники, в которых одна и та же поверхность нагрева попеременно омывается разными теплоносителями, отдающими и воспринимающими тепло, называются регенеративными теплообменниками, или регенераторами. Они обычно состоят из системы каналов, в которые помещена твёрдая аккумулирующая набивка (металлическая набивка, керамические кольца и т. п.) и по которым поочерёдно протекают рабочие жидкости. Тепло, отданное одним из теплоносителей набивке и стенкам канала, аккумулируется ими, а затем передаётся другому теплоносителю, воспринимающему тепло. Таким образом самый принцип работы регенеративного аппарата предполагает периодическую аккумуляцию тепла с последующей его отдачей. [c.123]

Давление в рабочих полостях двигателя вызывает механические напряжения в основных деталях двигателя независимо от того, какой это двигатель — простого или двойного действия. Особенно высокие напряжения возникают в стенках цилиндра и регенератора и в трубках теплообменника. Эти механические напряжения усугубляются из-за тепловых нагрузок, особенно в нагревателе. Поэтому, если двигатель рассчитан на высокую удельную мощность, то из-за высоких значений напряжений в нем можно использовать только материалы, предназначенные официальными нормативными документами для сосудов под давлением. При конструировании холодильника необходимо принимать во внимание способность материалов воспринимать напряжения изгиба, вызываемые высокими давлениями. Отношение длины к диаметру прямых участков трубок холодильника таково, что каждая трубка может быть уподоблена распорке и, следовательно, подвержена опасности поломки в результате изгиба. Поэтому при конструировании холодильника необходимо тщательно выбирать материалы, которые позволили бы избежать излишней жесткости корпуса холодильника. [c.84]

Рекуператоры, регенераторы и смесительные теплообменники исчерпывают основные типы теплообменников, используемых в технике. Наиболее распространены рекуператоры, применяемые в отопительных системах, в качестве теплообменников систем смазки и охлаждения в гидроприводах станков и машин. Регенераторы используются в установках нестационарного (периодического) действия, например, в камерах сгорания для подогрева воздуха с целью увеличения максимальной температуры цикла и тем самым термического КПД установки [4]. Область применения смесительных теплообменников — различные химические и пищевые технологии, системы охлаждения и увлажнения воздуха, охлаждения циркуляционной воды на тепловых станциях (градирни), конденсаторы паротурбинных установок и т. д. [c.421]

Увеличивая число отборов пара до бесконечности (предельно регенеративный цикл), процесс расширения пара в турбине можно сделать политропным в результате непрерывного отвода тепловой энергии в теплообменниках и передачи ее жидкости, поступающей в котел. Непрерывное отведение тепловой энергии от пара и передача ее воде предполагает бесконечно большое количество теплообменников-регенераторов. Практически это неосуществимо, однако приближение к такому процессу может быть реализовано. Практически с экономической точки зрения оправдывается применение от 5 до 8 ступеней отбора пара и направления его в теплообменники-регенераторы. [c.249]

Куном проведено сопоставление затрат материалов на создание воздухонагревателя типа газовзвесь и обычного регенератора для мартеновских печей на 3 и 90 г, а также каупера домны. Показано, что во всех случаях затраты шамота, кирпича, бетона, металла более чем на порядок уменьшаются при переходе к теплообменникам типа газовзвесь . При этом отмечается небольшая тепловая инерция аппарата и возможность быстрого его разогрева. Следует отметить, что по опытным данным Л. Купа коэффициент аэродинамического торможения насадки k в среднем составлял 0,7. [c.373]

В двигателях Стирлинга применяются регенеративные теплообменники (регенераторы), размещенные в каналах, по которым газ перемещается между горячей и холодной зонами двигательной установки. Функцией регенератора является попеременное накопление и возвращение части тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя. Передача энергии пульсирующему газовому потоку должна происходить таким образом, чтобы свести к минимуму подвод тепла к установке и в [c.20]

Если пренебречь влиянием трубчатых теплообменников и рассмотреть двигатель в его идеальной форме, когда теплопередача в основном осуществляется сквозь стенки цилиндра, молено определить влияние работы регенератора. При рассмотрении различных идеальных циклов это влияние было показано аналитически, но будет полезно продемонстрировать его более наглядно. Регенератор должен воспринимать тепловую нагрузку, в 4—5 раз превосходящую тепловую нагрузку нагревателя, и если он не справляется с ней, то на остальные теплообменники будут воздействовать избыточные нагрузки. Если КПД двигателя должен достигать высоких значений, регенератор должен быть возможно более близок к идеальному, а это означает, что газ должен поступать из регенератора в холодную часть двигателя как можно с меньшей температурой, а к горячей части [c.242]

Теплота, отводимая от системы, должна рассеиваться в тканях человеческого тела, но 15 Вт — это очень мало и составляет всего 15 % тепловой энергии, обычно выделяемой спящим взрослым человеком. Тем не менее естественное стремление уменьшить величину рассеиваемого тепла и массу системы привело к появлению многих остроумных конструкций теплообменников, что имеет конечной целью улучшение характеристик системы. В частности, по вполне понятным причинам наибольшее внимание уделялось регенератору [25] и уплотнениям [26]. [c.396]

Тепловой расчет непрерывно действующих регенеративных теплообменников. Рассмотрим расчет регенеративного теплообменного аппарата с вращающейся насадкой. Процесс переноса теплоты в таком регенераторе осуществляется за один цикл (оборот) длительностью "Спер = бО/и (где п - частота вращения, мин ), в течение которого насадка за время Ti получает теплоту от горячего теплоносителя и за время Т2 отдает его холодному теплоносителю. [c.402]

Для регенераторов с вращающейся насадкой, работающих при постоянных расходах теплоносителей, их начальные температуры ( и /2 имеют постоянные значения. Поэтому тепловой расчет проводят по уравнениям, аналогичным уравнениям для рекуперативных теплообменников. Отличия заключаются в формуле для коэффициента теплопередачи [c.403]

Рекуператоры свободны от большинства недостатков, присущих регенеративным теплообменникам, в них отсутствует вынос газа в дымовую трубу. Они обеспечивают постоянную температуру подогрева воздуха или газа и создают возможность автоматизации и контроля тепловой работы печи. По сравнению с регенераторами они имеют меньший объем. [c.170]

Трудности применения регенерации тепловой энергии связаны с большой массой и большими габаритными размерами регенератора (теплообменника), засорением его каналов продуктами топлива и масла. [c.485]

Во всех случаях регенеративный теплообменник представляет собой одну из моделей теплового колеса (рис. 5.16), выполненного в виде диска из пористого материала насадки (обычно керамической, но иногда и металлической) и размещенного поперек двух смежных каналов с горячим и холодным потоками. Диск заставляют медленно вращаться так, чтобы рассматриваемый его элемент поочередно пересекал горячий (отработавшие газы) и холодный (входящий воздух) потоки на этом принципе и основана работа регенератора. Если потоки изменяют направления, то наблюдается заметный эффект самоочищения регенератора. [c.123]

I — нагреватель привода 2 — полость расширения привода 3 и 4 — полость сжатия соот-ветстве1ШО привода и теплового насоса 5 — полость расширения теплового насоса 6 — поглотитель тепловой энергии 7 и 10 — регенераторы соответственно теплового насоса и привода 8 — теплообменник отвода теплоты от теплового насоса 9 — холодильник привода / — первичный двигатель II — тепловой насос [c.360]

Принципиальная схема такого комплекса представлена на рис. 13.7. Теплота, полученная в реакторе /, подводится через промежуточный контур с теплообменником 11 к газификатору 2 и котлу 1 о турбины 9. Газифицируют угол1з водяным паром, подаваемым из отбора турбины. Предварительный подогрев угля I и водяного пара происходит в регенераторе 3. После охлаждения и очистки продуктов газификации в системе 5 горючие газы (Н2, СО, СН4) направляются компрессором 4 к метана-тору 6 в месте потребления. Метани-рование может осуществляться при температуре, целесообразной для обеспечения нужд бытовых и технологических тепловых потребителей. Подог]ревают исходные продукты реакцией метанооб-разования в регенераторе 8. Полученный метан после охлаждения и очистки в системе 7 направляется к потребителям. [c.403]

Подобное упрощение задачи при моделировании осуществимо далеко не во всех случаях. Так, например, в воздухоподогревателях котлов, регенераторах газовых турбин, водо-водяных и водо-масляных теплообменниках и т.д. значения коэффициентов теплоотдачи и а.2 близки друг к другу, вследствие чего их влияние на суммарный коэффициент теплопередачи соизмеримо. При моделировании энергооборудования, в котором величины и сопоставимы, пренебрегать влиянием любой из них нельзя. В подобных случаях задача чаще всего решается на основе воспроизведения в модели условий полного (или близкого к нему) теплового подобия с образцом. [c.155]

На рис. 3-44 показана тепловая схема установки. Воздух, охлажденный в предвключенном охладителе 1, сжимается в компрессоре 2 от 7,25 ama при температуре 20° С до 28,2 ama при однократном промежуточном охлаждении и поступает в регенеративный воздухоподогреватель . Здесь он подогревается до 397° С за счет тепла воздуха, отработавшего в турбине. Потеря давления в теплообменнике составляет 0,2 ama. В воздушном котле 4 воздух подогревается до 660°С и при давлении 27 ama попадает в турбину 5, где и расширяется до давления 7,5 ama, охлаждаясь при этом до температуры 423° С. После отдачи тепла сжатому воздуху в регенераторе температура воздуха снижается до 146° С. Дальнейшее охлаждение его производится в предвключенном охладителе. [c.94]

Результаты, представленные объединением MAN — MWM, характеризуют относительное влияние мертвого объема. Возникает вопрос имеется ли оптимальная величина мертвого объема Простой термодинамический анализ цикла Стирлинга показывает, что такой оптимальный объем должен быть равен нулю. В современных двигателях Стирлинга, как уже говори-.лось, мертвый объем неизбежен. Казалось бы, объем теплооб-.менника (нагреватель — регенератор — холодильник) необходи-, Мо свести к минимуму. Однако имеются взаимоисключающие требования, влияющие на практическую величину мертвого объема. С чисто конструкторской точки зрения количество материала теплообменника определяется необходимостью противостоять возникающим напряжениям, особенно в нагревателе. Необходимо также обеспечить достаточную площадь теплопередачи нагревателя и холодильника (как наружную, так и внутреннюю) для подвода и отвода соответствующего количества тепловой энергии в процессе работы двигателя. Следовательно, если при данной длине теплообменника необходимо увеличить площадь теплопередачи, единственное, что можно сделать, это увеличить внутренний или внещний диаметр трубок или оба диаметра. При этом мертвый объем будет увеличиваться про-шорционально квадрату внутреннего диаметра. В реальных [c.95]

Применение колец из тефлона упростило проблему уплотнения поршня, однако дальнейшая разработка двигателя стала возможной только после изобретения в 1960 г. уплотнения типа скатывающийся чулок . Это позволило проектировать двигатели увеличенных размеров, особенно после того, как стали применять более эффективные трубчатые и оребренные теплообменники и сетчатые регенераторы. В Дженерал моторе двигатель 1-98 был использован в качестве базового для установки ГПУ и генератора для спутника. Затем Дженерал моторе отказалась от уплотнения с плотной посадкой в пользу уплотнения фирмы Грин Твид , разработка которого началась в 1960 г. Кольцевые уплотнения этого типа испытывались параллельно с кольцевыми уплотнениями других типов, предназначенных для штока поршня. По существу, это были первые уплотнения скользящего типа. В 1961 г. Дженерал моторе получила детальную документацию на уплотнение типа скатывающийся чулок и начала заниматься параллельно этим типом уплотнения и уплотнением скользящего типа. Однако наиболее важным событием в конце этого периода было решение Дженерал моторе установить на автомобиле двигатель Стирлинга, работающий на природном топливе с использованием аккумулятора тепловой энергии. [c.192]

При исследовании и конструировании регенеративных теплообменников с насадкой из алюмосиликатных материалов важно знать их теплоемкости в рабочем интервале изменения средней по объему слоя температуры насадки за цикл (регенераторы Каупера). В случае регенератора с движущимся промежуточным теплоносителем для оценки его тепловой эффективности необходимо знание средней теплоемкости в зависимости от среднекалориметрической температуры насадки в данном сечении рабочей камеры теплообменника. [c.170]

В воздухо- и газонагревателях с промежуточным теплоносителем в виде насадки (регенераторах) периодически во времени изменяется температура газовой среды, что вызывает в материале насадки тепловые волны. Расчет таких теплообменников аналогичен расчету рекуперативных [c.52]

Коэффициенты теплопередачи у воздухоподогревателей, находящихся в квазистационарном состоянии (температуры сред и материала), колеблются около некоторых средних величин, постоянных в отдельных сечениях. Эти средние величины могут определяться по законам среднего режима, для которых характерны формулы рекуператора. Таким образом, определение размеров поверхности нагрева регенераторов может производиться по формулам, используемым при расчете теплообменников со стационарным тепловым потоком. При этом вводится понятие о коэффициенте теплообмена, отнесенном к циклу, включающему периоды нагрева и охлаждения. В коэффициенте теплообмена учтены факторы, связанные с теплопередачей от газов к стенке, аккумуляцией тепла в кирпиче насадки и теплоотдачей от стенки к газал [c.124]

Коэффициенты теплоотдачи от внутренней поверХ1ности рабочего пространства двигателя к рабочему телу обычно значительно выше, чем от теплоносителя, например, продуктов его рания топлива, во виешнем тепловом контуре, из-за более высоких скоростей и плотности рабочего тела в каналах тепло-обменных ашпаратов двигателя Стирлинга. Поэтому представляется более целесообразным принимать в качестве определяющих температур не температуру поверхностей стенок теплообменников, а средние температуры продуктов сгорания и охлаждающей жидкости, омывающих соответственно наружные поверхности горячей полости, нагревателя и охладителя. Средняя температура поверхности набивки регенератора несколько различна для двух направлений движения рабочего тела, что должно быть учтено при определении его температуры на выходе из регенератора при изменении направления движения в рабочем пространстве двигателя и при определении к. п. д. регенератора. [c.52]

Для того чтобы в двигателе Стирлинга происходило преобразование тепловой энергии в механическую работу, в его конструкции должны быть следующие элементы две рабочие полости — горячая и холодная два теплообменника—нагреватель и охладитель теплообменник — регенератор соединительные ка налы механизм, преобразующий поступательное движение во вращательное. [c.86]

В двигателях Стирлинга теплообменники можно подразделить на следующие четыре типа (рис. 5.1) нагреватель, регенератор, холодильник и подогреватель воздуха (в случае использования углеводородных топлив). Для холодильных машин терминология несколько отличается от терминологии, используемой в тепловых двигателях взамен нагревателя используется термин конденсатор , а подогреватель заменяется на теплообменник предварительного охлаждения . Для машин, работающих в режиме тепловых насосов с подврдом теплоты при температуре окружающей среды, цагреватель является поглотителем (абсорбером), а холодильник — нагревателем . [c.94]

Графики отрэжают влияние тепловых потерь вследствие теплопроводности, а также переноса теплоты вытеснителем, конвекции и излучения, потерь с отработавшими газами, потерь в следствие температурных потенциалов холодильника и нагревателя, потерь в регенераторе а — зависимость мощности двигателя от давления рабочего тела (частоты вращения) 5 — зависимость эффективного КПД от давления рабочего тела (частоты вращения) Др1 — тепловые потери вследствие теплопроводности, а также переноса теплоты вытеснителем ДС —-тепловые потери с отработавшими газами, потери вследствие температурного потенциала теплообменников, потери в регенераторе [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...