Խցիկի տիպի ռեկուպերատորի շահագործման սխեմա. Ջերմային ռեկուպերատորներ օդափոխության համար - ինչ են դրանք և ինչպես են դրանք աշխատում: Վերականգնմամբ օդափոխման ագրեգատների օգտագործման տնտեսական նպատակահարմարությունը

Ներշնչվող օդի որակի խնդիրը եղել և մնում է մարդու կյանքի համար ամենակարևորը։ Տարբեր պարամետրեր են խաղում դեր. Ջերմաստիճանը, մաքրությունն ու թարմությունը դրանց մեջ առաջին տեղում են։ Լույսի օդափոխությունը պատուհանի միջոցով հաճախ բավարար չէ: Չափազանց ցուրտ մուտքային օդը բերում է որոշակի անհանգստություն: Խեղդող ամառային ծույլ զեփյուռի տեսքը նույնպես հաճույք չի պատճառի։

Ինչ է դա և ինչպես է այն աշխատում:

Օդափոխման տիպի ջերմափոխանակման կառույցները (ռեկուպերատորները) օգնում են փոխել իրավիճակը։ Սարքի անվանումը ծագել է անգլերեն և լատիներեն իմաստով բառերից «վերադարձ».

Գործողության սկզբունքը լիովին համապատասխանում է ստուգաբանական իմաստին. Օդը սենյակում ներծծվում է օդափոխության համակարգովև բռնի ուժով դուրս է նետվում փողոց։ Միևնույն ժամանակ սենյակ է ուղարկվում թարմության արտաքին հոսք: Ներսում տեղի է ունենում ջերմափոխանակություն, որի շնորհիվ օդային զանգվածները սենյակ են վերադառնում պահանջվող ջերմաստիճանում։

Օդափոխման համակարգերի կարևոր ցուցանիշը ներգնա և արտանետվող օդի խառնման տոկոսն է: Ռեկուպերատորների աշխատանքը հնարավորություն է տալիս այդ դիրքը հասցնել գրեթե զրոյի։ Սա ձեռք է բերվում պլաստիկ, պղնձի, ալյումինի կամ ցինկի բաժանարարի առկայությամբ: Ջերմափոխանակությունը տեղի է ունենում հոսքի էներգիայի սահմանին փոխանցման պատճառով. Ինքնին շիթերն անցնում են կամ զուգահեռ, կամ խաչաձև:

Փողոցից հոսքի մուտքի հատուկ նախագծված վանդակաճաղերը թույլ են տալիս պահպանել փոշին, ծաղկափոշին, միջատներին և նվազեցնել ներթափանցող բակտերիաների քանակը: Օդը մաքրվում է և մտնում սենյակ։ Միևնույն ժամանակ, թափոններ, որոնք պարունակում են շատ վնասակար բաղադրիչներ.Բացի օդային հոսքերի շրջանառությունից, մատակարարման շիթերը մաքրվում և մեկուսացվում են:

Գոյություն ունեցող ռեկուպերատորներից շատերն ունեն ձայնի նուրբ ռեժիմներ, որոնք խթանել ուժեղ առողջությունըքնել, երբ տեղադրվում է մանկապարտեզում կամ ննջարանում:

Վերջին տարիների շատ նմուշներ կոմպակտ են և հեշտ տեղադրվող, ունեն հեռակառավարման վահանակ և ունեն լրացուցիչ հնարավորություններ:

Բնակարանում ջերմաստիճանի չափանիշները մանրամասն ուսումնասիրված են այս հոդվածում.

Ռեկուպերատորների տեսակները

Կախված տարբեր պարամետրերից, հաշվի առեք.

• Ափսե ռեկուպերատորներ
• Պտտվող ռեկուպերատորներ
• Կամերային ռեկուպերատորներ
• Ռեկուպերատորներ լրացուցիչ ներկառուցված ջերմափոխանակիչով
• Բազմաթիվ ջերմային խողովակների կազմը

Ափսե ռեկուպերատորներ. Ներսում ջերմափոխանակիչը բաղկացած է մեկ կամ մի քանի ֆիքսված թիթեղներից՝ պատրաստված պղնձից, ալյումինից, պլաստիկից կամ հատկապես ամուր, հատուկ մշակված ցելյուլոզից: Օդն անցնում է մի շարք ձայներիզների միջով։ Մուտքային և ելքային հոսքերի ջերմաստիճանի տարբերության պատճառով կարող է առաջանալ փոքր խտացում: Հնարավոր է ցուրտ եղանակին որոշ սառնամանիքի ձևավորում. Որպես կանոն, դրա դեմ պայքարելու համար սարքը հագեցած է լրացուցիչ տարրեր, որի գործառույթներն են՝ հեռացնել կոնդենսատի կուտակումը և մեծացնել ջերմամատակարարումը համակարգը հալեցնելու համար։

Եթե ​​ռեկուպերատորները հագեցած են օդի շարժման մեկ ձայներիզով, ապա երբ կաթիլները ձևավորվում են, հոսքը վերահղվում է այն շրջանցելու համար, և կուտակված խոնավությունը հեռացվում է հատուկ սարքի միջոցով: ջրահեռացման սարք. Եթե ​​համակարգը ներառում է մի քանի տարրեր, ապա խտացման ձևավորումը կրճատվում է մինչև զրոյի:

Երբ սառույցը հայտնվում է, հատուկ փական արգելափակում է մուտքային օդի շարժումը, սալերի ջերմության պատճառով սարքի ներքին բաղադրամասերը տաքացվում են։ Խնդրի լուծման մեկ այլ միջոց էր ցելյուլոզային ձայներիզների ստեղծում. Այնուամենայնիվ, դրանց օգտագործումը բարձր խոնավության սենյակներում մեծացնում է կոնդենսատի ստեղծումը և սարքերը դարձնում անօգտագործելի:

Թիթեղների ռեկուպերատորները նախագծված են այնպես, որ մուտքային և ելքային հոսքերի խառնումը հնարավոր չէ, իսկ ֆիլտրման համակարգը լրացուցիչ հեռացնում է փոշին, փոշին և բակտերիաները. Սա հնարավորություն է տալիս այն օգտագործել ննջասենյակներում, մանկական սենյակներում և հիվանդանոցներում: Կողիկավոր թիթեղների ստեղծումը թույլ է տալիս բարձրացնել դիզայնի արդյունավետությունը,այն դարձնում է ավելի հուսալի և դիմացկուն: Իրենց կոմպակտության և ցածր գնի շնորհիվ նման ձևավորումներն ավելի կիրառելի են ինչպես հիվանդանոցներում, հասարակական սննդի հաստատություններում և տանը:

Շատ արհեստավորներ սովորել են ոմանցից ինքնուրույն դիզայներ ստեղծել պղնձի կամ ցինկապատ թիթեղների հավաքածուօգտագործելով հատուկ հերմետիկ նյութ և թերթերի միջև լրացուցիչ միջադիր:

Рhttp://site/eko/rekuperator-vozduha-svoimi-rukami.htmlշարժիչային ռեկուպերատորներ: Նրա առանձնահատկությունները մեկ կամ երկու ռոտորների պտտվող շեղբերն են, որոնց շնորհիվ օդը շարժվում է։ Ամենից հաճախ նման սարքերը ունեն գլանաձև ձևներսում ամուր տեղադրված թիթեղներով և թմբուկով, որի պտույտը հոսքեր է ստեղծում։ Նախ, սենյակից դուրս եկող օդային հոսք է անցնում, ապա պտտման ուղղությունը փոխվում է և փողոցի օդը ներս է մտնում։

Պտտվող ռեկուպերատորների արդյունավետությունն ավելի բարձր էքան ափսեները, բայց սարքերն իրենք ավելի մեծ են: Նրանց օգտագործումը ավելի հարմար է արտադրական տարածքների, առևտրային հարկերի համար։Քանի որ օդային հոսքերի խառնման հավանականությունը սովորաբար հասնում է 5-7 տոկոսի, պտտվող ջերմափոխանակիչների տեղադրումն անհնար է դառնում հիվանդանոցների, ճաշարանների, սրճարանների և ռեստորանների համար: Ավելի թանկ սարքավորումները, զանգվածը և տեղադրման բարդությունը հնարավոր դարձրեցին նման կառույցների օգտագործումը միայն հատուկ արդյունաբերական գոտիներում:

Կամերային ռեկուպերատորներ. Սենյակից օդը մտնում է հատուկ խցիկ, որի մեջ ջերմությունը փոխանցվում է իր մասի պատերին, այնուհետև արտանետվում փողոց: Այնուհետև արտաքին օդը ներծծվում է մեկ այլ խցիկում, լրացուցիչ տաքանում է սահմաններից և մտնում սենյակ:

Ռեկուպերատորներ լրացուցիչ ներկառուցված ջերմափոխանակիչով: Այն մեծացնում է ջերմության փոխանցման եզրը: Այնուամենայնիվ, այն ավելի քիչ արդյունավետ է, քանի որ այն նվազեցնում է արդյունավետությունը և մեծացնում խտացումը:

Մի քանի ջերմային խողովակների կազմը. Սենյակից օդը լրացուցիչ տաքացվում է, վերածվում գոլորշու, այնուհետև տեղի է ունենում հակադարձ խտացում: Նման ռեկուպերատորների առավելություններն են կառուցվածքի օդի ամբողջական հակաբակտերիալ պաշտպանությունը։

Սարք ընտրելիս հաշվի առեք սենյակի չափը և դրա խոնավության աստիճանը, դրա նպատակը, հանգիստ շահագործման անհրաժեշտությունը, արդյունավետությունը և կառուցվածքի և դրա տեղադրման արժեքը:

Բնակարանում հարմարավետ խոնավության մասին ավելին կարող եք կարդալ այս հոդվածում.

Ռեկուպերատորների կիրառում (տեսանյութ)

1. Սենյակներում լրացուցիչ կլիմայական հարմարավետություն ստեղծելու համար:
2. Էներգիայի ռեսուրսները խնայելու համար:
3. Հիվանդանոցներում մեծացնել հակաբակտերիալ գոտին, ստեղծել հարմարավետ միջավայր, պահպանել սենյակի ջերմային բնութագրերը։
4. IN արդյունաբերական տարածքներՄեծ տարածքները օդափոխելու համար՝ պահպանելով մշտական ​​ջերմաստիճանի գոտին, ավելի հաճախ օգտագործվում են պտտվող ջերմափոխանակիչներ, որոնք կարող են դիմակայել մինչև 650 աստիճան ջերմաստիճանի։
5. Ավտոմոբիլային կառույցներում.

Բոլորը գիտեն, որ սենյակների օդափոխության համակարգերի հսկայական բազմազանություն կա: Դրանցից ամենապարզը համակարգերն են բաց տեսակ(բնական), օրինակ, օգտագործելով պատուհան կամ օդանցք:

Բայց օդափոխության այս մեթոդը բացարձակապես տնտեսական չէ: Բացի այդ, արդյունավետ օդափոխության համար անհրաժեշտ է մշտապես ունենալ բաց պատուհանկամ սեւագրի առկայությունը: Հետեւաբար, այս տեսակի օդափոխությունը չափազանց անարդյունավետ կլինի: Ջերմության վերականգնմամբ մատակարարվող օդափոխությունն ավելի ու ավելի է օգտագործվում բնակելի տարածքների օդափոխության համար:

Պարզ բառերով ասած, վերականգնումը նույնական է «պահպանություն» բառին: Ջերմային վերականգնումը ջերմային էներգիայի պահպանման գործընթացն է: Դա տեղի է ունենում այն ​​պատճառով, որ օդի հոսքը, որը դուրս է գալիս սենյակից, սառեցնում կամ տաքացնում է ներս մտնող օդը: Սխեմատիկորեն, վերականգնման գործընթացը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

Ջերմության վերականգնմամբ օդափոխումը տեղի է ունենում այն ​​սկզբունքի համաձայն, որը պետք է բաժանի հոսքերը ռեկուպերատորի նախագծման առանձնահատկություններով՝ խառնումից խուսափելու համար: Այնուամենայնիվ, օրինակ, պտտվող ջերմափոխանակիչները հնարավորություն չեն տալիս ամբողջությամբ մեկուսացնել մատակարարման օդը արտանետվող օդից:

Recuperator-ի արդյունավետության տոկոսը կարող է տատանվել 30-ից 90%: Հատուկ տեղակայանքների դեպքում այս ցուցանիշը կարող է լինել 96% էներգիայի խնայողություն:

Ինչ է օդի ռեկուպերատորը

Օդ-օդ ռեկուպերատորն իր նախագծով ելքային օդային զանգվածից ջերմությունը վերականգնելու տեղակայանք է, որը թույլ է տալիս առավելագույնս արդյունավետ օգտագործել ջերմությունը կամ սառը:

Ինչու ընտրել վերականգնողական օդափոխություն

Օդափոխումը, որը հիմնված է ջերմության վերականգնման վրա, ունի շատ բարձր կատարողականԱրդյունավետություն Այս ցուցանիշըհաշվարկվում է՝ հիմնված ջերմության հարաբերակցության վրա, որը ռեկուպերատորը իրականում արտադրում է առավելագույն ջերմության, որը կարելի է պահել:

Որո՞նք են օդային ռեկուպերատորների տեսակները:

Այսօր ջերմության վերականգնմամբ օդափոխումը կարող է իրականացվել հինգ տեսակի ռեկուպերատորների կողմից.

1. Շերտավոր, որն ունի մետաղական կառուցվածքև ունի խոնավության թափանցելիության բարձր մակարդակ;
2. Պտտվող;
3. Պալատի տեսակը;
4. Ռեկուպերատոր միջանկյալ ջերմային կրիչով;
5. Ջերմային խողովակներ.

Ջերմության վերականգնմամբ տան օդափոխումը, օգտագործելով առաջին տեսակի ռեկուպերատորը, թույլ է տալիս բոլոր կողմերից մուտքային օդի հոսքերը հոսել բազմաթիվ մետաղական թիթեղների շուրջը բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ: Այս տեսակի ռեկուպերատորների արդյունավետությունը տատանվում է 50-ից 75%:

Թիթեղների ռեկուպերատորների նախագծման առանձնահատկությունները

• Օդային զանգվածները շփման մեջ չեն.
• Բոլոր մասերը ամրացված են;
• Շարժվող կառուցվածքային տարրեր չկան.
• Կոնդենսացիա չի առաջանում;
• Չի կարող օգտագործվել որպես սենյակի խոնավացուցիչ:

Պտտվող ռեկուպերատորների առանձնահատկությունները

Ռեկուպերատորների պտտվող տեսակն ունի նախագծման առանձնահատկություններ, որոնց միջոցով ջերմության փոխանցումը տեղի է ունենում ռոտորի մատակարարման և ելքային ալիքների միջև:

Պտտվող ռեկուպերատորները ծածկված են փայլաթիթեղով:

• Արդյունավետությունը մինչև 85%;
• Խնայում է էներգիա;
• Հարմար է սենյակի խոնավացման համար;
• Տարբեր հոսքերից օդի մինչև 3% խառնում, որի պատճառով կարող են փոխանցվել հոտեր.
• Համալիր մեխանիկական դիզայն.

Ջերմության վերականգնմամբ մատակարարման և արտանետվող օդափոխությունը, որը հիմնված է խցիկի ռեկուպերատորների վրա, օգտագործվում է չափազանց հազվադեպ, քանի որ այն ունի բազմաթիվ թերություններ.

• Արդյունավետության մակարդակը մինչև 80%;
• Գալիք հոսքերի խառնում, ինչը մեծացնում է հոտերի փոխանցումը.
• Կառույցի շարժվող մասերը.

Միջանկյալ հովացուցիչ նյութի վրա հիմնված ռեկուպերատորներն իրենց ձևավորման մեջ ունեն ջրային գլիկոլ լուծույթ: Երբեմն սովորական ջուրը կարող է հանդես գալ որպես այդպիսի հովացուցիչ նյութ:

Միջանկյալ ջերմային կրիչով ռեկուպերատորների առանձնահատկությունները

• Չափազանց ցածր արդյունավետություն մինչև 55%;
• Օդային հոսքերի խառնումը լիովին վերացված է.
• Կիրառման շրջանակը՝ մեծ արտադրություն։

Ջերմային խողովակների վրա հիմնված ջերմության վերականգնմամբ օդափոխությունը հաճախ բաղկացած է ֆրեոն պարունակող խողովակների ընդարձակ համակարգից: Հեղուկը տաքացնելիս գոլորշիանում է։ Ռեկուպերատորի հակառակ հատվածում ֆրեոնը սառչում է, ինչի արդյունքում հաճախ առաջանում է խտացում։

Ջերմային խողովակներով ռեկուպերատորների առանձնահատկությունները

• Շարժվող մասեր չկան;
• Ամբողջովին վերացված է հոտերով օդի աղտոտման հնարավորությունը.
• Միջին արդյունավետությունը 50-ից 70% է:

Այսօր արտադրվում են օդային զանգվածի վերականգնման կոմպակտ ագրեգատներ: Շարժական ռեկուպերատորների հիմնական առավելություններից մեկը օդային խողովակների անհրաժեշտության բացակայությունն է:

Ջերմության վերականգնման հիմնական նպատակները

1. Ջերմության վերականգնման վրա հիմնված օդափոխությունը օգտագործվում է ներսում խոնավության և ջերմաստիճանի պահանջվող մակարդակը պահպանելու համար:
2. Առողջ մաշկի համար. Զարմանալիորեն, ջերմային վերականգնող համակարգերը դրական են ազդում մարդու մաշկի վրա, որը միշտ խոնավ կլինի, իսկ չորանալու վտանգը նվազագույնի է հասցվում:
3. Կահույքի չորացումից և հատակների ճռռոցից խուսափելու համար։
4. Ստատիկ էլեկտրականության առաջացման հավանականությունը մեծացնելու համար: Ոչ բոլորը գիտեն այս չափանիշները, բայց ստատիկ լարման բարձրացման դեպքում բորբոսն ու սնկերը շատ ավելի դանդաղ են զարգանում:

Ճիշտ ընտրված մատակարարման և արտանետվող օդափոխությունՁեր տան ջերմության վերականգնումը թույլ կտա զգալիորեն խնայել ձմռանը ջեռուցման և ամռանը օդորակման ծախսերը: Բացի այդ, օդափոխության այս տեսակը բարենպաստ ազդեցություն է ունենում մարդու օրգանիզմի վրա, ինչը ձեզ ավելի քիչ կհիվանդացնի, իսկ տանը սնկերի առաջացման վտանգը նվազագույնի կհասցվի։

Այս հոդվածում մենք կքննարկենք ջերմության փոխանցման այնպիսի բնութագրիչ, ինչպիսին է վերականգնման գործակիցը: Այն ցույց է տալիս, թե ինչ աստիճանի է ջերմափոխանակման ժամանակ մեկ ջերմային կրիչը օգտագործում մյուսը: Վերականգնման գործակիցը կարող է կոչվել ջերմության վերականգնման գործակից, ջերմային փոխանցման արդյունավետություն կամ ջերմային արդյունավետություն:

Հոդվածի առաջին մասում մենք կփորձենք գտնել ջերմության փոխանցման ունիվերսալ հարաբերություններ: Դրանք կարելի է ձեռք բերել ամենաընդհանուր ֆիզիկական սկզբունքներից և չափումներ չեն պահանջում: Երկրորդ մասում մենք կներկայացնենք իրական վերականգնման գործակիցների կախվածությունը իրական օդային վարագույրների կամ առանձին-առանձին ջուր-օդ ջերմափոխանակման միավորների ջերմափոխանակման հիմնական բնութագրերից, որոնք արդեն քննարկվել են «Ջերմային վարագույրի հզորությունը կամայական հովացուցիչ նյութում» հոդվածներում: և օդի հոսքի արագությունը: Փորձարարական տվյալների մեկնաբանություն» և «Ջերմային վարագույրի հզորությունը հովացուցիչ նյութի և օդի հոսքի կամայական արագությամբ: Ջերմափոխանակման գործընթացի անփոփոխները», որը հրապարակվել է «Կլիմայի աշխարհ» ամսագրի կողմից համապատասխանաբար 80 և 83 համարներում։ Կցուցադրվի, թե ինչպես են գործակիցները կախված ջերմափոխանակիչի բնութագրերից, ինչպես նաև ինչպես են դրանք ազդում հովացուցիչ նյութի հոսքի արագությունից: Կբացատրվեն ջերմության փոխանցման որոշ պարադոքսներ, մասնավորապես, վերականգնման գործակիցի բարձր արժեքի պարադոքսը հովացուցիչ նյութի հոսքի արագության մեծ տարբերությամբ: Վերականգնման հայեցակարգը և դրա քանակական սահմանման իմաստը (գործակիցը) պարզեցնելու համար մենք կքննարկենք օդ-օդ ջերմափոխանակիչների օրինակը: Սա թույլ կտա մեզ որոշել երևույթի իմաստի մոտեցումը, որն այնուհետև կարելի է ընդլայնել ցանկացած փոխանակման, ներառյալ «ջուր-օդ»: Նկատի ունեցեք, որ օդ-օդ ջերմափոխանակման բլոկներում կարող են կազմակերպվել ինչպես խաչաձև հոսանքներ, որոնք հիմնովին նման են ջուր-օդ ջերմափոխանակիչներին, այնպես էլ ջերմափոխանակող միջավայրերի հակահոսանքները: Հակառակ հոսանքների դեպքում, որոնք որոշում են վերականգնման գործակիցների բարձր արժեքները, ջերմության փոխանցման գործնական օրինաչափությունները կարող են փոքր-ինչ տարբերվել ավելի վաղ քննարկվածներից: Կարևոր է, որ ջերմության փոխանցման ունիվերսալ օրենքները, ընդհանուր առմամբ, վավեր են ցանկացած տեսակի ջերմափոխանակման միավորի համար: Հոդվածի քննարկման ժամանակ կենթադրենք, որ ջերմափոխանակման ժամանակ էներգիան պահպանվում է։ Սա համարժեք է ասելու, որ ճառագայթային ուժը և ջերմային կոնվեկցիան մարմնից ջերմային սարքավորումներ, որոշվում է գործի ջերմաստիճանով, փոքր են՝ համեմատած օգտակար ջերմության փոխանցման հզորության հետ։ Մենք նաև կենթադրենք, որ կրիչների ջերմային հզորությունը կախված չէ դրանց ջերմաստիճանից։

ԵՐԲ Է ԿԱՐԵՎՈՐ ՎԵՐԱԿԱՆԳՆՄԱՆ ԲԱՐՁՐ Գործակիցը:

Կարելի է համարել, որ որոշակի քանակությամբ ջերմային հզորություն փոխանցելու ունակությունը ցանկացած ջերմային սարքավորման հիմնական բնութագրիչներից է։ Որքան բարձր է այս ունակությունը, այնքան թանկ է սարքավորումը: Վերականգնման գործակիցը տեսականորեն կարող է տատանվել 0-ից 100%, բայց գործնականում այն ​​հաճախ տատանվում է 25-ից 95%: Ինտուիտիվորեն կարելի է ենթադրել, որ վերականգնման բարձր գործակիցը, ինչպես նաև բարձր հզորություն փոխանցելու ունակությունը ենթադրում են սարքավորումների սպառողական բարձր որակներ։ Այնուամենայնիվ, իրականում նման ուղղակի կապ չի նկատվում, ամեն ինչ կախված է ջերմափոխանակության օգտագործման պայմաններից. Ե՞րբ է կարևոր ջերմության վերականգնման բարձր աստիճանը, և ե՞րբ է այն երկրորդական: Եթե ​​հովացուցիչ նյութը, որից վերցվում է ջերմությունը կամ ցուրտը, օգտագործվում է միայն մեկ անգամ, այսինքն՝ առանց օղակի, և օգտագործելուց անմիջապես հետո այն անդառնալիորեն լիցքաթափվում է արտաքին միջավայր, ապա համար արդյունավետ օգտագործումըԱյս ջերմության համար նպատակահարմար է օգտագործել վերականգնման բարձր գործակից ունեցող սարք։ Օրինակները ներառում են ջերմային կամ սառը մասերի օգտագործումը երկրաջերմային կայանքներ, բաց ջրամբարներ, տեխնոլոգիական ավելցուկային ջերմության աղբյուրներ, որտեղ անհնար է փակել հովացուցիչ նյութի միացումը։ Բարձր վերականգնումը կարևոր է, երբ ջեռուցման ցանցում հաշվարկն իրականացվում է միայն ջրի հոսքի և ուղղակի ջրի ջերմաստիճանի հիման վրա: Օդ-օդ ջերմափոխանակիչների համար սա արտանետվող օդից ջերմության օգտագործումն է, որը ջերմափոխանակությունից անմիջապես հետո անցնում է արտաքին միջավայր: Մեկ այլ ծայրահեղ դեպք տեղի է ունենում, երբ հովացուցիչ նյութը վճարվում է խստորեն ըստ դրանից վերցված էներգիայի: Սա կարելի է անվանել ջեռուցման ցանցի իդեալական տարբերակ: Այնուհետև կարելի է ասել, որ վերականգնման գործակիցի նման պարամետրը ընդհանրապես իմաստ չունի։ Թեև կրիչի վերադարձի ջերմաստիճանի սահմանափակումներով, վերականգնման գործակիցը նույնպես իմաստ ունի: Նկատի ունեցեք, որ որոշ պայմաններում սարքավորումների վերականգնման ավելի ցածր մակարդակը ցանկալի է:

ՎԵՐԱԿԱՆԳՆՄԱՆ ԳՈՐԾՈՆԻ ՈՐՈՇՈՒՄԸ

Վերականգնման գործակիցի սահմանումը տրված է բազմաթիվ տեղեկատու գրքերում (օրինակ,): Եթե ​​ջերմությունը փոխանակվում է երկու կրիչների 1-ի և 2-ի միջև (նկ. 1),

որոնք համապատասխանաբար ունեն ջերմային հզորություններ c 1 և c 2 (J/kgxK-ով) և զանգվածային հոսքի արագություն g 1 և g 2 (կգ/վրկ), ապա ջերմափոխանակման վերականգնման գործակիցը կարող է ներկայացվել երկու համարժեք գործակիցների տեսքով.

= (с 1 գ 1) (Т 1 - Т 1 0) / (сg) րոպե (T 2 0 - T 1 0) = (с 2 գ 2) (Т 2 0 - Т 2) / (сg) min ( T 2 0 - T 1 0): (1)

Այս արտահայտության մեջ T 1 և T 2-ը այս երկու միջավայրերի վերջնական ջերմաստիճաններն են, T 1 0 և T 2 0 սկզբնական ջերմաստիճաններն են, և (cg) min այսպես կոչված ջերմային երկու արժեքների նվազագույնն է: այս միջավայրերի համարժեքը (W/K) հոսքի արագությամբ g 1 և g 2, (cg) min = min ((1 գ 1-ով), (2 գ 2-ով)): Գործակիցը հաշվարկելու համար կարող եք օգտագործել արտահայտություններից որևէ մեկը, քանի որ դրանց համարիչները, որոնցից յուրաքանչյուրն արտահայտում է ջերմության փոխանցման ընդհանուր հզորությունը (2), հավասար են:

W = (c 1 g 1) (T 1 - T 1 0) = (c 2 g 2) (T 2 0 - T 2): (2)

(2)-ի երկրորդ հավասարությունը կարելի է համարել որպես ջերմային փոխանցման ժամանակ էներգիայի պահպանման օրենքի արտահայտություն, որը ջերմային պրոցեսների համար կոչվում է թերմոդինամիկայի առաջին օրենք։ Կարելի է նշել, որ (1) երկու համարժեք սահմանումներից որևէ մեկում առկա են չորս փոխանակման ջերմաստիճաններից միայն երեքը: Ինչպես նշվեց, արժեքը նշանակալի է դառնում, երբ հովացուցիչ նյութերից մեկը օգտագործումից հետո դեն նետվում է: Սրանից հետևում է, որ (1)-ում երկու արտահայտությունների ընտրությունը միշտ կարող է կատարվել այնպես, որ հենց այս կրիչի վերջնական ջերմաստիճանը բացառվի հաշվարկման արտահայտությունից: Բերենք օրինակներ.

ա) Ջերմության վերականգնում արտանետվող օդից

Բարձր պահանջվող արժեք ունեցող ջերմափոխանակիչի հայտնի օրինակ է արտանետվող օդի ջերմության ռեկուպերատորը՝ մատակարարման օդը տաքացնելու համար (նկ. 2):

Եթե ​​արտանետվող օդի ջերմաստիճանը նշանակենք T սենյակ, փողոցի օդը՝ T st, իսկ ռեկուպերատորում տաքանալուց հետո մատակարարվող օդը՝ T pr, ապա հաշվի առնելով երկու օդային հոսքերից ջերմային հզորությունների նույն արժեքը. (դրանք գրեթե նույնն են, եթե անտեսենք խոնավության և օդի ջերմաստիճանի փոքր կախվածությունները), կարող ենք լավ հայտնի արտահայտություն ստանալ.

G pr (T pr - T st) / g min (T սենյակ - T st): (3)

Այս բանաձևում gmin-ը նշանակում է մատակարարման օդի և արտանետվող օդի երկու երկրորդ հոսքի արագության ամենափոքր gmin = min(g in, g out): Երբ մատակարարման օդի հոսքը չի գերազանցում արտանետվող օդի հոսքը, բանաձևը (3) պարզեցվում և կրճատվում է մինչև = (T pr - T st) / (T սենյակ - T st): Ջերմաստիճանը, որը հաշվի չի առնվում (3) բանաձևում, ջերմափոխանակիչն անցնելուց հետո արտանետվող օդի T’ ջերմաստիճանն է:

բ) վերականգնում օդային վարագույրով կամ կամայական ջր-օդ տաքացուցիչով

Որովհետև բոլորի աչքի առաջ հնարավոր տարբերակներըմիակ ջերմաստիճանը, որի արժեքը կարող է աննշան լինել, վերադարձի ջրի ջերմաստիճանն է T x, այն պետք է բացառվի վերականգնման գործակիցի արտահայտությունից: Եթե ​​օդային վարագույրը շրջապատող օդի ջերմաստիճանը նշանակում ենք T0, օդային վարագույրով տաքացվող օդը՝ T, իսկ ջերմափոխանակիչ մուտք գործող ջերմաստիճանը. տաք ջուր T g, (նկ. 3), քանի որ մենք ստանում ենք.

Cg(T – T 0) / (cg) min (T g – T 0): (4)

Այս բանաձևում c-ն օդի ջերմային հզորությունն է, g-ը երկրորդ զանգվածային օդի հոսքի արագությունն է:

Նշանակումը (сg) min է ամենափոքր արժեքըօդի сg-ից և ջրից с W G ջերմային համարժեքներից, с W-ը ջրի ջերմունակությունն է, G-ը ջրի երկրորդ զանգվածային հոսքի արագությունն է՝ (сg) min = min((сg), (с W G)): Եթե ​​օդի հոսքը համեմատաբար փոքր է, և օդի համարժեքը չի գերազանցում ջրի համարժեքը, ապա բանաձևը նույնպես պարզեցված է. = (T - T 0) / (T g - T 0):

ՎԵՐԱԿԱՆԳՆՄԱՆ ԳՈՐԾՈՆԻ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՆԻՇԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ

Կարելի է ենթադրել, որ ջերմության վերականգնման գործակիցի արժեքը էներգիայի փոխանցման ջերմադինամիկ արդյունավետության քանակական արտահայտությունն է։ Հայտնի է, որ ջերմության փոխանցման համար այս արդյունավետությունը սահմանափակվում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքով, որը հայտնի է նաև որպես չնվազող էնտրոպիայի օրենք։

Այնուամենայնիվ, կարելի է ցույց տալ, որ սա իսկապես թերմոդինամիկական արդյունավետություն է չնվազող էնտրոպիայի իմաստով միայն ջերմափոխանակող երկու միջավայրերի ջերմային համարժեքների հավասարության դեպքում։ Համարժեքների անհավասարության ընդհանուր դեպքում առավելագույն հնարավոր տեսական արժեքը = 1 պայմանավորված է Կլաուզիուսի պոստուլատով, որն ասվում է հետևյալ կերպ. այս փոխանցումը»։ Այս սահմանման մեջ այլ փոփոխությունները նշանակում են այն աշխատանքը, որը կատարվում է համակարգի վրա, օրինակ, հակադարձ Carnot ցիկլի ժամանակ, որի հիման վրա գործում են օդորակիչները: Հաշվի առնելով, որ պոմպերը և օդափոխիչները, երբ ջերմությունը փոխանակում են այնպիսի կրիչների հետ, ինչպիսիք են ջուրը, օդը և այլն, դրանց վրա աննշան աշխատանք են կատարում ջերմափոխանակման էներգիայի համեմատ, կարող ենք ենթադրել, որ նման ջերմափոխանակմամբ Կլաուզիուսի պոստուլատը կատարվում է բարձր աստիճանով։ ճշգրտություն.

Թեև ընդհանուր առմամբ ընդունված է, որ և՛ Կլաուզիուսի պոստուլատը, և՛ չնվազող էնտրոպիայի սկզբունքը փակ համակարգերի համար թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի ձևակերպման տարբեր արտահայտություններ են, դա այդպես չէ: Նրանց համարժեքությունը հերքելու համար մենք ցույց կտանք, որ դրանք ընդհանուր առմամբ կարող են հանգեցնել ջերմության փոխանցման տարբեր սահմանափակումների: Դիտարկենք օդ-օդ ռեկուպերատորը երկու փոխանակող միջավայրերի հավասար ջերմային համարժեքների դեպքում, որը, եթե ջերմային հզորությունները հավասար են, ենթադրում է երկու օդային հոսքերի զանգվածային հոսքերի հավասարություն, և = (T pr - T st) / (T սենյակ - T st). Թող հաստատ սենյակային ջերմաստիճան T սենյակ = 20 o C, և փողոց T փողոց = 0 o C: Եթե ամբողջովին անտեսենք օդի թաքնված ջերմությունը, որն առաջանում է դրա խոնավությունից, ապա, ինչպես հետևում է (3-ից), մատակարարման օդի ջերմաստիճանը T pr = 16 o C-ին համապատասխանում է վերականգնման գործակիցը = 0,8, իսկ T pr = 20 o C-ի դեպքում այն ​​կհասնի 1 արժեքի: C, համապատասխանաբար): Եկեք ցույց տանք, որ ճշգրիտ = 1-ը առավելագույնն է այս դեպքի համար: Ի վերջո, եթե նույնիսկ մատակարարվող օդը ունենար T pr = 24 o C ջերմաստիճան, և օդը արտանետվում էր դեպի փողոց T' = –4 o C, ապա թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը (էներգիայի պահպանման օրենքը) չէր լինի. խախտվել է. Ամեն վայրկյան E = cg·24 o C Ջուլ էներգիա կփոխանցվի փողոցի օդին և նույնքան կվերցվի սենյակի օդից, և միևնույն ժամանակ այն հավասար կլինի 1,2-ի կամ 120%-ի: Սակայն նման ջերմային փոխանցումն անհնար է հենց այն պատճառով, որ համակարգի էնտրոպիան կնվազի, ինչն արգելված է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքով։

Իսկապես, ըստ S էնտրոպիայի սահմանման, դրա փոփոխությունը կապված է Q գազի ընդհանուր էներգիայի փոփոխության հետ dS = dQ/T հարաբերությամբ (ջերմաստիճանը չափվում է Կելվինով), և հաշվի առնելով, որ գազի մշտական ​​ճնշման դեպքում dQ = mcdT, m-ը գազի զանգվածն է, s (կամ ինչպես է այն հաճախ նշվում p-ով) - ջերմային հզորությունը մշտական ​​ճնշման դեպքում, dS = mc · dT/T: Այսպիսով, S = mc ln(T 2 / T 1), որտեղ T 1 և T 2 գազի սկզբնական և վերջնական ջերմաստիճաններն են: Բանաձևի (3) նշումով մատակարարվող օդի էնտրոպիայի երկրորդ փոփոխության համար մենք ստանում ենք Spr = сg ln(Tpr / Tul), եթե փողոցի օդը տաքացվում է, ապա դա դրական է: Արտանետվող օդի էնտրոպիան փոխելու համար Svyt = s g ln(T / Troom): Ամբողջ համակարգի էնտրոպիայի փոփոխություն 1 վայրկյանում.

S = S pr + S out = cg (ln (T pr / T st) + ln (T' / T սենյակ)): (5)

Բոլոր դեպքերում մենք կենթադրենք T փողոց = 273K, T սենյակ = 293K: = 0,8-ի համար (3), T pr = 289 K և (2) T’ = 277 K-ի համար, ինչը թույլ կտա մեզ հաշվարկել էնտրոպիայի ընդհանուր փոփոխությունը S = 0,8 = 8 10 –4 cg: = 1-ում մենք նմանապես ստանում ենք T pr = 293K և T' = 273K, իսկ էնտրոպիան, ինչպես կարելի է ակնկալել, պահպանված է S =1 = 0: Հիպոթետիկ դեպքը = 1.2 համապատասխանում է T pr = 297K և T' = 269K: , և հաշվարկը ցույց է տալիս էնտրոպիայի նվազում՝ S =1,2 = –1,2 10 –4 cg: Այս հաշվարկը կարելի է համարել հիմնավորում այս գործընթացի անհնարինության համար c = 1.2 մասնավորապես, և ընդհանրապես ցանկացած > 1-ի համար նաև S-ի պատճառով:< 0.

Այսպիսով, հոսքի արագությունների դեպքում, որոնք ապահովում են երկու միջավայրերի հավասար ջերմային համարժեքներ (նույնական միջավայրերի համար դա համապատասխանում է հոսքի հավասար արագությանը), վերականգնման գործակիցը որոշում է փոխանակման արդյունավետությունն այն իմաստով, որ = 1-ը սահմանում է էնտրոպիայի պահպանման սահմանափակող դեպքը: Կլաուզիուսի պոստուլատը և չնվազող էնտրոպիայի սկզբունքը այս դեպքում համարժեք են։

Այժմ հաշվի առեք օդի հոսքի անհավասար արագությունները օդից օդ ջերմափոխանակության համար: Թող, օրինակ, մատակարարվող օդի զանգվածային հոսքի արագությունը լինի 2 գ, իսկ արտանետվող օդինը՝ g: Նման հոսքի արագությամբ էնտրոպիայի փոփոխության համար մենք ստանում ենք.

S = S pr + S out = 2s g ln (T pr / T st) + s g ln (T’ / T սենյակ): (6)

= 1-ի համար նույն սկզբնական ջերմաստիճաններում T st = 273 K և T սենյակ = 293 K, օգտագործելով (3), մենք ստանում ենք T pr = 283 K, քանի որ g pr / g min = 2: Այնուհետև էներգիայի պահպանման օրենքից: (2) մենք ստանում ենք T' = 273K արժեքը: Եթե ​​մենք փոխարինենք այս ջերմաստիճանի արժեքները (6), ապա էնտրոպիայի ամբողջական փոփոխության համար մենք ստանում ենք S = 0,00125сg > 0: Այսինքն, նույնիսկ առավել բարենպաստ դեպքում = 1, գործընթացը դառնում է թերմոդինամիկորեն ոչ օպտիմալ էնտրոպիայի աճով և, որպես հետևանք, ի տարբերություն հավասար ծախսերով ենթապատկերի, այն միշտ անշրջելի է։

Այս աճի մասշտաբը գնահատելու համար մենք կգտնենք վերը նշված հավասար ծախսերի փոխանակման վերականգնման գործակիցը, որպեսզի այս փոխանակման արդյունքում ստացվի նույն քանակությամբ էնտրոպիա, ինչ ծախսերի համար, որոնք տարբերվում են 2 գործակցով: = 1. Այլ կերպ ասած, մենք կգնահատենք տարբեր ծախսերի փոխանակման թերմոդինամիկական ոչ օպտիմալությունը: իդեալական պայմաններ. Նախևառաջ, էնտրոպիայի փոփոխությունն ինքնին քիչ բան է ասում, շատ ավելի տեղեկատվական է դիտարկել էնտրոպիայի փոփոխության S/E հարաբերակցությունը ջերմափոխանակության միջոցով փոխանցվող էներգիային: Հաշվի առնելով, որ վերը նշված օրինակում, երբ էնտրոպիան մեծանում է S = 0,00125cg-ով, փոխանցված էներգիան E = cg pr (T pr - T str) = 2c g 10K: Այսպիսով, հարաբերակցությունը S / E = 6.25 10 –5 K -1: Հեշտ է ստուգել, ​​որ վերականգնման գործակիցը = 0,75026 հանգեցնում է փոխանակման նույն «որակի» հավասար հոսքերի դեպքում... Իրոք, նույն սկզբնական ջերմաստիճաններում T st = 273 K և T սենյակ = 293 K և հավասար հոսքերի դեպքում, այս գործակիցը համապատասխանում է T re = 288 K և T' = 278K ջերմաստիճաններին: Օգտագործելով (5)՝ մենք ստանում ենք S = 0,000937сg էնտրոպիայի փոփոխությունը և հաշվի առնելով, որ E = сg(T pr - T str) = сg 15К, ստանում ենք S/E = 6,25 10 –5 К -1։ Այսպիսով, թերմոդինամիկական որակի առումով ջերմության փոխանցումը = 1-ում և երկու անգամ տարբեր հոսքերի դեպքում համապատասխանում է ջերմության փոխանցմանը = 0,75026... նույնական հոսքերի դեպքում:

Մեկ այլ հարց, որը մենք կարող ենք տալ, հետևյալն է. ինչպիսի՞ն պետք է լինեն տարբեր արագություններով փոխանակման հիպոթետիկ ջերմաստիճանները, որպեսզի այս երևակայական գործընթացը տեղի ունենա առանց էնտրոպիայի աճի:

Միևնույն սկզբնական ջերմաստիճաններում = 1,32 T st = 273 K և T սենյակ = 293 K, օգտագործելով (3), մենք ստանում ենք T pr = 286,2 K և էներգիայի պահպանման օրենքից (2) T’ = 266,6 K: Եթե ​​այս արժեքները փոխարինենք (6)-ով, ապա էնտրոպիայի ամբողջական փոփոխության համար մենք ստանում ենք cg(2ln(286.2 / 273) + ln(266.6 / 293)) 0: Էներգիայի պահպանման օրենքը և ոչ օրենքը. -ջերմաստիճանի այս արժեքների նվազող էնտրոպիան բավարարված է, և, այնուամենայնիվ, փոխանակումն անհնար է այն պատճառով, որ T' = 266,6 K չի պատկանում սկզբնական ջերմաստիճանի տիրույթին: Սա ուղղակիորեն կխախտի Կլաուզիուսի պոստուլատը՝ էներգիան ավելի ցուրտ միջավայրից տեղափոխելով ավելի տաք միջավայր: Հետևաբար, այս գործընթացը անհնար է, ինչպես մյուսներն են անհնար, ոչ միայն էնտրոպիայի պահպանմամբ, այլ նույնիսկ դրա բարձրացմամբ, երբ որևէ միջավայրի վերջնական ջերմաստիճանը դուրս է գալիս սկզբնական ջերմաստիճանի միջակայքից (T փողոց, T սենյակ):

Հոսքի արագության դեպքում, որոնք ապահովում են փոխանակման միջավայրի անհավասար ջերմային համարժեքներ, ջերմափոխանակման գործընթացը հիմնովին անշրջելի է և տեղի է ունենում համակարգի էնտրոպիայի բարձրացմամբ, նույնիսկ ամենաարդյունավետ ջերմային փոխանցման դեպքում: Այս փաստարկները վավեր են նաև տարբեր ջերմային հզորությունների երկու կրիչների համար, միակ կարևորն այն է, թե արդյոք այդ կրիչների ջերմային համարժեքները համընկնում են, թե ոչ:

ՋԵՐՄԱՓՈԽԱՆԱԿԱՆ ՆՎԱԶԱԳՈՒՅՆ ՈՐԱԿԻ ՊԱՐԱԴՈՔՍԸ 1/2 ՎԵՐԱԿԱՆԳՆՄԱՆ ՀԱՐԱԲԱԿԱՑՈՎՈՎ.

Այս պարբերությունում մենք դիտարկում ենք ջերմափոխանակման երեք դեպք՝ համապատասխանաբար 0, 1/2 և 1 վերականգնման գործակիցներով: Թող ջերմափոխանակիչների միջով անցնեն հավասար ջերմային հզորությունների ջերմափոխանակող միջավայրերի մի քանի տարբեր սկզբնական ջերմաստիճաններ T 1 0 և T 2 0: Վերականգնման 1 գործակցով երկու լրատվամիջոցները պարզապես փոխանակում են ջերմաստիճանի արժեքները, իսկ վերջնական ջերմաստիճանները արտացոլում են նախնական ջերմաստիճանները T 1 = T 2 0 և T 2 = T 1 0: Ակնհայտ է, որ էնտրոպիան այս դեպքում չի փոխվում S = 0, քանի որ ելքի մոտ կան նույն ջերմաստիճանի միջավայրերը, ինչ մուտքի մոտ: Վերականգնման 1/2 գործակցով երկու միջավայրերի վերջնական ջերմաստիճանները հավասար կլինեն սկզբնական ջերմաստիճանների միջին թվաբանականին` T 1 = T 2 = 1/2 (T 1 0 + T 2 0): Ջերմաստիճանի հավասարեցման անշրջելի գործընթաց տեղի կունենա, և դա համարժեք է S> 0 էնտրոպիայի ավելացմանը: Վերականգնման 0 գործակցի դեպքում ջերմության փոխանցում չկա: Այսինքն՝ T 1 = T 1 0 և T 2 = T 2 0, և վերջնական վիճակի էնտրոպիան չի փոխվի, որը նման է համակարգի վերջնական վիճակին՝ վերականգնման գործակիցով հավասար է 1-ի: Ճիշտ ինչպես վիճակը. c = 1 նույնական է c = 0 վիճակին, ինչպես նաև անալոգիայի միջոցով կարելի է ցույց տալ, որ վիճակը = 0.9 նույնական է c = 0.1 վիճակին և այլն: Այս դեպքում c = 0.5 վիճակը կհամապատասխանի էնտրոպիայի առավելագույն աճին: բոլոր հնարավոր գործակիցները. Ըստ երևույթին, = 0,5-ը համապատասխանում է նվազագույն որակի ջերմության փոխանցմանը:

Իհարկե, դա ճիշտ չէ։ Պարադոքսի բացատրությունը պետք է սկսվի նրանից, որ ջերմափոխանակությունը էներգիայի փոխանակում է։ Եթե ​​ջերմափոխանակության արդյունքում էնտրոպիան մեծացել է որոշակի քանակությամբ, ապա ջերմափոխանակության որակը կտարբերվի՝ կախված նրանից, թե փոխանցվել է 1 Ջ, թե՞ 10 Ջ, ավելի ճիշտ է դիտարկել ոչ թե էնտրոպիայի բացարձակ փոփոխությունը: ըստ էության, դրա արտադրությունը ջերմափոխանակիչում), բայց փոփոխության էնտրոպիայի հարաբերակցությունը այս դեպքում փոխանցված էներգիային E Ակնհայտ է, որ տարբեր ջերմաստիճանների համար այս արժեքները կարող են հաշվարկվել = 0,5: Ավելի դժվար է հաշվել այս հարաբերակցությունը = 0-ի համար, քանի որ սա 0/0 ձևի անորոշություն է: Այնուամենայնիվ, դժվար չէ հարաբերակցությունը վերցնել 0-ին, որը գործնական առումով կարելի է ստանալ՝ վերցնելով այս հարաբերակցությունը շատ փոքր արժեքներով, օրինակ՝ 0,0001։ Աղյուսակներ 1-ում և 2-ում մենք ներկայացնում ենք այս արժեքները տարբեր նախնական ջերմաստիճանի պայմանների համար:

Ցանկացած արժեքով և ամենօրյա ջերմաստիճանի միջակայքերի համար T st սենյակ և T սենյակ (մենք կենթադրենք, որ T սենյակ / T st x

S / E (1 / T st - 1 / T սենյակ) (1 -): (7)

Իսկապես, եթե նշանակենք T սենյակ = T փողոց (1 + x), 0< x

Գրաֆիկ 1-ում մենք ցույց ենք տալիս այս կախվածությունը ջերմաստիճանների համար T st = 300K T սենյակ = 380K:

Այս կորը ուղիղ գիծ չէ, որը որոշվում է մոտավորությամբ (7), թեև բավական մոտ է դրան, որ գրաֆիկի վրա դրանք չեն տարբերվում։ Բանաձևը (7) ցույց է տալիս, որ ջերմության փոխանցման որակը ճշգրիտ է = 0-ում: Եկեք կատարենք S/E սանդղակի ևս մեկ գնահատում (T 1< T 2) теплопроводящим стержнем. Показано, что в стержне на единицу переданной энергии вырабатывается энтропия 1/Т 1 –1/Т 2 . Это соответствует именно минимальному качеству теплообмена при рекуперации с = 0. Интересное наблюдение заключается в том, что по физическому смыслу приведенный пример со стержнем интуитивно подобен теплообмену с = 1/2 , поскольку в обоих случаях происходит выравнивание температуры к среднему значению. Однако формулы демонстрируют, что он эквивалентен именно случаю теплообмена с = 0, то есть теплообмену с наиболее низким качеством из всех возможных. Без вывода укажем, что это же минимальное качество теплообмена S / E = 1 / Т 1 0 –1 / Т 2 0 в точности реализуется для ->0 և հովացուցիչ նյութի հոսքի արագության կամայական հարաբերակցությամբ:

ՋԵՐՄԱՓՈԽԱՑՄԱՆ ՈՐԱԿԻ ՓՈՓՈԽՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ՋԵՌՈՒՑՄԱՆ ՀՈՍՔԻ ՏԱՐԲԵՐ ԾԱԽՍԵՐՈՒՄ

Մենք կենթադրենք, որ հովացուցիչ նյութի հոսքի արագությունը տարբերվում է n գործակցով, և ջերմափոխանակությունը տեղի է ունենում ամենաբարձր հնարավոր որակով (= 1): Ի՞նչ որակի ջերմափոխանակություն կհամապատասխանի հավասար հոսքի արագությամբ: Այս հարցին պատասխանելու համար եկեք տեսնենք, թե ինչպես է S/E արժեքը = 1-ի վրա՝ տարբեր ծախսերի գործակիցների համար: Հոսքի n = 2 տարբերության համար այս համապատասխանությունն արդեն հաշվարկվել է 3-րդ կետում՝ = 1 n=2 համապատասխանում է = 0,75026... նույն հոսքերի համար։ Աղյուսակ 3-ում 300K և 350K ջերմաստիճանների հավաքածուի համար մենք ներկայացնում ենք էնտրոպիայի հարաբերական փոփոխությունը նույն ջերմային հզորությամբ հովացուցիչ նյութերի հոսքի հավասար արագությամբ տարբեր արժեքների համար:

Աղյուսակ 4-ում մենք նաև ներկայացնում ենք էնտրոպիայի հարաբերական փոփոխությունը տարբեր հոսքերի հարաբերակցության համար n միայն ջերմության փոխանցման հնարավոր առավելագույն արդյունավետության դեպքում (= 1) և համապատասխան արդյունավետությունը, որը հանգեցնում է նույն որակին հավասար հոսքի արագության դեպքում:

Ներկայացնենք ստացված կախվածությունը (n) գրաֆիկ 2-ից:

Ծախսերի անսահման տարբերությամբ այն ձգտում է 0,46745 վերջնական սահմանի... Կարելի է ցույց տալ, որ սա համընդհանուր կախվածություն է։ Այն վավեր է ցանկացած սկզբնական ջերմաստիճանի դեպքում ցանկացած կրիչի համար, եթե ծախսերի հարաբերակցության փոխարեն նկատի ունենք ջերմային համարժեքների հարաբերակցությունը։ Այն կարող է նաև մոտավորվել հիպերբոլայով, որը գծապատկերում նշված է 3 կապույտ գծերով.

«(n) 0.4675+ 0.5325/n. (8)

Կարմիր գիծը ցույց է տալիս ճշգրիտ հարաբերությունը (n):

Եթե ​​անհավասար ծախսերը կատարվում են կամայական n>1-ի դիմաց, ապա թերմոդինամիկական արդյունավետությունը հարաբերական էնտրոպիայի արտադրության իմաստով նվազում է։ Մենք ներկայացնում ենք դրա գնահատականը վերևից՝ առանց ածանցման.

Այս հարաբերությունը հակված է ճշգրիտ հավասարության n>1-ի համար, մոտ 0-ին կամ 1-ին և համար միջանկյալ արժեքներչի գերազանցում մի քանի տոկոսի բացարձակ սխալը:

Հոդվածի վերջը կներկայացվի «CLIMATE WORLD» ամսագրի հաջորդ համարներից մեկում։ Օգտագործելով իրական ջերմափոխանակման միավորների օրինակները, մենք կգտնենք վերականգնման գործակիցների արժեքները և ցույց կտանք, թե որքանով են դրանք որոշվում միավորի բնութագրերով և որքանով են հովացուցիչ նյութի հոսքի արագությամբ:

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

1. Պուխով Ա. օդ. Փորձարարական տվյալների մեկնաբանություն. // Կլիմայի աշխարհ. 2013. No 80. P. 110:
2. Պուխով Ա. Բ. Ջերմային վարագույրի հզորությունը հովացուցիչ նյութի կամայական հոսքի արագությամբ և օդ. Ջերմային փոխանցման գործընթացի անփոփոխները. // Կլիմայի աշխարհ. 2014. No 83. P. 202:
3. Case W. M., Լոնդոն Ա. L. Կոմպակտ ջերմափոխանակիչներ: . Մ.: Էներգիա, 1967: Էջ 23:
4. Wang H. Հիմնական բանաձևեր և տվյալներ ջերմության փոխանցում ինժեներների համար. . Մ.: Ատոմիզդատ, 1979. Էջ 138:
5. Kadomtsev B. B. Dynamics և տեղեկատվություն // Ֆիզիկական գիտությունների առաջընթաց. T. 164. 1994. No. 5, մայիսի. էջ 453։

Պուխով Ալեքսեյ Վյաչեսլավովիչ,
Տեխնիկական տնօրեն
Tropic Line ընկերություն

Օդափոխման համակարգերը վերջին տարբերակներըայլևս չեն սահմանափակվում գործառույթների ստանդարտ փաթեթով, որոնցից հիմնականը օդային միջավայրի թարմացումն է: Օրինակ, տեխնոլոգիական ֆիլտրերի կիրառման միջոցով սարքավորումը նվազագույնի է հասցնում սենյակում վնասակար մասնիկների պարունակությունը, ինչպես նաև կանխում է հոտերի մուտքը: Դրանք բարելավվում են նաև միկրոկլիմայի կարգավորման առումով, ինչը հատկապես շահավետ է էներգախնայողության տեսանկյունից։ Այս հնարավորությունն ապահովելու համար օգտագործվում են օդային հոսքի վերականգնմամբ մատակարարման և արտանետման միավորներ: Նման համակարգերի շահագործումը հիմնված է ջերմային հոսքերի մշակման վրա, որոնք անցնում են օդափոխության միավորի տարրերով: Արդյունքում օգտատերը ստանում է ոչ միայն թարմ, այլեւ բնական տաքացվող օդ։

Ո՞րն է վերականգնման սկզբունքը:

Վերականգնման գործընթացը տեղի է ունենում տարբեր ջերմաստիճանների հետ օդային հոսքերի փոխազդեցության ֆոնի վրա: Այսինքն՝ ջեռուցվող հոսքերը իրենց ջերմությունը զիջում են ցուրտին՝ դրանով իսկ ձևավորելով օպտիմալ ջերմաստիճանի հավասարակշռություն. Վերականգնումը ջերմության փոխանցումն է մաքուր օդ, որն իրականացվում է հատուկ ջերմափոխանակիչում։ Այնուամենայնիվ, կան այս գործընթացի արդյունավետության տարբեր մակարդակներ: Օրինակ, բաց պատուհանը ցույց է տալիս զրոյական արդյունավետություն: Այս դեպքում մատակարարման օդային հոսքերը չեն տաքանում, այլ իջեցնում են օդի ջերմաստիճանը հենց սենյակում: Կարելի է ասել, որ սա վերականգնման հակառակ գործընթաց է։

Արդյունավետության միջին մակարդակը տատանվում է 30-90%-ի սահմաններում: Օպտիմալ ցուցանիշը հասնում է 60%-ի, իսկ համակարգերը, որոնք ցույց են տալիս 80%-ից բարձր ցուցանիշ, համարվում են ամենաարդյունավետը: Առավել արդյունավետ վերականգնումը ջերմափոխանակման գործընթացն է, որի ժամանակ մատակարարվող օդի հոսքերի ջեռուցումը հասնում է հեռացված օդին համապատասխան մակարդակի: Բայց նույնիսկ ժամանակակից տեխնոլոգիաները թույլ չեն տալիս հասնել 100 տոկոս արդյունավետության։

Recuperator օդափոխության համակարգում

Վերականգնման սկզբունքը իրականացվում է օդափոխության համակարգում մակերեսային ջերմափոխանակիչի տեսքով: Ջերմության բաշխման գործընթացն ինքնին իրականացվում է պատի միջոցով, որը բաժանում է երկու հակառակ ուղղորդված հոսքեր: Ռեգեներատորներն ունեն նմանատիպ սարք, սակայն վերականգնման համակարգը տարբերվում է նրանով, որ օդի հետ աշխատելու ալիքները մնում են նույնը շահագործման ողջ ժամանակահատվածում: Պետք է ասել, որ կլիմայի կառավարման սարքավորումները կարող են ծառայել ոչ միայն օդային միջավայրերին։ Նմանապես, վերականգնումն օգտագործվում է նաև գազի, հեղուկների և այլնի հետ աշխատելիս։ Կան նաև տարբեր սխեմաներկառուցվածքային նախագծում. Առավել տարածված են շերտավոր, խողովակային և թիթեղային մոդելները: Միևնույն ժամանակ տրամադրվում են հոսքային ալիքների նախագծման տարբեր մոտեցումներ, օրինակ՝ կարելի է առանձնացնել ուղիղ հոսքի, հակահոսքի և խաչաձև հոսքի սարքերը։

Խաչաձեւ ափսե ռեկուպերատոր

Նման կայանքներում սովորաբար օգտագործվում են թաղանթային միջնորմներ, որոնք ապահովում են արդյունավետ վերականգնում։ Համակարգի առանձնահատուկ առանձնահատկությունն այն է, որ օդը հեռացնելիս ավելորդ խոնավությունը նույնպես դուրս է գալիս: Վերականգնմամբ մատակարարման և արտանետման համակարգը նույնպես դիմացկուն է սառեցման, ինչը ձեռք է բերվում առանց հատուկ ջեռուցիչների: Այս առավելությունը թույլ է տալիս պայմաններում օգտագործել խաչաձեւ թաղանթային դիզայնով սարքավորումներ ջերմաստիճանի ռեժիմմինչև -35 °C:

Նման կայանքները օգտագործվում են ինչպես բնակելի շենքերում, այնպես էլ պահեստներում, որտեղ նախատեսվում է սպասարկել մեծ տարածքներ: Դրանք լայն տարածում են գտել նաև ք գյուղատնտեսություն- օրինակ՝ թռչնատների, բանջարեղենի խանութների և անասնաբուծական ֆերմաների կազմակերպման մեջ։ Քանի որ խաչաձև թաղանթային նմուշներում ջերմության վերականգնումը կարող է նաև արդյունավետորեն սառը պահել ամռանը, համակարգը պահանջարկ ունի նաև արտադրական արդյունաբերության մեջ:

Ծալքավոր ափսե համակարգեր

Նման ռեկուպերատորի դիզայնը ներառում է բարձր հաճախականությամբ եռակցման միջոցով պատրաստված բարակ պատերով թիթեղների առկայությունը: Մետաղական վահանակներձևավորել 90 աստիճանով պտտվող միջնապատերի այլընտրանքային դասավորությամբ կառուցվածք: Այս սխեմայի շնորհիվ այն ձեռք է բերվում ջերմությունջեռուցման միջավայրը, դիմադրության նվազագույն մակարդակը, ինչպես նաև հեռահաղորդիչ մակերեսի տարածքի օպտիմալ հարաբերակցությունը ջերմափոխանակիչի քաշին: Բացի այդ, թիթեղավոր թիթեղներով ջերմության վերականգնմամբ օդափոխիչ սարքերը դիմացկուն են և ցածր գնով: Պրակտիկան հաստատում է, որ նման համակարգերը թույլ են տալիս խնայել մոտ 40%, այսինքն՝ ջեռուցման ծախսերը նվազագույնի են հասցվում, քանի որ մաքուր օդը արդյունավետորեն տաքանում է հեռացված հոսքերով։

Պտտվող մոդելներ

Նման կայանքների առանձնահատկությունները ներառում են ցածր գին և բավականին բարձր արտադրողականություն: Թեև թարմ օդի ջեռուցման կատարման առումով այս տարբերակը զիջում է կրկնակի ձայներիզով ափսեի դիզայնին: Չնայած աշխատանքային տարրերի պարզ կազմաձևմանը, պտտվող վերականգնման միավորը տուժում է օդային հոսքերի ոչ իդեալական բաշխումից: Կա որոշակի ռիսկ, որ մաքուր օդկխառնվի հեռացվողի հետ և արդյունքում կտուժի օդափոխության որակը որպես այդպիսին։ Նման համակարգերի թերությունները ներառում են հաճախակի սպասարկման անհրաժեշտությունը, ինչը հատկապես անբարենպաստ է, երբ օգտագործվում է բնակելի տարածքներում: Այնուամենայնիվ, ջեռուցման գործընթացը ինքնին բավականին արդյունավետ է:

Ուղղակի հակահոսքի համակարգեր

Այս տեսակի ռեկուպերատորի առանձնահատուկ առանձնահատկությունը նրա խողովակաձև ձևավորումն է, որի տարրերը ներկայացված են բարակ պատերով եռակցված տարրերով: Այս տեսակի տեղադրման շահագործման ընթացքում ձևավորվում է պատի հորձանուտ, որը մեծացնում է ջերմության փոխանցումը, բայց միևնույն ժամանակ ոչնչացվում է, քանի որ օդային ալիքում դիմադրությունը մեծանում է: Ամենից հաճախ նման համակարգերը օգտագործվում են արդյունաբերության մեջ, որտեղ պահանջվում է աշխատանքային միջավայրերից մեկի նուրբ ջեռուցում: Նաև ուղիղ հակահոսքի սարքավորումն օգտագործվում է մեքենաշինության մեջ ջերմության ցրման և վերականգնման համար: Այս տեսակի վերականգնմամբ կենցաղային օդափոխման սարքը նույնպես պահանջարկ ունի. խորհուրդ է տրվում տեղադրել այն կնքված սենյակներում: մետաղապլաստե պատուհաններ, ինչպես նաև էկոլոգիական տներում։

Նման ռեկուպերատորները, որպես կանոն, ինտեգրվում են մեկ օդային խողովակի պատյանում, որը շահագործման ընթացքում ապահովում է էներգիայի ցածր սպառում, կոմպակտ չափսեր՝ ունակությամբ: թաքնված տեղադրում, սարքավորումների բարձր կատարողականություն և հուսալիություն:

Էներգաարդյունավետ տների ռեկուպերատորներ

Մաքուր օդի պասիվ ջեռուցում ապահովող օդափոխության համակարգերի գաղափարն ուղղված է ջեռուցման ծախսերի կրճատմանը: Բայց սարքավորումների առումով վերականգնումը նաև էկոլոգիապես մաքուր միջոց է միկրոկլիմայի նորմալացման համար: Արտադրողները արտադրում են հատուկ գծեր, որոնք օգտագործում են նյութեր, որոնք անվտանգ և արդյունավետ են վերականգնման տեսանկյունից: Մասնավորապես, վերջին մոդելները ստանում են եռաստիճան ջերմափոխանակիչներ՝ պատրաստված ոչ ծակոտկեն գերբարակ թաղանթներից։ Այս սարքը վերացնում է էլեկտրական օդատաքացուցիչների կարիքը։

Բացի ջերմության միասնական փոխանցումից, նման սարքերը արդյունավետորեն աշխատում են նաև խոնավության հետ: Նրանք ապահովում են խոնավության ամբողջական վերադարձ սենյակ՝ կոնդենսատորների ամբողջական բացառմամբ: Արդյունքում, վերականգնմամբ օդափոխությունը վերացնում է ջրահեռացման համակարգերի տեղադրման անհրաժեշտությունը:

Ավտոմատացում ռեկուպերատորների համար

Էլեկտրոնային լիցքավորման ուղղությամբ նույնպես զարգանում են մատակարարման և արտանետման համակարգերը։ Հոսքերը օպտիմալ կերպով բաշխելու համար արտադրողները սարքավորումները սարքավորում են ունակությամբ ավտոմատ կարգավորումմիջալիքային միջնորմների դիրքը. Ավելի առաջադեմ մոդելները նաև նախատեսում են արագության ռեժիմների կարգավորում, ջերմաստիճանի ցուցիչներ նշելով և ահազանգով ֆիլտրի աղտոտվածության աստիճանի մոնիտորինգ: Բացի այդ, վերականգնմամբ ժամանակակից օդափոխությունը հնարավորություն է տալիս վերահսկել արտաքին ջրանցքի ջեռուցիչը՝ առանց երրորդ կողմի սարքերը գործընթացին միացնելու: Այսինքն՝ այս դեպքում օդի լրացուցիչ ջեռուցումն ապահովվում է օպտիմալ մակարդակի։

Զտիչներ ռեկուպերատորներում

Ինչպես բոլորը ժամանակակից համակարգերօդափոխություն, վերականգնում ունեցող մոդելները պահանջում են նախագծման մեջ մաքրող սարքերի ներառում: Քանի որ ջերմափոխանակությունը ներառում է ելքային և ներարկվող օդի հոսքերի առավելագույն կոնվերգենցիան, այս դեպքում ֆիլտրերը հատկապես կարևոր դեր են խաղում: Ամենից հաճախ F7 տիպի ֆիլտրերը օգտագործվում են հենց օդային խողովակներում, որոնք բացառում են 0,5 մկմ չափի մասնիկների անցումը: G3-ը ավելի քիչ տարածված է, բայց կախված դիզայնից, նման հավելումը կարող է պահանջվել: Սպասարկման հեշտության համար վերականգնման համակարգը հաճախ հագեցած է պլաստմասսայից և հատուկ մանրաթելից պատրաստված զտիչներով. նման տարրերը հեշտ է լվանալ և թափահարել: Ինչպես արդեն նշվեց, ժամանակակից մոդելները հագեցած են նաև ցուցիչներով, որոնք որոշում են ֆիլտրը փոխարինելու պահը:

Ռեկուպերատորների առավելությունները

Մատակարարման և արտանետումների վերականգնման համակարգերում օգտագործվող տեխնոլոգիաները նվազագույնի են հասցնում էներգիայի սպառումը և մեծացնում կլիմայի կառավարման սարքավորումների էրգոնոմիկան: Գործնականում նման տեղադրման օգտագործողը կարող է նաև զգալ միկրոկլիմայի ցուցանիշների բարելավում: Իհարկե, ջերմության վերականգնումն այնքան արդյունավետ չէ ջեռուցման գործառույթի տեսանկյունից, որքան հատուկ ջեռուցման ագրեգատները, սակայն դրա շահագործումը չի պահանջում լրացուցիչ էներգիայի սպառում: Ջեռուցման օժանդակ սարքերի ներառումը համակարգերում թույլ է տալիս հավասարակշռել ինչպես ջերմաստիճանի բարձրացումը, այնպես էլ էներգիայի ծախսերի խնայողությունը: Ընդհանուր առմամբ, ըստ փորձագիտական ​​հաշվարկների, ռեկուպերացիայի կիրառումը թույլ է տալիս 10-15%-ով նվազեցնել ջեռուցման ծախսերը։

Ռեկուպերատորների թերությունները

Նման համակարգերն ունեն երկու լուրջ թերություն. Առաջին հերթին սա ձմռանը ջերմափոխանակիչների սառցակալումն է։ Այդ պատճառով շատ օգտատերեր բողոքում են սարքավորումների խափանումից արդեն ցրտահարության պայմաններում շահագործման առաջին շաբաթներին: Այնուամենայնիվ, արտադրողները ձգտում են բարելավել սարքավորումների պաշտպանիչ որակները՝ սարքավորումները ապահովելով երկարակյաց օդափոխիչներով: Երկրորդ թերությունը, որ ունեն վերականգնվող օդափոխիչները, նրանց աղմկոտ աշխատանքն է: Սա հատկապես ակնհայտ է պտտվող մոդելներում: Միևնույն ժամանակ, մշակողները ձգտում են նոր մոդելներ տրամադրել մեկուսացման բարելավված միջոցներով, այնպես որ շուկայում կարելի է գտնել նաև ցածր աղմուկի տարբերակներ:

Ի՞նչ հաշվի առնել ռեկուպերատորով տեղադրում ընտրելիս:

Սպառողը, ով որոշում է տեղադրել նման համակարգ իր տանը, պետք է կենտրոնանա համակարգի աշխատանքի, դիզայնի և ֆունկցիոնալության վրա: Այսպիսով, կատարողականի ցուցանիշը որոշում է օդափոխության հնարավորությունը որոշակի տարածքի սենյակում աշխատելու համար: Ոչ պակաս կարևոր է այն դիզայնը, որով պատրաստված է սարքավորումը։ Օրինակ, խողովակային տարրերով ջերմության վերականգնման միավորը թույլ է տալիս հարմարավետ տեղադրում նվազագույն տարածքի պահանջներով: Ինչ վերաբերում է ֆունկցիոնալությանը, ապա դա ազդում է ինչպես սենյակում միկրոկլիման կարգավորելու, այնպես էլ համակարգի էրգոնոմիկ բնութագրերի վրա:

Եզրակացություն

Ավանդական օդափոխության համակարգերի շահագործումը նույնիսկ էներգախնայողության գործառույթի ակնարկ չի տալիս: Որպես կանոն, դրանք էներգիա պահանջող, զանգվածային կայանքներ են, որոնք զգալի ներդրում ունեն տան պահպանման ծախսերի ավելացման գործում: Այս ֆոնի վրա վերականգնումը գրեթե հեղափոխական մոտեցում է կլիմայի վերահսկման սարքավորումների արտադրության համար, որը ներառում է արդեն իսկ վատնված ջերմային էներգիայի ռացիոնալ օգտագործումը: Եթե ​​սովորական համակարգը տաքացնում է օդը, երբ այն մտնում է սենյակ, օգտագործելով ջեռուցման սարքավորումներ, ապա վերականգնումը թույլ է տալիս ի սկզբանե բարձրացնել մուտքային հոսքերի ջերմաստիճանը՝ առանց հատուկ ջեռուցիչների միացման։ Իհարկե, նման կայանքները ունեն իրենց թերությունները, բայց արտադրողները արդյունավետ պայքար են մղում դրանց դեմ՝ բարելավելով ռեկուպերատորների դիզայնը։