Принцип работы теплоаккумулятор для отопления: Теплоаккумулятор для котлов отопления, принцип работы и расчет

Принцип работы теплоаккумулятора

Наиболее простая и распространенная система, основанная на использовании твердого топлива, выражена сильной цикличностью. При загрузке топлива в виде дров, энергия постепенно нарастает, далее ее нужно поддерживать, в обратном же случае тепло пойдет на убыль. По итогу теплоноситель остывает.

Получается, что вы тратите топливо, загружаете дрова, а тепло получаете лишь во время пикового горения. Так как во время самого процесса тепло либо накапливается, либо теряется, это крайне невыгодно.

В случае твердотопливных систем проблему можно немного смягчить, установив котел длительного горения. Однако, это не решает вопрос в полной мере.

Если рассматривать электрические котлы, то огромным минусом тут является высокая стоимость потребляемой энергии. Наиболее простым решением данного вопроса станет использование котла в ночное время и как можно меньший расход дневной энергии.

В случае с солнечной энергией все обстоит еще хуже. С одной стороны это огромный и выгодный источник энергии, но эти плюсы перекрываются одним большим недостатком – периодичностью. Поступление тепла будет напрямую зависеть от погодных условий и времени суток.

Ночью поступление будет просто никакое, а пасмурная погода не пойдет ни в какое сравнение с солнечной. Становится совершенно понятно, что требуется некое накопительное устройство.

Все вышеперечисленные проблемы сходятся в одном, нерациональное использование и неравномерное распределение тепловой энергии. Тут нам и поможет аккумулятор, который станет теплоносителем и будет накапливать тепло. Крайне важно знать, как правильно рассчитать мощность теплоаккумулятора.

Принцип работы данной системы заключается в том, что вода имеет очень высокую теплоемкость. Накопив энергию от вышеперечисленных источников, она сможет сохранять ее долгое время.

Теплоаккумулятор представляет собой большой резервуар с прекрасной теплоизоляцией, подключенный к контуру отопления. Все это позволяет сохранять тепло для ваших нужд долгое время.

Теплоаккумулятор прямого подключения

ТА является примером наиболее простой конструкции. К ней непосредственно подключаются контуры отопления и потребления.

• Данный вид теплоаккумулятора подойдет вам в том случае, если и котел и контуры используют один теплоноситель
• Его применение возможно только в случае одинакового давления в контуре теплоносителя и котла
• Температура трубы подачи должна быть ниже температуры контура отопления

Теплоаккумулятор, обладающий встроенной системой теплообмена

Данный вид конструкции обладает своим внутренним теплообменом, который находится внизу котла. Его используют в следующих ситуациях:

• Если давление в теплоносителя выше этого показателя у контура потребления
• При подключении новых источников тепла в количестве более одного
• При использовании разных видов теплоносителей

Существенным отличием такой конструкции от первого варианта является смешение теплоносителей внутри системы. Благодаря чему происходит более эффективное отопление.

Теплоаккумулятор с системой проточного теплообмена

В данной конструкции теплообмен происходит в верхней части котла. Заход воды осуществляется снизу, подача, следовательно, тоже.

Этот вариант активно используется в случаях равномерного потребления воды, когда исключены большие нагрузки на систему водоснабжения. Важным нюансом при монтаже является материал, из которого изготовлен теплообменник. Он должен быть выполнен из металлов, отвечающих нормам.

В целом данный вариант аналогичен первому, с прямым подключением.

Фото теплоаккумуляторов для отопления

Также рекомендуем просмотреть:

Пожалуйста, сделайте репост

Теплоаккумулятор для отопления, схема, установка системы своими руками

Как правило, система отопления включает в своем составе привычно сложившиеся годами три элемента – источник тепла (котел), трубопроводы, отопительные приборы (в виде радиаторов). Но если вдруг у вас частный дом, который отапливается котлом на твердом топливе, а вы хотите увеличить коэффициент полезного действия и избавить себя от такой необходимости, как постоянное слежение за процессом топки, то, наверное, нужно применить в системе такой узел, как теплоаккумулятор для отопления.

Что такое и для чего нужен теплоаккумулятор?

Аккумулятор тепла представляет собой стальной герметичный изолированный бак из черной стали, имеющий патрубки – два верхних и два нижних для того чтобы подключать источник и потребитель тепла. Теплоаккумулятор для отопления отзывы показывают, что это эффективное устройство. А служит оно для того чтобы аккумулировать избыточную энергию, которую источник тепла (котел) выделяет.

Теплоаккумулятор для отопления

Итак, если ваш котел с твердым топливом функционирует в режиме оптимального горения (на полную мощность) от загрузки топлива до его полного сгорания, то будет максимум эффекта. Так, полученное тепло попадает в отопительную систему. Но не всегда система нуждается в таком количестве тепла. Именно для этих целей и существует буферная емкость системы отопления.

Такая емкость накапливает избыточное тепло и при необходимости подает его в систему. Поэтому, используя аккумуляторы тепла в системах отопления, вы экономите топливо, увеличиваете время работы вашего котла, уменьшаете расходы на отопление вашего дома.

Принцип работы

Принцип работы такого устройства, как тепловой аккумулятор для отопления, основывается на применении высокой теплоемкости воды. К верхнему патрубку на баке подключается трубопровод котла, который подает горячую воду. К нижнему подключается отводящий из бака холодную воду циркуляционным насосом. Так, горячая вода подается из котла в бак, а холодная – возвращается в котел. Насос отбирает из нижней части бака холодную воду до того момента, как весь бак не заполнится горячей водой.

Тепловые аккумуляторы для отопления теплоизолированы пенополиуретаном, поэтому горячая вода в баке не будет быстро остывать, а поэтому время работы системы будет увеличено за счет аккумулированного тепла.

Чем более будет объем вашего бака и мощность отопительной системы, тем это время будет более. Накопители тепла для отопления должны быть такого объема, чтоб его хватило для аккумулирования тепла, которое выделяется при сгорании разовой загрузки топлива.

Рекомендуем к прочтению:

Принципиальная схема системы отопления с теплоаккумулятором

На второй нижний патрубок бака ставится обратный трубопровод системы отопления, при помощи насоса холодная вода из системы идет в бак. Холодная вода является более тяжелой, чем горячая, поэтому она остается внизу, а при наполнении ею бака она вытесняет горячую воду наверх в трубопровод отопительной системы. И пока холодная вода не наполнит весь объем бака, в систему будет идти только горячая вода.

Теплоаккумуляторы для отопления могут быть с термоизоляцией и без нее. Также в зависимости от того, какая модель и схема отопления с теплоаккумулятором, в баке может быть один или несколько встроенных змеевиков-теплообменников, сделанных из черной стали. Схема отопления с тепловым аккумулятором может быть и с встроенным резервуаром для воды (внутренний бойлер) для снабжения горячей водой.

Теплоаккумулятор с изоляцией

Варианты расположения патрубков тоже могут быть различными. Если не спускать воду и не опускать того, чтоб в систему проникал воздух, срок службы может быть неограниченным.

Где применяется устройство

Как было указано ранее, тепловой аккумулятор в системе отопления существенно увеличивает инерцию системы: хоть носитель тепла будет нагреваться дольше, он будет копить более тепла и дольше его отдавать и уменьшать скачки температуры. И если ваш дом присоединен к центральному отоплению или система как теплогенерирующее оборудование применяет котел на жидком или газовом топливе, который работает автоматически, то в данном случае теплоаккумулятор для отопления своими руками будет лишь лишними расходами на материалы.

Рекомендуем к прочтению:

Но теплоаккумулятор будет целесообразен в нескольких случаях:

• Когда в отопительной системе используются котлы на твердом топливе, и нет возможности постоянно их обслуживать. Так, теплоаккумулятор может обеспечить постоянную температуру в помещении и сгладить скачки.
• Когда используется электрическое водяное отопление и дифференцированная оплата за электроэнергию. Самодельный теплоаккумулятор отопления сможет накопить тепло в те часы, когда тариф минимальный, а далее нагревать при самой маленькой мощности.
• Когда отопительная система имеет периоды пикового разбора теплоэнергии, а установка дополнительного котла нецелесообразны. Система отопления с тепловым аккумулятором обеспечит отдачу тепла в эти промежутки времени.

Когда аккумулятор тепла будет лишним

Бывает так, что для систем отопления наоборот требуется быстрый набор температуры и ее снижение. Так, повышенное количество носителя тепла, накапливающееся в аккумуляционной емкости, будет мешать быстро нагреваться и остывать, а также точно регулировать температуру. Такие случаи:

• Когда отопление нужно лишь в короткое время и перерасход топлива не нужен. К примеру, котельная функционирует на обогрев сушилки, применяемой только временами. Поэтому нет особой необходимости греть пустое помещение тем теплом, которое накопилось и ставить такое устройство, как система отопления с теплоаккумулятором.
• Когда кроме отопления теплоустановка применяется еще и в качестве поставщика тепла для некоего технологического оборудования, и нужна быстрая и точная смена температуры – здесь повышенная инерция будет мешать.

Против скачков в давлении водоснабжения

Водопроводная сеть часто бывает нестабильной, поэтому элементы системы отопления, использующие ее, могут страдать от скачков давления. Чтобы обезопасить технику, используется гидроаккумулятор для системы отопления. Часто его сравнивают с мембранным расширительным баком, но не все знают, что это не одно и то же.

Гидроаккумулятор в системе отопления

Мембранный бак используется для того чтобы сгладить расширения теплоносителя (воды). А для питьевой воды используется гидроаккумулятор для системы отопления схема установки которого служит для поддержания запаса воды, поддержания необходимого напора, защиты системы от гидроударов.

Теплоаккумулятор для системы отопления — основные преимущества. Жми!

Стремление многих хозяев частных домов и коттеджей как можно эффективнее использовать ресурсы для обогрева своего жилища довольно часто сталкивается с одной и той же проблемой, — даже при использовании всех современных технологий утепления и энергосбережения, установке самых экономных отопительных котлов, — существенной экономии ресурсов не происходит.

Во многом это является следствием ошибок, допущенных задолго до постановки вопроса о рачительном использовании ресурсов и применении современных технологий строительства. А вот как быть с новыми, возведенными по всем современным канонам домов, неужели наступил предел развития?

Для большинства это так и останется риторическим вопросом, а вот для тех, кто решил воспользоваться действительно научными знаниями, а не выдержками из рекламных буклетов, стоит задуматься о включении в систему отопления нового элемента – теплоаккумулятора.

Как работает система отопления

В современном понимании энергоэффективности установок отопления, в том числе и отдельного дома или коттеджа, в последнее время акцент существенно сместился с показателя потребления топлива на обогрев помещения на показатель, характеризующий эффективность использования энергии для полного теплоснабжения дома.

Такой обоснованный акцент на энергоэффективность позволяет по-новому посмотреть на проблему теплоснабжения жилища, включающую в себя две основные задачи:

• отопление дома;
• горячее водоснабжение.

Новым путем экономии энергоресурсов в системе теплоснабжения здания сегодня выступает установка в системе отопления дополнительного оборудования, в функции которого входит аккумулировать тепловую энергию и постепенно ее расходовать.

Применение теплового аккумулятора в схеме приборов системы отопления, где основным источником энергии выступает твердотопливный котел, позволяет без дополнительных затрат провести снижение потребления топлива до 50% в отопительный сезон. Но это в будущем, а пока достаточно наглядно следует рассмотреть принцип работы этого устройства.

Принцип работы системы с твердотопливным котлом

Наиболее высокий эффект от подключения в систему будет применительно именно к твердотопливным котлам.

Тепло, выделяемое при сжигании топлива, через теплообменник по трубопроводу поступает в регистры или батареи отопления, являющиеся по сути теми же теплообменниками, только не получающими тепло, а наоборот, отдающие его окружающим предметам, воздуху, в общем, нагревающему помещению.

Остывая, теплоноситель — вода в батареях, опускается вниз и снова перетекает в контур теплообменника котла, где опять нагревается. В такой схеме существует минимум два момента, связанных с большой, если не с огромной потерей тепла:

• прямое направление движения теплоносителя от котла к регистрам и быстрое остывание теплоносителя;
• небольшой объем теплоносителя внутри системы отопления, что не позволяет поддерживать стабильную температуру;
• необходимость постоянного поддержания стабильно высокой температуры теплоносителя в контуре котла.

Важно понимать, что такой подход иначе как расточительным назвать нельзя. Ведь при закладке топлива сначала при высокой температуре горения в помещениях воздух прогреется довольно быстро. Но, как только процесс горения прекратится, завершится и нагрев помещения, и как результат – снова понизится температура теплоносителя, и остынет воздух в помещении.

Использование теплоаккумулятора

В отличие от стандартной системы отопления, система, снабженная аккумулятором тепла, работает несколько иначе. В самом примитивном виде, сразу после котла бак устанавливается в качестве буферного устройства.

Между котлом и трубопроводами устанавливается бак со многослойной теплоизоляцией. Ёмкость бака, а она рассчитывается таким образом, чтобы количество теплоносителя внутри бака было больше, чем в системе отопления, содержит теплоноситель, нагреваемый от котла.

Внутрь бака введены несколько теплообменников для системы отопления и для системы горячего водоснабжения. Нагретый от котла внутренний объем аккумулятора долгое время может поддерживать высокую температуру и постепенно отдавать ее для систем отопления и водоснабжения.

Учитывая то, что самый маленький бак имеет объём 350 литров воды, то нетрудно рассчитать, что потратив одно и то же количество топлива при использовании теплового аккумулятора эффект будет намного больше, чем при прямой системе отопления.

Но это самый примитивный вид теплового прибора. Стандартный, рассчитанный на действительно работу в условиях теплоснабжения отдельного дома, аккумулятор теплоты может иметь:

• внутренний объем от 350 до 3500 литров;
• верхний теплообменник системы горячего теплоснабжения;
• теплообменник системы отопления;
• приборы системы безопасности – клапанную группу, манометр, патрубки выхода воздуха;
• приборы системы контроля температуры, давления, предохранительные и обратные клапаны;
• технологические выходы стандартной для обвязки арматуры диаметров;
• высота бака с термооболочкой включает от 1,8 метра до 5,6 метра;
• диаметр от 0,7 до 1,8 метра.

Цена таких аккумуляторов зависит от многих факторов:

• материала изготовления бака;
• объема внутреннего бака;
• материала, из которого изготовлен теплообменник;
• фирмы изготовителя;
• комплекта дополнительного оборудования;

[advice]Замечание специалиста: рассчитать правильную работу всей системы отопления, начиная от ТТ котла и заканчивая диаметром парубков, в принципе можно и самостоятельно, но при этом следует учитывать, что мощность как котла, так и самой установки должна быть рассчитана на работу в условиях максимально низких температур в регионе.[/advice]

Более детальную информацию по этому вопросу сегодня можно найти на страницах интернет сайтов, как в текстовом виде, так и воспользовавшись услугами специализированных онлайн калькуляторов, ну и конечно в специализированных фирмах, занимающихся разработкой и установкой систем теплоснабжения.

Все управляется электроникой

Возможно, для многих такое понятие, как «умный дом» уже давно вошло в привычный ритм жизни.

Дом, в котором многие функции по содержанию и управлению системами берет на себя электроника, не обходится без участия электронных компонентов и работы системы отопления и водоснабжения с аккумулятором тепла.

Для поддержания стабильно комфортной температуры, необходимо не столько постоянное горение топлива в топке котла, сколько стабильное поддержание температуры в системе отопления. И с такой задачей вполне справляется электронное управление работой теплоаккумулятора.

Возможности платы управления:

• включит циркуляционный насос подачи теплоносителя системы отопления;
• для дополнительного нагрева теплоносителя в баке откроет заслонки или включит вентилятор турбонаддува котла;
• в экстренных случаях перекроет клапаны трубопроводов и прустит теплоноситель от котла напрямую в батареи, а уже потом начнет нагревать бак аккумулятора;
• перенаправит поток горячей воды с теплообменника котла в систему горячего водоснабжения или воспользуется нагревом в контуре бака.

Кроме этого, электронная составляющая может отлично использоваться в качестве контроллера работы, как твердотопливного котла, так и электронагревательных приборов, и даже в качестве использования системы солнечного коллектора для получения максимальной выгоды и экономии ресурсов.

Экономический эффект даже от включения в схему теплоснабжения аккумулятора тепла позволяет, как уже говорилось, до 50% снизить затраты на топливо в отопительный сезон, а если учитывать то, что цена на энергоносители постоянно растет, то такое вложение средств становится не просто выгодным, а уже обязательным для новостроек.

Смотрите видео, в котором пользователь очень подробно разъясняет схему устройства твердотопливного котла вкупе с теплоаккумулятором:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Принципы работы оксигенатора

: газообмен, теплопередача и работа

ВВЕДЕНИЕ

С начала 1950-х годов, когда началась разработка аппарата искусственного кровообращения, произошла огромная эволюция устройств и оборудования для поддержки сердца (1 , 2). Однако, несмотря на разнообразие конструкций на протяжении многих лет, все они содержат три основных компонента: механизм циркуляции крови, метод газообмена на кислород и углекислый газ и некоторый механизм контроля температуры.В главе 2 рассматривается первый важный компонент, а теперь мы сосредоточимся на двух последующих элементах: газообмене и теплопередаче. И хотя его называют «оксигенатором», мы должны признать, что он отвечает за перемещение как кислорода внутрь, так и углекислого газа. Обсуждение начнется с базового обзора принципов физики, а затем мы применим эти принципы к устройствам, используемым специально для экстракорпоральной поддержки, включая сердечно-легочный обход (CPB) и экстракорпоральную мембранную оксигенацию (ECMO).
По мере прохождения этой главы вы можете заметить, что торговых наименований и названий производителей мало. Автор намеренно избегает их использования. Основная цель заключалась в том, чтобы сосредоточить внимание на физиологии, физике и химии оксигенатора и теплообменника, а также подчеркнуть тот факт, что существует большое количество производителей, производящих множество продуктов, которые, как было доказано, работают очень хорошо. Несмотря на то, что мы стали свидетелями значительных улучшений в процессе перехода от пузырьковых оксигенаторов к мембранным и полым волоконным оксигенаторам, данных, демонстрирующих окончательное превосходство одного продукта над другим в пределах одного класса, например, оксигенаторов из полых волокон из полипропилена, очень мало.Фактически, многие сравнения продемонстрировали лишь незначительные различия, которые имеют минимальное влияние на клиническую практику (3). Это включает в себя множество различных покрытий, которые мы обсудим, используя общие химические названия. Время от времени мы приводили ссылки, в которых конкретно сравнивались различные продукты, такие как покрытия биосовместимости, но не будем включать эту информацию в текст. Таким образом, мы сможем легче устранить любую коммерческую предвзятость и надеемся предложить читателю лучшее понимание принципов и функциональности устройств, чтобы они могли сами оценить доступные коммерческие варианты и выбрать продукты, которые наилучшим образом соответствуют их потребностям. о приложениях, доступности, запасах прочности, стоимости и послужном списке.

ФИЗИКА ГАЗООБМЕНА

Движение молекул кислорода (O2) и углекислого газа (CO ₂ ) между воздухом и кровью через биологический или синтетический барьер регулируется несколькими конкретными законами физики. Сначала мы рассмотрим принципы этих законов, а затем обсудим их прямое применение к естественным процессам в легких человека, а также нашу попытку имитировать естественный процесс с помощью различных устройств и методов.

Закон Дальтона (Джон Дальтон, 1801):

Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений всех отдельных газов в этом объеме.На уровне моря это должно быть 760 мм рт.

Первый закон диффузии Фика (Адольф Фик, 1855):

В этой математической формуле J представляет диффузионный поток или количество вещества (например, O2), перемещаемого на единицу площади в единицу времени. D, коэффициент диффузии, является константой для конкретного барьера в зависимости от его состава и т. Д. Его также называют «коэффициентом диффузии», и предыдущий отрицательный знак просто делает поток J положительным, когда движение идет вниз по градиенту концентрации.Коэффициент диффузии определенных молекул газа через биологические мембраны, такие как альвеолы, может изменяться относительно быстро из-за воспаления, отека или повреждения, которое может изменить характеристики мембраны. Однако он должен быть постоянным для синтетических барьеров, таких как мембранные оксигенаторы, на которые влияют только значительные изменения температуры и давления (или, по крайней мере, до тех пор, пока он не будет помещен в биологическую среду, когда на него может повлиять свертывание и т. Д.). Концентрация вещества представлена ​​буквой φ, а длина — x.В целях обсуждения переноса газа через мембраны первый закон диффузии Фика говорит нам, что движение O ₂ и CO ₂ через барьер будет происходить в направлении от более высокой к более низкой концентрации (парциальное давление) с величина, которая пропорциональна градиенту и пропорциональна площади, и обратно пропорциональна
коэффициенту диффузии или «коэффициенту диффузии». Проще говоря, диффузия газа происходит быстрее, когда градиент через мембрану выше, и «более тонкий» барьер позволяет диффузию газа в большей степени, чем «более толстый», в то время как барьер такой же «толщины», но гораздо большей площади поверхности допускает большее газ диффундировать в течение того же промежутка времени.

Закон Грэма (Thomas Graham, 1848):

Скорость диффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы.

Закон Генри (Уильям Генри, 1803):

Количество газа, которое может раствориться в объеме жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению газа в этой жидкости. Математически, где p — парциальное давление конкретного газа, c — концентрация растворенного газа, а kH — константа для конкретного газа в конкретном растворе; например, kH для O2, растворенного в воде при 298 K, составляет 769.2 л атм / моль. Именно этот принцип позволяет пузырькам газа выходить из раствора в крови во время разгерметизации, например, когда аквалангисты получают «повороты» из-за слишком быстрого всплытия после погружения. Закон Генри позволяет большему количеству газов, вдыхаемых на глубине под гораздо более высоким парциальным давлением из-за окружающей воды, растворяться в крови, особенно при более длительных периодах воздействия. Если ныряльщик быстро всплывает до того, как легкие смогут постепенно вытеснить поглощенный газ, тогда избыточный газ образует пузырьки воздуха в крови, которые ответственны за симптомы и повреждение органов декомпрессионной болезни, также известной как «изгибы» или кессон болезнь.

Принцип противоточного обмена

При наличии двух параллельных трубок, заполненных жидкостью или газом, разделенных мембраной с некоторой степенью проницаемости для компонентов этой жидкости или газа, обмен молекулами или частицами через барьер больше эффективен, если движения жидкостей противоположны по направлению.В теоретическом примере с легко диффундирующим газом G, который мы хотим переместить из одной системы в другую посредством диффузии, мы предположим, что концентрация G в том, что мы будем называть «донорной» системой, составляет 100%, и что там — нулевое количество G на «принимающей» стороне системы (рис. 3.1). Если две системы движутся параллельно (одновременно), то на входе концентрации составляют 100% и 0%. По мере продвижения двух систем происходит постоянная диффузия G через барьер с уменьшением концентрации G на донорной стороне и увеличением концентрации на принимающей стороне.Постепенно концентрации изменяются на 90%: 10%, 80%: 20% и так далее, пока не будет достигнуто равновесие 50%: 50%. Продолжение движения по дополнительной длине трубки не обеспечивает никакого дополнительного обмена G в принимающей системе, и конечный результат на участке выхода остается 50%. Если мы теперь изменим направление одной из систем так, чтобы донорская и реципиентная системы текли в противоположных направлениях (противоток), движение G может происходить по всей длине системы, потому что градиент, приводящий к диффузии, может поддерживаться .Если системы имеют достаточную длину, концентрация G может потенциально достигать 100% в месте его выхода, непосредственно рядом с входной стороной донорной системы
, где концентрация также составляет 100%. Таким образом, равновесие достигается на 100%, а не на 50%. Газообмен через жабры рыб — пример естественного биологического применения этого эффективного принципа противоточного обмена. Противоточный обмен применяется не только к передаче газов, как в примере, но в равной степени к перемещению веществ между жидкостями, газом и жидкостью, а также к передаче тепла между двумя жидкостями (жидкостями или газами).

ОКСИГЕНАТОРЫ ДЛЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ

Базовая конструкция оксигенатора

Естественный процесс газообмена в легких включает направление крови в мелкие капилляры, прилегающие к тонкостенным альвеолам, содержащим вдыхаемый воздух, так что кислород может диффундировать, а углекислый газ может диффундировать. out, основываясь на принципах диффузии в законе Фика, изложенном выше. Размер капилляров таков, что клетки перемещаются по существу по одной, чтобы обеспечить максимальное воздействие и время для газообмена.Большая площадь респираторной поверхности нормального легкого человека обеспечивает чрезвычайно эффективный обмен большого объема O2 и CO ₂ . Соответствующий обмен действительно требует эффективного движения воздуха в альвеолы ​​и из них через одни и те же проходы, что создает возможность проблем с вентиляцией мертвого пространства.

При разработке эквивалента искусственного легкого, который будет использоваться в течение коротких периодов времени во время CPB, необходимо учитывать множество факторов, которые часто играют друг против друга.Например, наличие очень большой площади поверхности максимизирует возможность газообмена, но затем также увеличит размер устройства и, следовательно, объем заливки, необходимый для его заполнения, а также связанные с ним потребности в гемодилюции и потенциальной трансфузии. Имитация естественного легкого с крошечными «капиллярными» кровеносными проходами также максимизирует эффективность обмена, но при этом создаст чрезвычайно высокое сопротивление внутри мембраны, требующее очень большой площади поверхности и приводящее к большему напряжению сдвига, гемолизу и т. Д. .Таким образом, разработка идеального устройства для газообмена была построена на ряде компромиссов между преимуществами и недостатками доступной площади поверхности, сопротивления потоку, размера, объема заливки, способности к диффузии, утечки плазмы и биосовместимости.

Измерения производительности и возможностей оксигенаторов

В попытке создать отраслевые стандарты для сравнения возможностей оксигенаторов Ассоциация по развитию медицинского оборудования ранее разработала набор стандартов для оксигенаторов.Однако надежность этих стандартов была поставлена ​​под сомнение, поскольку в них не учитывалось влияние изменчивости условий на входе, которая влияет на изменчивость переноса газа. Впоследствии было показано, что улучшение газообмена в некоторых устройствах может быть продемонстрировано путем изменения условий, при которых оценивались оксигенаторы (4,5,6). Несмотря на непринятие этих стандартов, существует серия измерений, которые помогают определить физические и функциональные возможности оксигенаторов.Как упоминалось ранее, заправочный объем — это объем жидкости (кристаллоида или крови), необходимый для заполнения фазы крови устройства, включая любой встроенный теплообменник. Это также может включать некоторый минимальный уровень в резервуаре в зависимости от устройства и производителя. Производители также предоставляют минимальные и максимальные рабочие объемы для своих конкретных устройств. Способность оксигенатора насыщать кровь кислородом выражается в эталонном потоке кислорода, который определяется как скорость потока цельной крови при нормотермии, с нормальным гемоглобином (12 г / дл), с нулевым базовым избытком, который будет увеличить содержание кислорода в венозной крови с насыщением кислородом 65% на 45 мл / л потока.Подобные измерения способности устройства удалять CO ₂ выражаются в эталонном потоке крови по диоксиду углерода. Также предоставляется индекс гемолиза для устройства, выраженный как количество свободного гемоглобина / 100 см3 крови, прокачиваемое через оксигенатор во время теста in vitro. Наконец, номинальный поток или эталонный поток — это максимальный рекомендуемый поток для достижения адекватного газообмена, и он равен самому низкому потоку среди эталонного потока кислорода, эталонного потока крови по диоксиду углерода, максимального рекомендованного производителем потока или 8 л / мин ( 7).

Оксигенаторы с прямым контактом (пузырь, грохот, вращающийся диск, барабан)

Не повторяя историю разработки оксигенаторов раннего поколения, описанную в предыдущих главах этой книги, мы обсудим только физиологические концепции газообмена, где это прямой контакт крови с газовой фазой, а не особенности конструкции различных ранних машин. Во всех устройствах кровь из тела пациента поступала в аппарат и в какой-то момент непосредственно смешивалась с газовой смесью, состоящей в основном из кислорода, в виде очень маленьких пузырьков, образующихся с помощью нескольких механизмов, часто с использованием устройства, называемого барботером, которое генерировало пузырьки газа (8).Каждый пузырек обеспечивал площадь поверхности в крови для газообмена. Размер пузырьков стал очень важным, поскольку доступная площадь поверхности для газообмена обратно пропорциональна диаметру пузырьков: меньшие пузырьки обеспечивали большую площадь поверхности и более эффективный перенос кислорода. Однако, если пузырьки были слишком маленькими, быстрое увеличение натяжения CO ₂ ограничивало возможное удаление CO ₂ . Постепенно производители определили пузырьки надлежащего размера, которые обеспечили бы идеальный респираторный коэффициент для системы около 0.8 (Выведение CO ₂ : поглощение O2). Как только пузырьки образуются и смешиваются с венозной кровью, у смеси есть достаточно времени для передачи кислорода непосредственно молекулам гемоглобина в крови (очень небольшая часть переходит в раствор). Одновременно CO ₂ покидает раствор и попадает в пузырьки, выходя из верхней части устройства или в сепаратор. По мере продвижения крови любые остаточные пузырьки будут постепенно сливаться и отфильтровываться из крови, прежде чем она будет возвращена
пациенту.Одним из самых больших препятствий для этой конструкции было образование пены из-за аэрации крови, и для минимизации этой проблемы использовались различные пеногасители и конструкции. Основным преимуществом был очень эффективный газообмен, обеспечиваемый прямым контактом. Однако такое же прямое воздействие также серьезно повредило клеточные компоненты крови при использовании в течение длительных периодов времени. Другим преимуществом является очень низкий перепад давления или сопротивление конструкции пузырькового оксигенатора, поскольку не было необходимости направлять кровь через небольшие трубопроводы, примыкающие к газовой фазе, для обмена O2 и CO ₂ , как в мембране.Движущей силой венозной крови был просто гидростатический столб, и его движению вверх во время газообмена способствовали поднимающиеся пузырьки. Большой размер и емкость устройств означали, что они также могут служить венозными резервуарами системы.

Несмотря на физиологическую простоту пузырьковых оксигенаторов и других устройств прямого контакта, стоимость и сложность установки, а также ограничения, вызванные прямым повреждением крови, сделали ее менее практичной для более длительных или более сложных кардиологических операций и привели к к разработке более сложных оксигенаторов.

Мембранные оксигенаторы

В ранних конструкциях газообменных устройств были испытаны многие различные материалы, в том числе керамика, пластик, резина и ряд синтетических продуктов, таких как целлюлоза, полиэтилен и тефлон. За это время было получено большое понимание механизмов газообмена через мембранный оксигенатор (9). Однако первый широко применяемый клинический оксигенатор, который полностью устранил прямой контакт фаз крови и газа, что делает его настоящим мембранным оксигенатором, был разработан Колобоу и его коллегами (10,11).Преимущества предлагаемой новой мембраны заключались в разделении крови и газа, уменьшении повреждений и тромбозов, наблюдаемых при использовании пузырьковых оксигенаторов (12), а также в уменьшении газовых эмболов (13). Кроме того, с новыми оксигенаторами кровь больше не выталкивалась вверх движущимися пузырьками газа, а прокачивалась через мембрану независимо от потока газа, что позволяло отдельно регулировать скорость и состав газовой фазы для управления O2 и CO ₂ обмен. Мембрана была сконструирована в виде длинной свернутой катушки из листа силиконового полимера, который полностью разделял газовую и кровяную фазы.Газообмен был не таким эффективным, как через другие материалы, поскольку кислород должен был по существу диффундировать в фазу силиконового полимера, а затем диффундировать в кровь, с тем же процессом, обратным для диоксида углерода. Таким образом, требовались гораздо большие площади поверхности и одновременно большие объемы заливки. Мембрана также имела относительно высокое сопротивление или падение давления от входа до выхода фазы крови. Мембрана обладала приемлемой биосовместимостью, требующей значительной антикоагуляции, и было признано, что она стимулирует фибринолитическую систему, а также было обнаружено, что она поглощает большие количества определенных лекарств, что часто затрудняет достижение терапевтических уровней.Однако, в отличие от других синтетических пластиков, используемых для клинических оксигенаторов, в первую очередь из полипропилена, силиконовая мембрана оставалась практически непроницаемой для белков плазмы и часто могла использоваться в течение нескольких недель без сбоев, что делало ее идеальной для долгосрочной поддержки, такой как ЭКМО. В операционной, где оксигенатор должен был работать всего несколько часов и где утечка плазмы и отказ оксигенатора были менее серьезными проблемами, большой размер и объемы заправки делали его гораздо менее практичным, чем другие доступные варианты.

Микропористые оксигенаторы

В отличие от больших и менее эффективных оксигенаторов с силиконовой мембраной, так называемые микропористые оксигенаторы из полых волокон были разработаны специально для нужд операционной, где кратковременное использование небольших устройств, требующих малых объемов заливки и низкого сопротивления, было очень выгодно. Подавляющее большинство оксигенаторов были изготовлены из полых волокон полипропилена, хотя в некоторых использовались листы полипропилена, в которых микропоры размером менее 1 мкм создаются в процессе нагрева и растяжения материала.Газ движется через мелкие волокна, окруженные кровью, движущейся противотоком. После контакта с кровью поры волокон покрываются белками плазмы, через которые могут проходить молекулы газа, но через которые белки плазмы и вода не проходят из-за поверхностного натяжения крови. Со временем поры в конечном итоге пропускают компоненты плазмы через поры в газовую фазу, что называется утечкой плазмы. Обычно это занимает несколько часов или даже дней, что намного больше, чем требуется для поддержки CPB; поэтому это обычно не имеет клинического значения, за исключением случаев, когда эти мембраны используются для долгосрочной поддержки, такой как ЭКМО.В таких случаях требуется очень тщательный мониторинг функции оксигенатора и частая замена оксигенатора.

Хотя цель оксигенатора состоит в том, чтобы имитировать функцию естественного легкого, обеспечивая достаточную подачу кислорода и удаление углекислого газа, воспроизвести структуру легкого невозможно. Газовый поток движется через оксигенатор, а не входит и выходит из дыхательных путей, что дает некоторое преимущество для эффективности оксигенатора, возможно, компенсируя тот факт, что оксигенатор не может начать воспроизводить легочную модель газообмена.Богатый кислородом воздух проникает в альвеолы ​​с вдохом и некоторое время находится в массивной области респираторной поверхности, которой является легкое. Рядом с миллионами альвеол находится такое же количество крошечных капилляров, настолько маленьких, что красные кровяные тельца (эритроциты) выстраиваются один за другим, чтобы пройти через них, выполняя необходимый обмен молекулами газа. Оксигенаторы из полого волокна не могут конкурировать с такой эффективной системой. Однако с дополнительным пониманием динамики жидкости и газообмена инженеры смогли разработать чрезвычайно эффективные устройства, компенсируя недостатки дополнительными преимуществами.Это связано с чрезвычайно сложной физикой гидродинамики, которая подробно объяснялась в другом месте (14) и которую мы попытаемся упростить здесь для применения оксигенаторов. Ранее мы отмечали, что наименьший возможный конструктивный путь для крови все еще в
более 100 раз превышает размер капилляров, и если его уменьшить, сопротивление становится недопустимым для целей экстракорпоральной поддержки. Это компенсируется увеличением длины кровотока более чем в 1000 раз.Таким образом, вместо того, чтобы каждая клетка на короткое время проходила через отдельную альвеолу, теперь у нас есть большее количество крови, проходящей через более широкие, но очень большие расстояния, чтобы создать более эффективную площадь поверхности для газообмена. Поскольку кровь представляет собой вязкую жидкость, скорость потока внутри оксигенатора неодинакова. И хотя на самом деле газ течет внутри микроволокон и крови вокруг них, давайте рассмотрим движение крови, как если бы она находилась в трубке, чтобы лучше понять динамику жидкости и ее влияние на газообмен.Внутри «трубки» скорость крови меняется: самый быстрый поток в центре, а окружающая кровь движется с постепенно уменьшающимися скоростями по мере того, как она удаляется от центра и приближается к внешнему краю, который был бы границей раздела с газовая фаза. В этот момент скорость теоретически равна нулю, а центральный поток максимален. На границе раздела с нулевой скоростью образуется пограничный слой, в котором происходит диффузия кислорода через мембрану. Поскольку растворимость кислорода в жидкой части крови очень низкая, большая часть диффузии происходит на границе раздела или рядом с ним на гемоглобин внутри крови вблизи пограничного слоя.Распространение дальше в поток труднее из-за расстояния. Если длина кровеносного пути короткая и поток является абсолютно ламинарным, то к гемоглобину в центральном потоке крови попадет очень мало кислорода или вообще не будет. Однако поток не является ламинарным, и турбулентность нарушает слои градиента скорости и увеличивает вихревые токи и перемешивание. В этом случае это очень желательно, чтобы увеличить способность кислорода диффундировать к более доступным молекулам гемоглобина.Эта проблема также может быть решена путем увеличения длины пути прохождения крови и времени пребывания, но это резко увеличит площадь поверхности, размер оксигенатора и, следовательно, первичный объем. Другое решение могло бы заключаться в уменьшении ширины пути прохождения крови, уменьшении расстояния между границей раздела и центральным потоком, но, как указывалось ранее, это значительно увеличило бы сопротивление потоку до непрактичного уровня. Пропуская газ через волокна вместо крови, сопротивление намного ниже и обеспечивает соответствующий контакт для газообмена.Газосодержащие микроволокна размещены нелинейным образом с рядом мягких изгибов и поворотов, создающих турбулентность и повышенное перемешивание, но не настолько, чтобы увеличивать напряжение сдвига и вызывать повреждение эритроцитов. Дополнительные вентиляторы или маленькие лопасти помещаются в фазу крови для достижения того же эффекта, который известен как «вторичный поток» (15).
В отличие от кислорода, углекислый газ гораздо более растворим в крови, где он быстро превращается в бикарбонат. Дополнительные молекулы CO ₂ транспортируются на аминогруппах белков плазмы, включая гемоглобин, что делает выведение CO ₂ гораздо менее проблематичным, чем доставка кислорода (рис.3.2 и 3.3).

«Плазмоплотные» оксигенаторы с полыми волокнами

В 2008 году первый оксигенатор из полых волокон из полиметилпентена (PMP) был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для использования в США для экстракорпоральной поддержки.Хотя оксигенаторы PMP использовались в Европе в течение многих лет, их внедрение в Соединенных Штатах стало важным новым инструментом для долгосрочной экстракорпоральной поддержки. Как и предшественник полипропилена, оксигенаторы PMP обладали очень эффективным газообменом, малыми площадями поверхности и объемами заливки, превосходной биосовместимостью и очень низким сопротивлением кровотоку. Однако полые волокна PMP были действительно непористыми, вместо того, чтобы быть покрытыми очень тонкой мембраной, которая обеспечивала эффективный газообмен без возможной утечки плазмы, хотя сообщалось о редких случаях (16).Хотя это мало что изменило в операционной, оно произвело революцию в поддержке ЭКМО в этой стране и во всем мире, предоставив маломощный, биосовместимый и эффективный оксигенатор с низким уровнем сопротивления, который можно было использовать в течение нескольких дней или недель подряд (рис. . 3.4). Единственный недостаток этих оксигенаторов, отмеченных автором по сравнению с ранее применявшимися силиконовыми мембранами
, — это скорость, с которой они выходят из строя при возникновении тромбоза. В то время как стимул для коагуляции, кажется, меньше у PMP и его различных покрытий, поскольку площадь поверхности и объем настолько малы, когда тромбоз инициируется, он может прогрессировать чрезвычайно быстро, вызывая относительно внезапный отказ оксигенатора.Это становится чрезвычайно важным в свете тенденций в поддержке ЭКМО и стремления к более простой, более «автоматизированной» и компактной системе, которая привела к меньшему мониторингу пред- и постмембранного давления и меньшему внимательному наблюдению со стороны опытного персонала. С этим приходит меньше предупреждений о потенциальных проблемах и, возможно, меньше запаса прочности для предотвращения внезапного и потенциально катастрофического отказа системы.

Резервуары

Системы для CPB также включают некоторую форму резервуара — либо мягко складывающееся устройство, либо твердый контейнер, который выполняет ряд функций, или некоторую комбинацию (см. Рис. 3.2 и 3.3). Основная функция — регулирование объема и обеспечение насоса постоянным источником крови для доставки пациенту, даже если имеется временное прерывание венозного возврата от пациента, намеренное или непреднамеренное.Резервуар делают достаточно большим для полного обескровливания объема крови пациента в случае глубокой гипотермической остановки кровообращения. После попадания в резервуар кровь проводит там короткое время, позволяя любым пузырькам, которые могли попасть в резервуар, подняться наверх, так как кровь затем сливается со дна резервуара и затем прокачивается через оксигенатор и теплообменник. . Этот временный застой очень полезен для удаления воздуха из крови, особенно при использовании аспирационных устройств, которые возвращают пролитую кровь непосредственно обратно в насос, но также является причиной того, что CPB требует более высокого уровня антикоагуляции (обычно время свертывания активируется более 400 секунд) по сравнению с контурами ЭКМО, которые не имеют резервуара, имеют минимальные области застоя и могут работать с гораздо более низкими уровнями антикоагуляции.Но поскольку контуры ЭКМО не имеют резервуара (кроме небольшого серворегулятора или камеры податливости), их дальнейшее функционирование полностью зависит от стабильной и непрерывной подачи венозного возврата от пациента. Существуют дополнительные устройства безопасности, такие как артериальные фильтры (которые теперь могут быть встроены в сам оксигенатор) и детекторы пузырьков, но они будут обсуждаться более подробно в главе 23. Системы ЭКМО являются «закрытыми», поскольку в них нет резервуаров. ; поэтому каждый кубический сантиметр крови, закачиваемой пациенту, должен быть заменен кубическим сантиметром, поступающим в венозную возвратную сторону.Хотя многие системы действительно имеют очень маленькие складные отсеки, используемые либо в качестве серворегуляторов для роликовых насосов, либо в качестве камер соответствия
, чтобы минимизировать кавитацию воздуха из-за высокого отрицательного давления, создаваемого центробежными насосами, они не являются резервуарами и не способны хранить объем подачи крови. Однако это также устраняет большую часть застоя крови в системе и является причиной того, что ЭКМО может работать при значительно более низких уровнях антикоагуляции по сравнению с CPB.

Работа оксигенатора

Аппарат искусственного кровообращения обычно контролируется перфузиологом, который отвечает за обеспечение адекватной доставки кислорода ко всем тканям и органам тела в течение периода поддержки. Точно так же контур ЭКМО поддерживается персоналом, который выполняет аналогичные роли на долгосрочной основе.Это включает в себя все три тесно взаимосвязанных компонента поддержки: насос, оксигенатор и контроль температуры. Обеспечение адекватного потока насоса эквивалентно естественному сердечному выбросу. Контролируемое переохлаждение приводит к защитному эффекту во время поддержки или после острой ишемии / гипоперфузии за счет снижения метаболических требований. А адекватный газообмен обеспечивает ткани необходимым кислородом (при условии адекватного потока и адекватной пропускной способности кислорода гемоглобином), а также удаление углекислого газа.Движение O2 и CO ₂
Только золотые участники могут продолжить чтение. Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы продолжить

Связанные

.

Типы конденсаторов и принцип работы

Испаритель хладагента с теплотой от конденсатора в системе охлаждения тепла, добавляемого в процессе сжатия в компрессоре, производится от системы. Таким образом, жидкий хладагент под давлением все же пришел, и возникла ситуация, когда будет повторно расширяться тепло от испарителя.

Принципы работы конденсатора

объясняются следующим образом. Поверхностная конденсация пара и газа, в зависимости от характеристик поверхности «Каплеобразование или пленкообразование» происходит по стилю.В случае образования капель с конденсацией (в случае капельной конденсации) может быть обеспечен гораздо более высокий (более чем в 4-8 раз превышающий пленкообразование) коэффициент теплопередачи. Это также является предпочтительным, потому что они ограничены экономическими факторами и характеристиками производственной практики конденсатора хладагента, однако, как в кино с конденсацией и образованием конденсата, в меньшей степени, капли соединяются вместе. Можно рассматривать 3 стадии теплообмена в конденсаторе. Эти;

— получение гнева,
— хладагент конденсат,
— чрезмерное охлаждение.

Конденсатор, в зависимости от конструкции, использует площадь конденсатора переохлаждения 0-10%. для получения гнева нужно выделить 5% обрабатываемой площади конденсатора.

Три различных теплообмена с коэффициентом теплопередачи в конденсаторе промежуточной температуры в зависимости от формы будут разными. Однако, несмотря на превышение средней температуры в диапазоне приемных фаз гнева должен присутствовать более низкий коэффициент теплопередачи, а наоборот, во время переохлаждения диапазон температур будет больше и меньше коэффициент теплопередачи.Во время конденсации между двумя значениями будет подуровень. против экспериментов с увеличением коэффициента теплопередачи с использованием разницы температур уменьшения (или наоборот) он дает примерно такой же результат умножения, и можно использовать среднее значение этих значений. Применяется простота, позволяющая учесть в расчете конденсатор с коэффициентом теплопередачи только одного среднего диапазона температур.

Оребренные конденсаторы радиаторного типа

Провод конденсаторный

Конструкция и типы конденсатора

Обычно существует три различных типа конденсатора:

— Конденсаторы с водяным охлаждением
— Конденсаторы с воздушным охлаждением
— Испарительный конденсатор (воздух-вода)

На практике, а не то, что используется в настоящее время, будет определяться экономическим анализом.производственные и эксплуатационные расходы будут проанализированы в этом исследовании вместе. С другой стороны, температура конденсации водяного и испарительного конденсаторов будет на нижнем уровне холодильного цикла и, таким образом, наверняка будет более высокая термодинамическая эффективность, поэтому необходимо учитывать проводимый анализ.

Конденсатор с водяным охлаждением

Особенно чистая вода является обильной, недорогой и может быть обнаружена при низких температурах, если в учреждениях и конденсаторных учреждениях можно найти наиболее экономичный тип с точки зрения эксплуатационных расходов.Отличные капаситедеки охлаждения sistemlerinde как обычно только выбор рассматриваю. Но в последние годы высокий коэффициент теплопередачи обеспечивает конденсат с воздушным охлаждением, составляющий 100 т / фут. Их до тех пор, пока мощность не будет использована. теплопроводность материала трубы при проектировании и реализации конденсата с водяным охлаждением, коэффициент загрязнения используемой воды, потеря давления в оребренных трубах, используемых, когда хладагент эффективности водяного контура крыла при рассмотрении таких вопросов, как чрезмерное охлаждение уровней.Медные трубы, используемые в конденсате (галогеновый хладагент), обычно меньше толщины стенки трубы. Медь теплопередачи меньше влияние kondüksüyo конденсатора все коэффициент теплопередачи был высоким и вне этого коэффициента скорее (сторона хладагента) и внутри (сторона воды) будет зависеть от значений коэффициента пленки. В то время как у мяса меньше теплопроводность (железная труба), когда трубы используются в конденсаторах, передача тепла в трубах кондиктиф всего тепла будет слишком поздно.

Коэффициент загрязнения поверхности теплопередачи воды, используемой на стороне воды, чтобы учитывать влияние остатков, которые составляют цель уменьшения движений теплопередачи.

Факторы, влияющие на коэффициенты загрязнения:
— Использование воды с точки зрения посторонних веществ в условиях
— Температура конденсации
— Конденсатор, применяемый для поддержания чистоты труб, степень профилактического обслуживания

В частности, коэффициент загрязнения при температуре конденсации 50 ° C должен быть немного выше, чем требуется для применения.Температура конденсации на 38 ° C ниже этого значения может быть немного ниже нормальной. Низкое загрязнение воды и ускорение переходной скорости до 1 м / сек не должны допускаться на более низкой скорости. Он остается периодическим поверхностным temizlenmediği hızlanacaktır, который все больше ценит происшествие с загрязнением, так как требуются конденсаторы и коэффициенты теплопроводности, чтобы идти azalacak sıcaklığında sağlanabilecektir CAPACITYa, но с более высоким содержанием конденсата. Это приведет к заражению. Сопротивление воды со стороны повышенного загрязнения увеличится, а уменьшение расхода воды, в результате чего конденсат, несомненно, повысит температуру.

Конденсатор с воздушным охлаждением

В частности, на 1 л.с. вверх kapasitedeki denecek, исключение из тех диапазонов, которые доступны, просто предпочитают этот тип конденсатора nedenmi; состоящий из простых, низких затрат на установку и эксплуатацию, его можно рассматривать как простоту обслуживания и ремонта. Есть также символы, которые подходят для применения (например, бытовые или коммерческие кондиционеры оконного типа). Большинство приложений соединены интегральным способом для очистки шкива двигателя вентилятора циркуляции воздуха tipkompresör и не нуждаются в отдельном приводном двигателе.Также в конденсаторе с воздушным охлаждением теплообмен происходит в три этапа.

— Получение гнева Refrijerandan
— Конденсация
— Чрезмерное охлаждение

Это примерно 85% конденсатора обслуживания будет обслуживать конденсатор конденсатного поля. Это может быть область около 5% и 10% переохлаждения (переохлаждения). Обычно используется в конденсаторе с воздушным охлаждением. Склад хладагента, чтобы получить новый конденсирующийся хладагент из конденсатора для хранения, и теперь перешел в процедурный случай.Его цель — использовать полезное пространство конденсатора для хранения жидкости. Воздушные конденсаторы для галокарбонорефрижера, которые обычно используют медные / алюминиевые ребра, а иногда и медные / медные ребра и медные или стальные трубы / стальные крылья, производятся в резерве. Также возможно изготовление труб / крыльев из алюминиевого сплава. используемые диаметры труб — от ¼ «до ¾». Различается от 160 до 1200 квадратных метров, что заставляет его считать крылья, но наиболее доступные пределы частоты — от 315 до 710 калмактадыр.Например, площадь теплопередачи воздушного конденсатора в среднем составляет 2,5 м / сек. Скорость прохождения воздуха на тонну / охлажденное (3024 ккал / ч) составляла от 9 до 14 м². Очень мало, за исключением, конечно, воздуха в конденсаторе воздушного потока, необходимого для среднего стакана ккал / ч от 0:34 до 0,68 м3 / ч между değişmekte, необходима мощность вентилятора в стакане от 1000 ккал / ч до 0,03 0,06 л.с. Скорость вентилятора от 900 до 1400 об / д должна быть посередине. Вентиляторы конденсатора радиального типа обычно используются там, где требуется бесшумный осевой тип.Температура конденсации хладагента должна соответствовать температуре воздуха на входе 10-20 ° C.

Общее состояние трубы, расстояние между ребрами, глубина (колонна труб). Полученные поля, такие как особенности конструкции, требования к воздушному потоку, сопротивление воздуха и, следовательно, размер вентилятора, мощность вентилятора и будут влиять на стоимость объема группы линий. Сегодня конденсаторный дизайн в виде горячего хладагента подается в несколько независимых контуров верхнего коллектора, yoğuştuk, обеспечивая спуск под действием силы тяжести и чрезмерное охлаждение снова, принимая форму коллектора.

Конденсаторы с воздушным охлаждением, группы по форме заказа;

— Компрессор сгруппирован
— Следовало организовать таким образом, чтобы он был размещен на большом расстоянии от компрессора. (Раздельный конденсатор)

Он разделен на два класса. Прохождение воздуха из конденсатора может быть организовано в вертикальном и горизонтальном направлениях. С другой стороны, нагнетатель воздуха может вводить воздух для стимуляции абсорбирующего или репеллентного эффекта. В системе охлаждения создается ожидаемое по существу давление конденсации, а температура может поддерживаться в установленных пределах Abilmesiyle.Это тесно связано с режимом работы конденсатора. предотвращение чрезмерной температуры конденсации и давления в конденсаторе — это условие, обычно связанное с тем, чтобы рассматривать его как воздух с достаточной площадью охлаждения. Поэтому, особенно в холодную погоду и при достаточной температуре, рабочее состояние проточного контура связано с наличием воздуха. В случае очень низких температур и давлений конденсации проблема зависит от того, достаточно ли вытекает хладагент.

Например, термостатический расширительный клапан для снижения достаточного падения давления в емкости, поскольку часто принимаются меры по предотвращению очень низкого давления конденсации, можно собрать их обе группы.

— Проверить сторону хладагента
— Для контроля воздуха tarafını

Испарительный конденсатор

Эффект охлаждения воздуха и воды с удовольствием, основанный на принципе обслуживания испарительных конденсаторов и трудностей обслуживания, быстро загрязняются, используются все менее уязвимы к частым неисправностям. Испарительный конденсатор состоит из трех частей:

— Охлаждающий змеевик
— Система циркуляции и орошения воды
— Система циркуляции воздуха

Охлаждающие змеевики проходящего мимо Хладагента конденсируется в бензобак, как в конденсаторах с воздушным охлаждением.Воздух проходит через внешнюю поверхность змеевика, часть испарения распыленной воды в обратном направлении приводит к тому, что охлаждающий эффект все равно возникает (как и в градирне). Таким образом, температура конденсации конденсатора и, следовательно, давление снижается до более низкого уровня. Наружная поверхность змеевика, чтобы соответствовать эффекту образования пленки с низким коэффициентом теплопередачи, снабжена ребрами для усиления поля. Однако в современных испарительных конденсаторах внешняя поверхность трубы обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи для достижения хорошего результата по влажности, и используются бескрылые прямые трубы.непрерывно ли с помощью насоса в воде из камеры сбора воды на нижнем уровне конденсатора к группе сопел, напечатанной в верхней части охлаждающего змеевика и распыляемой из сопел. Эта вода испаряется примерно на 3-5% (примерно от 6 до 7,5 л / ч на тонну / для охлажденной) переносится в воздух, в резервуар для воды вода непрерывно поступает через поплавковый клапан. Тем не менее, это добавление воды в конденсатор, и выходная мощность обычно постоянно увеличивается до максимального уровня.Температура воды, взятой из температуры хладагента, начинает падать, температура за счет получения теплоты испарения воды показала тенденцию к увеличению. В результате температура воды повышается на входе в охлаждающий змеевик (температура влажного термометра воздуха повышается в этой части) и впоследствии начинает падать вместо того, чтобы приближаться к температуре поступающего воздуха. Собирая температуру воды в бассейне, достигается стабильная работа.

Испарительные конденсаторы обычно устанавливаются на крыше и снаружи здания, но входящие и выходящие воздухозаборники в здании могут также иметь каналы из оцинкованного листа.При зимней эксплуатации устройства вне здания необходимо принять меры против замерзания. При применении в зданиях следует учитывать объем холодного влажного воздуха, проходящего через канал, который будет взят в случае конденсации в канале, и необходимо принять меры по удалению воды. Приложение позволяет экономить энергию при использовании в качестве встроенного вытяжного вентилятора и вытяжной системы. Поскольку конденсатор с воздушным охлаждением с испарительными конденсаторами хорошо работает в холодную погоду, необходимо предотвратить образование конденсации, давление слишком низкое.

Предполагаемый применил это устройство;

— Запуск и остановка двигателя вентилятора,
— Настройка заслонки и использование серводвигателя, воздушный поток для репликации уменьшения воздушного потока
— Это может уменьшить скорость двигателя вентилятора, что можно рассматривать как воспроизведение.

Плотность тепловых характеристик, единственное значение температуры испарения воздуха по сухому или старому термометру или разница энтальпии входа-выхода воздуха не могут быть представлены на основе. Потому что температура матрицы распыляемой воды и выдувного воздуха на входе показывает очень разные значения на выходе.

.

Механизмы теплопередачи — Energy Education

Рис. 1. На фотографии выше показан аэрогель, чрезвычайно хороший теплоизолятор, между паяльной лампой и спичками. Аэрогель блокирует все тепло от паяльной лампы и предотвращает возгорание спичек. ^[1]

Механизмы передачи тепла — это просто способы передачи тепловой энергии между объектами, и все они основаны на основном принципе, согласно которому кинетическая энергия или тепло должны быть в равновесии или в равных энергетических состояниях .Есть три различных способа передачи тепла: теплопроводность, конвекция и лучистое тепло (часто называемое излучением, но это более общий термин, включающий многие другие явления). ^[2] Существует связанное с этим явление передачи скрытого тепла, называемое эвапотранспирацией.

Проводимость

основная статья

Электропроводность — это простейшая модель теплопередачи с точки зрения возможности математического объяснения происходящего.Это движение кинетической энергии в материалах из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой через вещество. ^[3] Молекулы просто передают свою энергию соседним молекулам до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. В моделях проводимости не рассматривается движение частиц в материале.

Конвекция

Рисунок 2. Воздух над землей нагревается быстрее, чем воздух над водой, что приводит к конвекции, которая ощущается как прохладный океанский бриз. ^[4]

основная статья

Конвекция — это передача тепла посредством движения жидкости (например, воздуха или воды).Разница между проводимостью и конвекцией заключается в движении материального носителя; конвекция — это движение тепловой энергии за счет движения горячей жидкости (в отличие от нагрева другого материала за счет движения атомов). Обычно это движение происходит из-за разницы в плотности. Более теплые частицы менее плотны, поэтому частицы с более высокой температурой будут перемещаться в области с более низкой температурой, а частицы с более низкой температурой будут перемещаться в области с более высокой температурой. Жидкость будет продолжать движение до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.

Радиация

Рисунок 1: Костры излучают лучистую «энергию» и ощущаются как «лучистое тепло». ^[5]

основная статья

Тепло, передаваемое излучением, называется лучистым теплом. Как и свет, лучистое тепло — это лучистая энергия, и для ее переноса не обязательно требуется среда. Этой форме передачи энергии способствует тип электромагнитного излучения. ^[6] Все движущиеся заряженные частицы испускают электромагнитное излучение.Эта излучаемая волна будет распространяться, пока не столкнется с другой частицей. Частица, которая получает это излучение, получит его в виде кинетической энергии. Частицы будут получать и излучать излучение даже после того, как все будет при одинаковой температуре, но этого не замечается из-за того, что в этот момент материал находится в равновесии.

Этот тип теплопередачи особенно важен при установке температуры Земли. Радиация как передача тепла — это то, как Земля получает энергию от Солнца. Радиация также важна для парникового эффекта.

Эвапотранспирация

Рисунок 1. Круговорот воды зависит от эвапотранспирации. ^[7]

основная статья

Эвапотранспирация — это энергия, переносимая фазовыми изменениями, такими как испарение или сублимация. ^[8] Вода требует значительного количества энергии для изменения фазы, поэтому этот процесс подтверждает, что водяной пар обладает значительным количеством энергии, связанной с ним. Этот тип механизма передачи энергии часто не указывается среди различных типов механизмов передачи, поскольку его труднее понять.

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons. (30 июля 2015 г.). Airgel [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Aerogel_matches.jpg
2. ↑ Hyperphysics, Heat Transfer [Online], доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heatra.html
3. ↑ Hyperphysics, Heat Conduction [Online], доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heatra.html#c2
4. ↑ »Свойства выборки для чтения: плотность создает токи.» [В сети]. Доступно: http://www.propertiesofmatter.si.edu/Density_Creates.html
5. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fire_from_brazier.jpg
6. ↑ Р. Чабай и Б. Шервуд, «Энергия и импульс излучения», в «Материя и взаимодействия», 3-е изд., Хобокен, штат Нью-Джерси: Wiley, 2011, глава 24, раздел 5, стр. 1002-1003
7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://en.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiration#/media/File:Surface_water_cycle.svg
8. ↑ USGS, Evapotranspiration — The Water Cycle [Online], Доступно: http://water.usgs.gov/edu/watercycleevapotranspiration.html

.

Отопление | процесс или система

Отопление , процесс и система повышения температуры замкнутого пространства с основной целью обеспечения комфорта жильцов. Регулируя температуру окружающей среды, отопление также служит для поддержания структурных, механических и электрических систем здания.

В термоэлектрической генерирующей системе источник тепла — обычно работающий на угле, масле или газе — используется внутри котла для преобразования воды в пар высокого давления.Пар расширяется и вращает лопатки турбины, которая вращает якорь генератора, вырабатывая электроэнергию. Конденсатор преобразует оставшийся пар в воду, а насос возвращает воду в бойлер. Encyclopædia Britannica, Inc.

Историческое развитие

Самым ранним способом обогрева помещений был открытый огонь. Такой источник, наряду с соответствующими методами, такими как камины, чугунные печи и современные обогреватели, работающие на газе или электричестве, известен как прямое отопление, потому что преобразование энергии в тепло происходит на обогреваемом участке.Более распространенная форма отопления в наше время известна как центральное, или косвенное, отопление. Он заключается в преобразовании энергии в тепло в источнике вне, отдельно от обогреваемого объекта или объектов или расположенных внутри него; Получающееся тепло передается на объект через текучую среду, такую ​​как воздух, вода или пар.

За исключением древних греков и римлян, большинство культур полагалось на методы прямого нагрева. Древесина была первым топливом, которое использовалось, хотя в местах, где требовалось только умеренное тепло, таких как Китай, Япония и Средиземноморье, использовался древесный уголь (сделанный из дерева), потому что он производил гораздо меньше дыма.Дымоход, или дымоход, который сначала представлял собой простое отверстие в центре крыши, а затем поднимался прямо из камина, появился в Европе в 13 веке и эффективно устранял дым и дым от огня из жилого помещения. Закрытые печи, по-видимому, впервые использовались китайцами около 600 г. до н.э. и в конечном итоге распространились по России в северную Европу, а оттуда в Америку, где Бенджамин Франклин в 1744 году изобрел улучшенную конструкцию, известную как печь Франклина. Печи расходуют гораздо меньше тепла, чем камины, потому что тепло огня поглощается стенками печи, которые нагревают воздух в комнате, а не пропускают вверх по дымоходу в виде горячих дымовых газов.

Центральное отопление, кажется, было изобретено в Древней Греции, но именно римляне стали величайшими инженерами-теплотехниками древнего мира с их системой гипокауста. Во многих римских зданиях полы из мозаичной плитки поддерживались колоннами внизу, которые создавали воздушные пространства или каналы. На участке, расположенном в центре всех отапливаемых комнат, сжигали древесный уголь, хворост и, в Великобритании, уголь, и горячие газы распространялись под полом, нагревая их в процессе. Однако система гипокауста исчезла с упадком Римской империи, и центральное отопление было восстановлено лишь примерно 1500 лет спустя.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Центральное отопление снова стало использоваться в начале 19 века, когда промышленная революция привела к увеличению размеров зданий для промышленности, жилых помещений и сферы услуг. Использование пара в качестве источника энергии предложило новый способ обогрева фабрик и заводов, когда пар передавался по трубам. Котлы, работающие на угле, подавали горячий пар в помещения с помощью стоячих радиаторов.Паровое отопление долгое время преобладало на североамериканском континенте из-за очень холодных зим. Преимущества горячей воды, которая имеет более низкую температуру поверхности и более мягкий общий эффект, чем пар, начали осознаваться примерно в 1830 году. В системах центрального отопления двадцатого века обычно используется теплый воздух или горячая вода для передачи тепла. В большинстве недавно построенных американских домов и офисов теплый воздух вытеснил пар, но в Великобритании и на большей части европейского континента горячая вода заменила пар в качестве предпочтительного метода отопления; канальный теплый воздух там никогда не был популярен.Большинство других стран приняли американские или европейские предпочтения в методах отопления.

Системы центрального отопления и топливо

Важнейшими компонентами системы центрального отопления являются устройства, в которых можно сжигать топливо для получения тепла; среда, транспортируемая в трубах или каналах для передачи тепла в обогреваемые помещения; и излучающее устройство в этих пространствах для выпуска тепла либо конвекцией, либо излучением, либо обоими способами. Принудительное распределение воздуха перемещает нагретый воздух в пространство с помощью системы воздуховодов и вентиляторов, которые создают перепады давления.Лучистое отопление, напротив, включает прямую передачу тепла от излучателя к стенам, потолку или полу замкнутого пространства независимо от температуры воздуха между ними; Излучаемое тепло устанавливает цикл конвекции во всем пространстве, создавая в нем равномерно нагретую температуру.

Температура воздуха и влияние солнечной радиации, относительной влажности и конвекции — все это влияет на конструкцию системы отопления. Не менее важным соображением является объем физической активности, который ожидается в определенных условиях.В рабочей атмосфере, в которой напряженная деятельность является нормой, человеческое тело выделяет больше тепла. В качестве компенсации температура воздуха поддерживается на более низком уровне, что позволяет рассеивать лишнее тепло тела. Верхний предел температуры 24 ° C (75 ° F) подходит для сидячих рабочих и домашних жилых помещений, а нижний предел температуры в 13 ° C (55 ° F) подходит для людей, выполняющих тяжелую ручную работу.

При сгорании топлива углерод и водород вступают в реакцию с кислородом воздуха с выделением тепла, которое передается из камеры сгорания в среду, состоящую из воздуха или воды.Оборудование устроено так, что нагретая среда постоянно удаляется и заменяется охлаждающей системой — , т. Е. путем циркуляции. Если среда является воздухом, оборудование называется топкой, а если среда — водой, бойлером или водонагревателем. Термин «бойлер» более правильно относится к сосуду, в котором производится пар, а «водонагреватель» — к тому, в котором вода нагревается и циркулирует ниже ее точки кипения.

Природный газ и мазут являются основными видами топлива, используемыми для производства тепла в котлах и печах.Они не требуют труда, за исключением периодической очистки, и работают с ними с помощью полностью автоматических горелок, которые могут регулироваться термостатом. В отличие от своих предшественников, угля и кокса, после использования не остается остаточной золы для утилизации. Природный газ вообще не требует хранения, а нефть перекачивается в резервуары для хранения, которые могут быть расположены на некотором расстоянии от отопительного оборудования. Рост объемов отопления на природном газе был тесно связан с увеличением доступности газа из сетей подземных трубопроводов, надежностью подземных поставок и чистотой сжигания газа.Этот рост также связан с популярностью систем теплого воздуха, для которых особенно хорошо подходит газовое топливо и на долю которых приходится большая часть природного газа, потребляемого в жилых домах. Газ легче сжигать и контролировать, чем нефть, пользователю не нужен резервуар для хранения и он платит за топливо после того, как он его использовал, а доставка топлива не зависит от капризов моторизованного транспорта. Газовые горелки обычно проще, чем те, которые требуются для жидкого топлива, и имеют мало движущихся частей. Поскольку при сжигании газа выделяются ядовитые выхлопные газы, газ из обогревателей должен выводиться наружу.В местах, недоступных для трубопроводов природного газа, сжиженный нефтяной газ (пропан или бутан) доставляется в специальных автоцистернах и хранится под давлением в доме до тех пор, пока он не будет готов к использованию так же, как природный газ. Нефтяное и газовое топливо во многом обязано своим удобством автоматической работе их теплоцентралей. Эта автоматизация основана в первую очередь на термостате, устройстве, которое, когда температура в помещении упадет до заданной точки, активирует печь или котел до тех пор, пока потребность в тепле не будет удовлетворена.Автоматические отопительные установки настолько тщательно защищены термостатами, что предвидятся и контролируются почти все мыслимые обстоятельства, которые могут быть опасными.

.