Рекуператор коаксиальный: Что такое трубчатый коаксиальный рекуператор?

Но зато радиаторы можно установить на любом отдалении друг от друга, так что вытяжной и приточный каналы не обязательно прокладывать рядом.

Фреоновый

Здесь также имеется контур с двумя радиаторами, но циркуляционный насос не требуется. Работает рекуператор так: фреон в нижнем радиаторе, расположенном в вытяжном канале, закипает, испаряется и в виде пара поднимается в радиатор, расположенный в приточном канале; здесь он отдает полученное тепло и конденсируется, после чего стекает в жидком виде обратно в нижний радиатор.

Преимущество в сравнении с предыдущим вариантом — в энергонезависимости. Но такой рекуператор может работать только в определенном диапазоне температур. Кроме того, вытяжной канал должен обязательно располагаться ниже приточного.

Установка

Чтобы иметь возможность установить рекуператор, нужно организовать вентиляционную систему следующим образом: свежий воздух с улицы должен поступать в помещение не в нескольких местах, а по одному общему каналу, который затем может разделяться; точно так же и все вытяжные каналы должны быть объединены в один общий.

Приточный и вытяжной канал должны в каком-либо месте прокладываться рядом (кроме рекуператора с циркулирующим теплоносителем).

Для подсоединения воздуховодов на рекуператоре имеются фланцы. Данное устройство имеет достаточно большие размеры, поэтому в частных домах его стараются располагать на чердаке.

Особенности самостоятельного изготовления

Наиболее простым в изготовлении является пластинчатый рекуператор. Делается он так:

1. Из листового материала нарезаются квадратные пластины размером от 30х30 см. Чем более крупными будут пластины, тем более эффективным получится рекуператор. Лучше всего пластины вырезать из меди, пищевого алюминия или оцинкованной стали. Также можно применить фольгу или бумагу, но рекуператор из таких материалов может жужжать.
2. Далее собирают кассету, укладывая пластины одну над другой с размещением между ними по краям двух прокладок. Стороны, на которых лежат прокладки, чередуют: в одном зазоре они лежат слева и справа, в следующем — спереди и сзади. Прокладки можно вырезать из технической пробки, также в этом качестве может использоваться резиновый шнур. Толщина прокладки должна составлять примерно 3 мм. В качестве клея следует использовать герметик на нейтральной основе. Высота кассеты, то есть количество зазоров между пластинами, подбирается так, чтобы воздух (его расход должен быть известен) двигался через рекуператор со скоростью 1 м/с.
3. Изготовив кассету, нужно сделать корпус для нее. Это квадратный в плане ящик, у которого длина стороны равна диагонали пластин, из которых состоит кассета. В дальнейшем ящик будет утепляться, поэтому его сразу можно изготавливать из пенопласта.
4. В противоположных боковых стенках корпуса нужно сделать по два выреза, к которым затем присоединяются фланцы.
5. Кассета укладывается в ящик с поворотом на 45 градусов, то есть при взгляде сверху будет виден ромб, вписанный в квадрат.
6. После этого корпус накрывается крышкой.

К фланцам подсоединяются воздуховоды. При этом нужно учитывать, что движение воздуха в рекуператоре является перекрестным: если приточный воздуховод на одной стороне подсоединен справа, то на противоположной он должен подсоединяться слева.

Рекуператор своими руками

Автор Юлия На чтение 6 мин. Просмотров 44 Опубликовано 05. 04.2014 Обновлено 30.03.2014

Проблема энергосбережения ненова, в силу подорожания и истощения основных на сегодня источников энергии она приводит к росту стоимости последних. Безусловно, это может мало вас касаться, если вы парируете тем, что сами лично используете только энергосберегающее электрические приборы. Однако здесь есть небольшой подвох, ведь энергия нужна не только на то, чтобы вы читали эти строки, но и для того, чтобы в это время вам было комфортно находиться в окружающей вас среде. К примеру, зимой в вашей квартире, доме должно быть тепло, чтобы не мерзнуть, а это может обеспечить только отопление, если, конечно, речь не идет о тропических странах.

Так вот, забота о сохранении тепла в помещении — это тоже энергосбережение, при этом очень важное. Сегодня для этих целей существует много  технологий, как в применяемых строительных конструкциях, так и в инженерных системах. Однако что же делать, если вы обитатель обычной квартиры, построенной еще в советские времена?

Большинство владельцев такого жилья правильно решают первоочередную проблему защиты от холода зимой, устанавливая герметичные пластиковые окна. Эффект от этого, уверен, не заставил себя долго ждать: ушли те жуткие холодные сквозняки и в помещении стало гораздо теплее.

Но одновременно возникла новая проблема, вызванная нарушением естественной вентиляции в помещениях, которая не менее важна для нашего с вами комфорта, чем сохранение тепла. А ведь практически все используемые ранее системы вентиляции в домах работали на том принципе, что свежий воздух попадал в помещения как раз через те самые неплотности в окнах, на которые многие так жаловались зимой, подробнее можно прочитать в статье вентиляция в частном доме.

Такая естественная система вентиляции, как показала практика, очень плохо соотносится с современными энергосберегающими технологиями. По этой причине наиболее эффективными системами становятся приточно-вытяжные системы вентиляции с принудительным побуждением. Кроме этого с целью энергосбережения в таких системах обязательным становиться повторное использование энергии (зимой − тепла). Согласитесь, расточительно будет просто выбрасывать согретый воздух наружу, а его замещать холодным, который предстоит еще нагреть, на что опять же придется затратить энергию.

Так вот, в качестве системы передачи энергии от выходящего воздуха входящему применяются рекуператоры тепла.

Что такое рекуператор?

Рекуператор представляет собой устройство, в котором происходит передача тепла через теплообменник (пластинчатый, трубчатый, роторного типа и др.) от потока исходящего воздуха входящему. Воздух в устройство при этом нагнетается при помощи электрических вентиляторов.

Рекуператоры воздуха всегда легко можно приобрести в фирмах, занимающихся поставками вентиляционного оборудования. Кроме того можно попробовать соорудить данный прибор самому.

При этом если вы хотите попробовать свои силы в данной стезе, вам следует понимать, что придется в первую очередь изучить все принципы работы рекуператора, а также практику его создания, и только потом можно будет браться за дело.

Помимо этого для достижения наилучших результатов рекуператор нужно будет оборудовать электронной автоматикой своей работы, поскольку, увы, такие комплекты автоматики отдельно от устройства вам вряд ли удастся приобрести. Так что изготовить их придется самостоятельно либо поручить это специалистам данного дела.

Как сделать рекуператор своими руками.

Если вы все же решили попробовать свои силы в создании рекуператора для дома своими руками, то рекомендую обратить свое внимание на следующие его виды.

1. Пластинчатый рекуператор своими руками.

Его главной и, пожалуй, самой сложной в изготовлении частью является пластинчатый теплообменник, основное предназначение которого — проводить потоки в разные стороны, передавая энергию от одного к другому посредством плоских пластин.

Чаще всего такой теплообменник выполняют из квадратных платин, склеенных таким образом, чтобы между ними в перпендикулярном друг другу направлении проходили воздушные потоки. В качестве материла для пластин можно использовать:

• нетолстую оцинкованную жесть,
• нетолстые медные и алюминиевые платины.

Также возможен вариант изготовления их из обычной кухонной фольги и даже паропроницаемой мембраны, применяемой в кровельных работах.

Важнейшая задача в изготовлении такого теплообменника — это расположить пластины относительно друг друга на расстоянии 3-4 мм. Большее и меньшее расстояние нежелательно, так как при уменьшении промежутков увеличивается скорость образования и выход  конденсата, при обмерзании которого эти промежутки будут закупорены, а при больших промежутках снизится качество передачи энергии от одного потока другому.

Кстати, основная проблема такого вида рекуператора — это образование того самого конденсата. Для борьбы с ним придется либо подогревать входящий воздух при помощи мощных электрических калориферов, либо при помощи автоматики продувать аппарат только теплым воздухом (из помещения для растапливания льда).

2. Трубчатый коаксиальный рекуператор своими руками.

Это более простой, нежели предыдущий вариант, но он занимает гораздо больше места, поскольку его эффективность зависит непосредственно от его длины.

Для изготовления трубчатого коаксиального рекуператора тепла своими руками вам понадобятся:

• пластиковая канализационная труба диаметром порядка 160 мм и длиной 2 м. ,
• алюминиевая воздушная гофра диаметром порядка 100 мм и длиной 4 м.

Кроме этого на оба конца пластиковой трубы необходимо будет одеть разветвители-переходники на 100 мм, так труба будет иметь с обеих сторон по два выхода с двумя отверстиями.

Внутрь пластиковой трубы спирально упаковывается полностью растянутая гофра, которая с обеих сторон герметично крепиться к одному из выходов разветвителей.

В результате мы получаем конструкцию через которую направляем при помощи вентилятора теплый отработанный воздух из помещения (через канал из алюминиевой гофры), а свежий воздух с улицы получаем через саму пластиковую трубу. При этом входящий воздух получит тепло, отдаваемое через нагретые теплым воздухом стенки гофры.

Из плюсов такой конструкции можно выделить основной — меньшая подверженность образованию конденсата, к тому же последний не приводит здесь к полной остановке действия системы, как в предыдущем варианте. Однако, как я уже отмечал выше, такому рекуператору требуется значительно больше места, что в условиях квартиры может послужить причиной отказа от данного варианта. Зато в условиях частного жилого дома такая установка имеет право на жизнь и применение.

Конечно, описанные конструкции  далеки от совершенства и требуют испытания и доработок, но даже применение таких, довольно простых, рекуператоров позволит вам снизить траты на отопление помещений в зимний период, одновременно обеспечив нормально функционирующую вентиляцию.

Рекуператор своими руками видео

Рекомендую прочитать:

Отправка в день заказа.

Широкий асортимент. Выгодные цены. Изготовим под заказ. Гарантия на весь товар. Услуги по монтажу оборудования. Онлайн консультация.

Приточные и приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла вентиляционные установки Вентс для создания систем вентиляции помещений различного назначения. Вентиляционные установки используются для создания вентиляционных систем таких помещений, как офисы, банки, склады, супермаркеты и другие помещения. Вентс предлагает малошумные и компактные вентиляционные установки для вентиляции дома, квартиры.

Преимущество и принцип работы приточно-вытяжных систем вентиляции

Приточно-вытяжная система вентиляции представляет собой комплекс оборудования, обеспечивающего приток чистого воздуха в помещение и отвода из него отработавших газов и вредных испарений. Основной особенностью является сочетание этих функций. Наиболее эффективным решением считается приточно-вытяжная вентиляция для частного дома площадью от 100 м2, поскольку в этом случае ее мощности задействуются в полной мере. Также системы этого типа востребованы на объектах промышленного, торгового, коммерческого назначения, на предприятиях сферы услуг и в офисных зданиях. Комплекс оборудования подбирается из расчета площади всех помещений, легко размещается как на этапе строительства, так и после его завершения.

Приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией тепла — оптимальное решение для объектов загородного домостроения. Благодаря дополнительным компонентам, получаемой в ходе работы техники энергия может перенаправляться на обогрев здания. Суммарная экономия составляет до 90%. Оборудование для теплообмена, которой снабжена рекуперационных приточно-вытяжная система, обеспечивающая повышение общей энергоэффективности объекта, сокращает расходы на его содержание.

Преимущества приточно-вытяжной системы

• обеспечивает постоянный воздухообмен на непрерывной основе;

• очищает и нагревает воздух в помещении, если это необходимо;

• обеспечивает возможность дополнительного увлажнения путем испарения конденсата;

• регулирует теплообмен, используя нагретые отводятся массы для повышения температуры входят;

• предотвращает распространение неприятных запахов, пара, воды.

Это основной список очевидных преимуществ, получаемых при установке оборудования.

Недостатки

Приточно-вытяжные системы вентиляции практически не имеют недостатков. В отдельных случаях приходится искать решения для отвода конденсированной влаги, дополнительного охлаждения воздуха в летнее время. К минусам можно отнести шум от работы вентиляторов.

Особенности конструкции

Современная система приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором и без него может классифицироваться по способу монтажа на: вертикальную, горизонтальную и универсальную. Различия в них состоят только в расположении элементов. Конструктивно приточно-вытяжная система для дома, офиса, коммерческого объекта состоит из следующих элементов:

• Корпуса из легкого алюминиевого сплава.

• воздуховодов. Они выполняют распределительные функции. Обеспечивают попадание воздуха в отдельные помещения.

• распределитель воздуха. Через них непосредственно впускаются подготовленные и очищенные массы воздуха.

• центробежный вентилятор. Они поддерживают давление в системе воздуховодов. Кроме того, эти приборы обеспечивают нагнетание воздушных масс в нужном направлении.

• Воздушного клапана. Он перекрывает воздухообмен с улицей, если система отключена.

• воздухозаборных решеток. Она выведена на внешнюю стену дома, играет функциональную роль, препятствуя попаданию мусора в систему. Может иметь декоративное исполнение.

• фильтра. Он выполняет защитные и очистительные функции.

• калориферами. Он используется в зимнее время для дополнительного подогрева воздуха.

• шумоглушители. Они снижают дискомфорт при работе установки. Усилить эффект помогает монтаж звукоизоляционных и теплоизоляционных панелей.

Справочник застройщика

Уважаемые Застройщики, если Вы заинтересованы в приобретении проектов нашего Архитектурного Бюро, здесь Вы можете найти ответы на часто задаваемые вопросы:

В некоторых проектах вентиляция обозначена как рекуператор воздуха. Что это такое?
Рекуператор воздуха — это система принудительной вентиляции, позволяющая смешивать уже согретый в помещении воздух со свежим воздухом забираемым с наружи. Это позволяет без открывания окон на проветривание поддерживать в помещении всегда свежий воздух комфортной для Вас температуры. Подробнее об установках систем рекуперации можно узнать на сайте наших партнеров — компании производителя таких систем в Беларуси — Irridio. 

Подходит ли дом, для размещения на моем участке?

Если Вы не уверены, что дом разместится на Вашем земельном участке, Вы можете позвонить нам или отправить скан карты из плана зонирования застройки. Мы проверим и проинформируем Вас о возможности размещения здания на участке.

Что входит в комплект проектной документации?

Проектная документация состоит из двух копий «готового проекта».

Каждая копия проекта включает в себя:

• Архитектурно-строительный проект
• Строительный проект
• Проект сантехнического оборудования и центрального отопления
• Газовое оборудование проекта
• Проект электрических систем и молниеотвода
• Дренажная система и отвод ливневых вод (опция)
• Спецификация используемых материалов

Так же в стоимость проекта входит один экземпляр Эскизного проекта.

Достаточно ли Вашей проектной документации для обращения о выдаче разрешения на строительство?

Приобретая у нас готовый проект, Вы получаете достаточный для согласования и получения разрешения на строительство комплект документации с нашими подписями и синими печатями. В отдельных случаях необходимо будет увеличить глубину залегания фундаментов (для холодных районов России) исходя из местных климатических условий.

В расчет всех проектов берется климатический район со II-й снеговой и ветровой нагрузкой.

Можно ли вносить изменения в проект?
Наше Архитектурное Бюро может вносить любые изменения в уже готовые проекты. Уточните,пожалуйста, в каком проекте и что именно Вы желаете изменить — мы сформулируем для Вас стоимость и сроки выполнения.

Есть ли зеркальные версии проектов?
Да, каждый проект доступен в зеркальной проекции.

Как рассчитывается площадь помещений на мансардных этажах?

Площадь помещений на мансардных этажах, указанная на сайте,  рассчитывается в соответствии с нормой — от 190 см и выше. В сносках рабочих чертежах будет указана полезная площадь и площадь пола.

Подскажите, как можно проверить вашу компанию, где гарантия, что я отправлю деньги и точно получу мой заказ?

Мы в таких случаях отвечаем: «В нашем деле лучшая реклама – это личные рекомендации».

Нам не выгодно подвести одного Клиента и потерять доверие посёлка, города или даже региона.

Что касается юридического момента: согласно договора мы оказываем  услугу, и мы должны получить от Заказчика Акт выполненных работ. В противном случае нас накажут наши же налоговые органы. Более того, мы получаем валютную выручку, а это строго контролируется Государством.

Вместе с проектом Вы получаете оригинал договора и акт выполненных работ.

Скажите, пожалуйста, выполняете ли вы проектирование по наброскам заказчика, т.е. индивидуальные проекты домов?
Да, мы можем разработать для Вас полностью индивидуальный проект дома с учетом всех Ваших пожеланий. Стоимость и сроки таких проектов зависят от площади проектируемого здания, желаемых сроков исполнения и сезонной загруженности нашего бюро.

Что такое коаксиальный газовый котел?
Коаксиальный газовый котел — это тип газового оборудования, которое для своей работы использует воздух с улицы, а не из помещения. Благодаря этому требования для установки таких котлов во многих регионах — занижены. Например, не обязательно наличие окна в помещении котельной. Так же не обязательно наличие тяжелой кирпичной кладки дымохода — достаточно вывести трубу через стену на улицу.

Рекуператоры VAKIO | Инстал-Сервис

В Европе приточно-вытяжные рекуператоры получили огромное распространение. А вот в России такие устройства только набирают популярность, но многие покупатели остаются довольными своим приобретением.

Незнание о том, что такое рекуператор — это существенное упущение, потому что это устройство способно выполнять две важные задачи для комфортного проживания.

• Во-первых, оно наполняет помещение свежим, а главное, чистым воздухом.
• Во-вторых, наблюдается существенное снижение затрат на отопление. Именно поэтому такие устройства и получили распространение в европейских государствах.

Принцип работы рекуператора VAKIO

Это вытяжная установка, главной целью которой является выведение из помещения уже отработанного воздуха. Но одновременно, рекуператор возвращает свежий поток с улицы, пропуская его через систему фильтрации. Внутри прибор оснащен специальным теплообменником, которой и аккумулирует тепло, находящееся в комнате, сравнивая его с потоком с улицы. Рекуператор в переводе с латыни обозначает «получающий обратное, возвращающий». Этот прибор был создан специально для того, чтобы экономить денежные средства при отоплении, при этом, всегда дышать чистым и свежим воздухом.

Система фильтрации VAKIO

• Система фильтрации состоит из следующих составляющих.
• Насос.
• Фильтрующая алюминиевая решетка.
• Угольный фильтр.
• Вентилятор.
• Резервуар для конденсата.
• Применяются только многоразовые фильтры, которые выходят из строя в соответствии с заявленным соком эксплуатации.

Как заказать приточно-вытяжной рекуператор?

Приточно-вытяжной рекуператор Vakio купить дешево можно на сайте компании Инстал Сервис невысокая цена обозначает выгодную покупку, а не низкое качество. Для того, чтобы купить приточно-вытяжной комплекс необходимо:

• зайти на сайт компании Инстал Сервис;
• выбрать подходящий рекуператор. При возникновении вопросов можно связаться со специалистом по указанным на сайте телефонам и получить подробную информацию о продукции. Также специалист поможет подобрать именно ту модель, которая будет максимально комфортной в конкретном случае;
• оформить заказ также можно по телефону или воспользовавшись электронной формой на сайте.

разновидности, их основные преимущества и недостатки

Что такое рекуперация простым языком

Сам термин произошел от латинского слова, которое можно перевести как «обратное получение». Оно описывает процесс использования уже израсходованной энергии, или вещества для повторного применения.

Рекуперативные технологии особенно часто используются в электротехнике.

Они позволяют переводить потенциальную и кинетическую энергию в электрический заряд, который сохраняется на аккумуляторе, и может быть использован для осуществления полезной работы.Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. В данном случае под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.
Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от  удаляемого воздуха из помещения. Эта функция дополняется условием: потоки не должны смешиваться, то есть приточный воздух не должен хоть сколько-нибудь значительно загрязняться отработанным вытяжным воздухом.  В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.
В зимнее время задачей рекуператора является осуществление «бесплатного» нагрева приточного воздуха за счёт вытяжного. Для этого холодный поток воздуха с улицы и тёплый вытяжной поток воздуха из помещения подаются в теплообменник, где вытяжной воздух нагревает приточный. Так как вытяжной воздух всё равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что данный нагрев происходит «бесплатно».
Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18 °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18-(26)=44°С.
При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18-10=8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)/44 = 82% мощности вентустановки.

Устройство и принцип действия приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла

Чтобы обеспечить постоянный воздухообмен в помещении, очистку поступающего воздуха от пыли и нагрев температуры в частном доме или квартире необходимо установить принудительную вентиляцию. Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла подает очищенный воздух. Экономия тепловой энергии при номинальной мощности составляет около 6 кВт. Рекуператор это устройство, которое возвращает тепло в дом. Относится к категории энергозависимых конструкций, требует подключения к источнику электрической энергии.

При проектировании учитывается:

1. Количество помещений в доме;
2. Ожидаемое количество людей;
3. Назначение помещения.

Расчет сети воздуховодов по дому производится, исходя из потерь давления, которое присутствует в системе вентиляции. В здании с установленной принудительной системой приточно-вытяжной вентиляции воздушный поток поступает с улицы. При прохождении через конденсационный агрегат, воздух очищается от пыли, нагревается до необходимой температуры и поступает в помещение. Достоинство системы в том, что в дом подается очищенный и подогретый воздух в необходимом объеме.

Процесс работает круглосуточно:

• Воздух с улицы поступает по вентиляционному каналу через шумоглушитель в вентиляционный агрегат;
• В агрегате воздух очищается от пыли, нагревается и подается через шумоглушитель по вентиляционному каналу в помещение;
• Отработанный воздух из санузлов и подсобных помещений возвращается обратно в вентиляционную установку и передает свое тепло входящему воздуху, который поступает с улицы;
• Проходя через вентиляционную установку, уже охлажденный и отработанный воздух выходит на крышу улицы.

С помощью встроенного пульта управления можно настраивать:

• Температуру входящего воздуха;
• Скорость работы вентилятора, необходимого при воздухообмене;
• Интервал замены фильтра регулируется по неделям.

Если необходимо, чтобы ночью или в определенные дни недели воздухообмен был меньше, делаются соответствующие настройки. Например,

• Температура поступающего воздуха в приточную установку -9◦C;
• Температура воздуха, которая подается в помещение +15◦C;
• Температура выходящего из установки отработанного воздуха -3◦C.

При таком режиме калорифер (нагреватель) внутри приточного столба выключен — электроэнергия не тратится впустую для нагрева воздуха. Таким образом, обеспечивается экономия тепловой энергии.

Система рекуперации

В любом жилом доме должна быть спроектирована и смонтирована естественная вентиляция, но на нее всегда влияют погодные условия, в зависимости от времени года, от этого зависит сила проветривания. Если зимой в мороз вентиляционная система работает эффективно, то в летнее время она практически не функционирует.

Герметичность жилого дома можно снизить путем улучшения естественной вентиляции, но она будет давать ощутимый результат только в холодное время года. Здесь есть и отрицательная сторона, например, из жилого дома будет уходить тепло, а поступающий холодный воздух потребует дополнительного обогрева.

Чтобы такой процесс вентиляции не был слишком затратным для хозяев дома, нужно использовать тепло воздуха, отводимое из помещения. Необходимо сделать принудительную циркуляцию воздуха. Для этого делается разводка сети приточных и вытяжных воздуховодов, затем установить вентиляторы. По ним будет подаваться воздух в отдельные помещения и такой процесс не будет связан с погодными условиями. Специально для этого устанавливается теплообменник в месте пересечения воздушных масс свежих и загрязненных.

Конструктивные особенности

Рекуперация в вентиляции является довольно новой технологией. Её действие основано на возможности использовать удаляемое тепло для обогрева помещения. Происходит это благодаря отдельным каналам, поэтому воздушные потоки между собой не смешиваются. Конструкция рекуперативных узлов может быть разной, некоторые типы позволяют избежать образования конденсата во время процесса теплоотдачи. От этого также зависит и уровень производительности системы в целом.

Вентиляция с рекуперацией тепла может выдавать во время работы высокий КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от типа рекуперативного узла, скорости движения воздушных потоков через теплообменник и от того, насколько велика разница между температурой снаружи и внутри помещения. Значение КПД в некоторых случаях, когда вентиляционная система спроектирована с учётом всех факторов и обладает высокой производительностью, может достигать 96%. Но даже с учётом наличия погрешностей в работе системы минимальный предел КПД составляет 30%.

Целью рекуперативного узла является максимально эффективное использование ресурсов вентиляции для дальнейшего обеспечения достаточного воздухообмена в помещении, а также экономия электроэнергии. С учётом того, что приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией функционирует большую часть суток, а также, принимая во внимание, что обеспечение достаточной кратности воздухообмена требует немалой мощности оборудования, то применение системы вентиляции со встроенным узлом рекуперации поможет сэкономить до 30% электроэнергии.

Недостатком подобной техники можно назвать довольно малую эффективность при установке на больших площадях. При этом расход электричества будет высок, а производительность системы, направленная на теплообмен между воздушными потоками, может оказаться заметно ниже ожидаемого предела. Это объясняется тем, что на малых площадях намного быстрее происходит воздухообмен, чем на крупных объектах.

Кратко о монтаже рекуператора

До установки приточно-вытяжной системы вентиляции выполняют первичный проект монтажа. Примерно оценивают рамки стоимости будущей работы. Изучив все особенности объекта, условия заказчика и возможности исполнителя, устанавливают точную цену. Потом составляют подробный проект с согласованной окончательной ценой.

Монтируют рекуператоры на стенах, потолках, крышах на полу. Располагают их, в каком угодно положении и на внешней стороне здания. Монтажный проём в стене выполняют диаметром до 250 мм алмазным инструментом. Рабочий модуль устройства находится в стене. На торце размещают вентиляционные решётки. Отверстие в стене располагают под наклоном около 3 градусов к фундаменту здания. Наружный патрубок должен выходить за поверхность стены не менее 5 см.

Монтаж крышного рекуператора выполняют по специальному проекту на несущей части перекрытия. Его устанавливают в круглую или квадратную конструкцию, изготовленную из оцинкованной стали. Или же в железобетонный стакан, закладываемый при строительстве здания. Его размер по диаметру 700—1450 мм. Перед монтажом рекуператора предварительно закрепляют кожух, защищающий от попадания в каналы посторонних предметов.

Для перемещения воздуха прокладывают два воздуховоды. Первый — главный, приточный. Он большего диаметра. Служит для забора и разделения потоков воздуха каждому потребителю. Второй — меньшего диаметра для отвода использованной атмосферы. С целью бесшумной эксплуатации и предотвращения образования конденсата трубопроводы полностью изолированы. Укрепляя трубы за подвешенным потолком, они «съедают» размер комнаты по высоте на 20 см. Большая протяжённость воздухопроводов, создаёт увеличенное сопротивление потоку воздуха. В таком случае устройство комплектуют дополнительными вентиляторами, поддерживающими необходимый напор.

Преимущества и недостатки рекуператоров разных типов

Преимущество рекуператоров очевидно – они позволяют существенно сэкономить на нагреве приточного воздуха зимой и охлаждении приточного воздуха летом.
Среди недостатков рекуператоров выделяют следующие:

• Они создают дополнительное аэродинамическое сопротивление в сети. Действительно, как любой другой элемент в сети вентиляции, рекуператоры имеют некоторое сопротивление, которое следует учитывать при выборе вентилятора. Впрочем, это сопротивление не велико (обычно не более 100 Па), и к существенному увеличению мощности вентилятора не приводит.
• Рекуператоры повышают как стоимость вентиляционной установки, так и стоимость её обслуживания. Как и любое другое решение, направленное на повышение энергоэффективности системы, рекуператоры стоят определенных денег и требуют регулярного технического обслуживания. Однако опыт многократно доказал, что затраты на рекуперацию тепла гораздо ниже получаемой выгоды.
• Роторные, камерные и в гораздо меньшей степени пластинчатые рекуператоры имеют один недостаток, который может быть критичным на некоторых объектах – в них возможны перетечки потоков воздуха. В этом случае опасность представляет перетекание вытяжного воздуха в приточный. Такие перетечки нежелательны в системах вентиляции чистых помещений и не допустимы, например, в инфекционных отделениях больниц и операционных. Причиной служит опасность перетекания вирусов, которые попали в вытяжку из какого-либо помещения, в приточный поток воздуха с последующим распространением по всем помещениям объекта. Как результат, на таких объектах применяют рекуператоры с промежуточным теплоносителем или фреоновые рекуператоры.
• Рекуператоры увеличивают габариты вентиляционной установки. В первую очередь это касается пластинчатых рекуператоров, так как они представляют собой воздухо-воздушные теплообменники и имеют достаточно крупные размеры. Кроме того, это касается рекуператоров с промежуточным теплоносителем ввиду наличия двух отдельных теплообменников, двух линий трубопроводов и узлов обвязки возле каждого из теплообменников.

Виды оборудования

Рекуператоры представлены на рынке в нескольких видах: роторные, пластинчатые, рециркуляционные водяные, камерные, тепловые трубы. Они имеют особенности и отличия, о которых нужно знать при установке. Рассмотрим каждый вид приточной вентиляции с рекуператором в отдельности.

Пластинчатый

Это самый обычный пластинчатый теплообменник: несколько пластин собраны в стопку и разделены прокладками так, что между ними образуются каналы с чередующимся направлением.

Воздуховоды подсоединяются по двум смежным сторонам, так что входящий воздух движется, к примеру, через четные зазоры между пластинами, а отходящий — через нечетные.

Потоки воздуха разделяются на множество тонких слоев, чем обеспечивается эффективный теплообмен.

КПД пластинчатого рекуператора составляет примерно 60%.

У данного теплообменника есть ряд преимуществ:

• очень простая конструкция;
• нет взаимного движения между деталями, а значит и износа вследствие трения;
• устройство работает абсолютно бесшумно;
• не требует затрат энергии;
• имеет компактные размеры.

Данный вид рекуператоров отличается низкой стоимостью.

Коаксиальный

Изготавливается так:

1. В трубу большого диаметра помещается множество тонких трубок, объединенных на входе и выходе коллекторами.
2. Через большую трубу пропускается исходящий воздух, через тонкие — входящий (уличный).

Как видно, принцип действия тот же, что у пластинчатого, но коаксиальный можно сделать очень длинным и тем самым увеличить площадь контакта между потоками.

Прочие достоинства такие же, как у пластинчатого.

И коаксиальный, и пластинчатый рекуператоры имеют важный недостаток: при сильном морозе влага в отводимом потоке конденсируется и тут же превращается в лед. Устраняют обледенение двумя способами:

• временно направляют холодный входящий воздух по байпасу в обход рекуператора, давая ему возможность отогреться;
• устанавливают электрообогреватель, который включается автоматически по сигналу датчика давления (оно увеличивается перед рекуператором из-за образования ледяной пробки).

Владельцы частных домов могут решить эту проблему более рационально: забор воздуха нужно осуществлять через длинную трубу, закопанную в грунт, который ниже глубины промерзания всегда имеет плюсовую температуру.

Сегодня некоторые производители предлагают пластинчатые рекуператоры с пластинами-мембранами, которые обладают высокой паропроницаемостью. Благодаря этому свойству, обеспечивается увлажнение поступающего свежего воздуха.

Но при покупке такого рекуператора следует учесть, что при обледенении пропитанная паром мембрана растрескается. Кроме того, поры мембраны довольно быстро забиваются пылью, так что эффект увлажнения, за который берут дополнительные деньги, имеет место лишь в самом начале эксплуатации.

Роторные

В таком рекуператоре также имеется обойма из пластин, только она вращается, так что каждая сторона пластины попеременно оказывается то во входящем потоке, то в исходящем. При этом она сначала нагревается, потом отдает полученное тепло входящему воздуху.

У роторных рекуператоров полно недостатков:

• большие размеры;
• для вращения пластин требуется электричество;
• трущиеся детали со временем изнашиваются;
• устройство издает шум;
• более высокая, по сравнению с пластинчатым рекуператором, стоимость;
• потоки воздуха не изолированы друг от друга, так что на приточке обязательно нужно устанавливать фильтр.

Роторный вариант

Но зато у роторных моделей есть очень важное преимущество: проблема обледенения решается простым уменьшением скорости вращения дисков.

Кроме того, из-за сообщения потоков в помещение частично возвращается пар, что делает воздух в нем менее сухим. КПД таких устройств составляет 80%.

Фреоновый рекуператор

Во фреоновых рекуператорах задействованы сразу два физических явления – смена агрегатного состояния вещества, и тот факт, что жидкость имеет более высокую плотность, нежели пар, вследствие чего жидкость всегда оказывается в нижней части ёмкости. Рассмотрим эти явления более подробно.
Во фреоновом рекуператоре между потоками вытяжного и приточного воздуха расположены кольцеобразные трубки с хладагентом. Поток вытяжного воздуха всегда должен быть ниже приточного и контактировать с нижней частью трубок. В них накапливается жидкий хладагент, который забирает тепло из вытяжного воздуха, выкипает и поднимается наверх, в зону приточного воздуха. Там он отдаёт своё тепло, конденсируется и опускается вниз. 

Фреоновый рекуператор

Рециркуляционный водяной

Принцип работы рециркуляционного водяного рекуператора можно сравнить с работой котла, поскольку для передачи тепла применяется жидкость. Теплообменник устанавливается в вытяжку, а в качестве радиатора используется элемент, который предназначается для входящего потока с улицы.
В теплообменнике воздух нагревается, а радиатор – отдает тепло в комнату.

Энергосбережение в системах вентиляции

В осенне-весенний период при вентиляции помещений серьезной проблемой является большая разность температур поступающего и находящегося внутри воздуха. Холодный поток устремляется вниз и создает неблагоприятный микроклимат в жилых домах, офисах и на производстве или недопустимый вертикальный градиент температуры в складе.

Распространенным решением проблемы является интеграция в приточную вентиляцию калорифера, с помощью которого происходит нагрев потока. Такая система требует затрат электроэнергии, в то время как значительный объем выходящего наружу теплого воздуха ведет к существенным потерям тепла.

Выход воздуха наружу с интенсивным паром служит индикатором существенных потерь тепла, которое можно использовать на обогрев входящего потока

Если каналы притока и отвода воздуха расположены рядом, то можно частично передать тепло выходящего потока входящему. Это позволит уменьшить потребление электроэнергии калорифером или вовсе отказаться от него. Устройство для обеспечения теплообмена между разнотемпературными потоками газов называется рекуператором.

В теплое время года, когда температура наружного воздуха значительно превышает комнатную, можно использовать рекуператор для охлаждения входящего потока.

Способы организации рекуперативной вентиляции

Рекуперация обустраивается одним из способов: централизованно и децентрализовано. В первом случае через теплообменник проходят вентиляционные потоки со всего помещения, во втором – с одной комнаты.

Централизованный комплекс – приточно-вытяжная установка

Централизованная система обустраивается на этапе строительства или капитальной модернизации вентсистемы.

Подбирается принудительная приточно-вытяжная установка (ПВУ) с вмонтированным рекуператором. Основной критерий выбора – общая производительность комплекса из расчета на весь объем воздуха в сооружении (+)

ПВУ с рекуператором обеспечивает достаточный воздухообмен даже в домах с герметичными окнами. При этом воздухопотоки распределяются равномерно, не создавая сквозняков.

Комплексные приточно-вытяжные установки моноблочного типа укомплектованы:

• вентиляторами – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй, насыщенных углекислым газом;
• нагревателями – предварительный подогрев притока;
• фильтрами – задерживают пыль и микрочастицы;
• рекуператором – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых ПВУ расширен таймером отсрочки работы, регулятором мощности, датчиками уровня влажности и тд.

Корпус моноблочных моделей покрыт шумопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень тихой. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты исполнения вентустановок

Хорошо зарекомендовали себя рекуперационные моноблочные ПВУ производства: «Вентс» (Украина), Dantherm (Дания), «Daikin» (Япония), «Dantex» (Англия).

Локальные агрегаты – дополнение к действующей вентсистеме

Для восстановления циркуляции воздушных масс в эксплуатируемом помещении подойдут децентрализованные приточники с рекуперацией тепла.

Они врезаются в фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшение приточной вентиляции в доме.

В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене

Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:

• КПД – 60-96%;
• невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
• доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
• простота монтажа – для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, установить стеновой клапан можно самостоятельно.

Популярные производители локальных рекуператоров: Prana (Украина), O.Erre (Италия), Blizzard (Германия), Вентс (Украина), Aerovital (Германия).

Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды

Кoмпaктнaя мoдeль peкyпepaтopa

Этa мoдeль – лoкaльнaя вeнтиляция c peкyпepaтopoм в чacтнoм дoмe. Oб ee иcпoльзoвaнии cтoит зaдyмaтьcя. Кoмпaктныe мoдeли мoжнo ycтaнoвить в cтeнax paзныx кoмнaт. Oни фyнкциoниpyют oбocoблeннo, пoэтoмy нe тpeбyют пoдключeния к цeнтpaлизoвaннoй ycтaнoвкe, ocyщecтвляющeй нacтpoйкy и кoнтpoль paбoты вcex ycтpoйcтв.

B тaкиx мoдeляx зa cчeт вcтpoeнныx вeнтилятopoв пpoиcxoдит cинxpoннoe пepeмeщeниe двyx вoздyшныx пoтoкoв. Пpoдyктивнocть paбoты измeняeтcя пpи пoмoщи пyльтa диcтaнциoннoгo yпpaвлeния. B нoчныe чacы ycтpoйcтвo мoжeт быть пepeвeдeнo в peжим тиxoй paбoты.

Чтoбы нe пpoиcxoдилo oбмepзaниe, пpeдycмoтpeны cпeциaльныe кaнaлы, pядoм c кoтopыми пpoxoдит чacть тeплoгo вoздyxa. Нo эффeктивнocть этoй зaщиты coxpaняeтcя тoлькo дo -15ºC. Aктивизaция peжимa вытяжки cпocoбcтвyeт ycтpaнeнию измopoзи и льдa c пoвepxнocти тeплooбмeнникa. Taкжe этoт peжим cпpaвитcя c oчищeниeм вoздyxa в кoмнaтe oт yдyшливoгo дымa и дpyгиx зaгpязнeний.

Oт пpoникнoвeния мycopa c yлицы зaщищaeт вcтpoeнный фильтp. Paзмep ячeeк фильтpa пoдoбpaн тaким oбpaзoм, чтo нe coздaeт ocoбыx пpeпятcтвий для вoздyшныx пoтoкoв, нo зaщищaeт oт пpoникнoвeния нaceкoмыx и пyxa pacтeний. Для ocyщecтвлeния тexничecкoгo oбcлyживaния c внyтpeннeй cтopoны peкyпepaтopa пpикpeплeнa cъeмнaя кpышкa.

Что необходимо учитывать в работе различных моделей оборудования

Каждая система рекуперации воздуха для частного дома обладает своими сильными сторонами и сферами применения.

Система вентиляции в частном доме с рекуперацией предполагает не только поддержание показателей температуры и влажности, но и устранение неблагоприятных запахов. На рынке представлен разнообразный выбор моделей, отличающихся своими функциональными характеристиками и способами установки.

Например, вытяжка, установленная в вентиляцию, позволяет вывести копоть, запах и жир. При этом в помещение поступает чистый воздух, а жирная пыль не оседает на мебели. Такие условия благотворно сказываются на самочувствии, облегчают уборку помещения.

Как усовершенствовать рекуператор воздуха для дома

Для повышения КПД можно установить последовательно несколько теплообменников
Если в одной комнате установить два рекуператора с вентиляторами, можно разделить каналы и улучшить производительность
Точный подбор фильтра обеспечит хорошую очистку при разумной нагрузке вентилятора

Изготовление рекуператора воздуха для дома своими руками

Простой пластинчатый рекуператор  можно изготовить собственноручно.

Для работы нужно подготовить:

• четыре квадратных метра листового материала: железа, меди, алюминия или текстолита;
• пластиковые фланцы;
• ящик из жести или фанеры, МДФ;
• герметик и минвату;
• уголки и метизы;
• пробковые листы на клеевой основе.

Устройство теплообменника

Последовательность действий:

• Из листового материала нужно изготовить квадратные пластины размером 200 на 300 миллиметров. Всего потребуется семь десятков заготовок. Главное в этом этапе – аккуратность и точное соблюдение параметров.
• На заготовки наклеивается пробковое покрытие с одно стороны. Одна заготовка остаётся без покрытия.
• Заготовки собираются в кассету, поворачивая каждую последующую на девяносто градусов. Пластины между собой скрепляются клеем. Пластина без покрытия – последняя.
• Кассету нужно скрепить каркасом, для этого используется уголок.
• Все стыки тщательно обрабатываются силиконом.
• На боках кассеты крепятся фланцы, внизу просверливается дренажное отверстие и вставляется трубка для отвода влаги.
• Чтобы устройство можно было периодически вынимать, на стенках корпуса делаются направляющие для уголков.
• Полученное устройство вставляется в корпус, стенки которого утеплены минеральноватным материалом.
• Остаётся только вставить воздухообменник в систему вентиляции.

Совет! Для контроля за образованием наледи на пути тёплого воздуха лучше установить датчик давления. Он подаст сигнал, если движение воздушной массы будет затруднено.

Выбор установки с рекуператором

В продаже имеются установки нужной мощности для квартиры

Систему проектируют исходя из назначения обслуживаемого помещения, его площади и внутреннего строения, а также предполагаемого числа людей, которые будут там жить или работать. Сетку воздуховодов монтируют, учитывая потери давления, имеющиеся в вентиляционной системе.

Одним из важных факторов является КПД рекуператора. Зависит он от внутреннего строения устройства, от материала и типа теплообменника:

• Высокой эффективностью отличаются варианты с ротором, снабженные автоматизацией управления посредством датчиков. Однако зимой такие устройства могут обледеневать.
• При использовании обменника из бумаги КПД средний (60-70%), но такие модели устойчивы к обмерзанию.
• У алюминиевых вариантов, конструкция которых располагает к обледенению, для его предотвращения приходится тратить дополнительную электроэнергию.

Чем ниже температура на улице, тем больше расходуется тепла на согревание воздуха

В любом случае эффективность устройств при очень низких температурах (менее -10ºС) склонна понижаться. Также на нее влияет высокая влажность воздуха.

Нужно обращать внимание на толщину стенок устройства и сырье, из которого изготовлены мостики холода. Чем тоньше стенки, тем больше они подвержены зимнему обмерзанию. В продаже часто встречаются модели с параметром в 3 см, что является недостаточным для зимних условий. При приобретении такого прибора его нужно снабдить добавочным изоляционным слоем, когда температура за окном упадет ниже нуля. То же относится к моделям с алюминиевым корпусом.

Еще один важный параметр – свободный напор вентилирующих устройств. Цифра показателя при этом рассматривается не сама по себе, а в привязке к параметрам системы (в частности, давлению), в которой предстоит эксплуатировать прибор. Имеют значение также мощность устройства и его способность обеспечить необходимый объем ежечасного притока воздуха. Плюсом является и качественная автоматика с разносторонним набором опций, предоставляющая возможность регулировки параметров с опорой на показания датчиков. В этом случае пользователю не понадобится постоянно следить за температурными показателями и быстро настраивать систему в соответствии с ними.

[spoiler title=”Источники”]

• https://gidinform.ru/rekuperatsiya-chto-eto-takoe/
• https://www.air-ventilation.ru/chto-takoe-rekuperatsiya.htm
• https://lucheeotoplenie.ru/tipy-otopleniya/vozdushnoe/rekuperator-chto-takoe.html
• https://turkov.ru/info/articles/pritochno_vytyazhnaya_ventilyatsiya/
• https://dantex.ru/articles/rekuperatory-vozdukha-vidy-i-printsip-raboty/
• https://www.mosng.ru/articles/chto-takoe-rekuperator-vozdukha/
• https://microklimat.pro/sistemy-ventilyacii/sistema-rekuperacii-vozduxa.html
• https://sovet-ingenera.com/vent/oborud/pritochno-vytyazhnaya-ventilyaciya-s-rekuperaciej-tepla.html
• https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/rekuperaciya-tepla-v-sistemax-ventilyacii.html
• https://J.Etagi.com/ps/chto-takoe-recupator/
• https://VentingInfo.ru/sistemyventilyacii/rekuperator-dlya-chastnogo-doma-vidy-printsip-raboty-i-sekrety-montazha
• https://StrojDvor.ru/ventilyaciya/chto-takoe-rekuperaciya-i-princip-ee-raboty/

[/spoiler]

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Сборка и процедура рекуператора (Патент)

Y — НОВЫЕ / МЕЖСЕКЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Y10 — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОХВАТЫВАЕМЫЕ БЫВШИМ USPC
Y10S — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, КОТОРЫЕ ОХВАТЫВАЮТСЯ БЫВШИМИ КОЛЛЕКЦИЯМИ ИСКУССТВ КРОСС-ССЫЛКИ USPC [XRAC] И ЦИФРАМИ

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28D — ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ДРУГОГО ПОДКЛАССА, В КОТОРЫХ ТЕПЛООБМЕННЫЕ СРЕДСТВА НЕ ВХОДЯТ В ПРЯМОЙ КОНТАКТ

Y — НОВЫЕ / МЕЖСЕКЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Y10 — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОХВАТЫВАЕМЫЕ БЫВШИМ USPC
Y10S — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, КОТОРЫЕ ОХВАТЫВАЮТСЯ БЫВШИМИ КОЛЛЕКЦИЯМИ ИСКУССТВ КРОСС-ССЫЛКИ USPC [XRACs] И DIGESTS

Y10S165 / 906 — Арматура

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28D — ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ДРУГОГО ПОДКЛАССА, В КОТОРЫМ ТЕПЛООБМЕННЫЕ СРЕДСТВА НЕ ВХОДЯТ В ПРЯМОЙ КОНТАКТ

F28D21 / 001 — {для тепловых электростанций или промышленных процессов}

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F05 — ИНДЕКСНЫЕ СХЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЛИ НАСОСОВ РАЗЛИЧНЫХ ПОДКЛАССОВ КЛАССОВ F01-F04
F05B — ​​ИНДЕКСНАЯ СХЕМА МАШИН ИЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ НЕПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ МАШИН ИЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ, ДЛЯ ВЕТРОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, НЕПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ И ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЛИ 9000
F05B2220 / 302 — в газовых турбинах

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28F — ДЕТАЛИ ТЕПЛООБМЕННОГО И ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

F28F3 / 025 — {означает гофрированные пластинчатые элементы}

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28D — ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ДРУГОГО ПОДКЛАССА, В КОТОРЫХ ТЕПЛООБМЕННЫЕ СРЕДСТВА НЕ ВХОДЯТ В ПРЯМОЙ КОНТАКТ

F28D9 / 0068 — {со средствами для изменения направления потока одного теплообменника, например.грамм. с использованием отклоняющих зон}
F28D9 / 0018 — {без кольцевой циркуляции теплоносителя}

Y — НОВЫЕ / МЕЖСЕКЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Y10 — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОХВАТЫВАЕМЫЕ БЫВШИМ USPC
Y10T — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОТПРАВЛЯЕМЫЕ БЫВШЕЙ КЛАССИФИКАЦИЕЙ США

Y10T29 / 49366 — Лист, соединенный с листом

Сборка и процедура рекуператора (Патент)

Y — НОВЫЕ / МЕЖСЕКЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Y10 — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОХВАТЫВАЕМЫЕ БЫВШИМ USPC
Y10S — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, КОТОРЫЕ ОХВАТЫВАЮТСЯ БЫВШИМИ КОЛЛЕКЦИЯМИ ИСКУССТВ КРОСС-ССЫЛКИ USPC [XRAC] И ЦИФРАМИ

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28D — ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ДРУГОГО ПОДКЛАССА, В КОТОРЫХ ТЕПЛООБМЕННЫЕ СРЕДСТВА НЕ ВХОДЯТ В ПРЯМОЙ КОНТАКТ

Y — НОВЫЕ / МЕЖСЕКЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Y10 — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОХВАТЫВАЕМЫЕ БЫВШИМ USPC
Y10S — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, КОТОРЫЕ ОХВАТЫВАЮТСЯ БЫВШИМИ КОЛЛЕКЦИЯМИ ИСКУССТВ КРОСС-ССЫЛКИ USPC [XRACs] И DIGESTS

Y10S165 / 906 — Арматура

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28D — ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ДРУГОГО ПОДКЛАССА, В КОТОРЫХ ТЕПЛООБМЕННЫЕ СРЕДСТВА НЕ ВХОДЯТ В ПРЯМОЙ КОНТАКТ

F28D21 / 001 — {для тепловых электростанций или промышленных процессов}

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F05 — ИНДЕКСНЫЕ СХЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЛИ НАСОСОВ РАЗЛИЧНЫХ ПОДКЛАССОВ КЛАССОВ F01-F04
F05B — ​​ИНДЕКСНАЯ СХЕМА МАШИН ИЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ НЕПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ МАШИН ИЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ, ДЛЯ ВЕТРОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, НЕПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ И ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЛИ 9000
F05B2220 / 302 — в газовых турбинах

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28F — ДЕТАЛИ ТЕПЛООБМЕННОГО И ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

F28F3 / 025 — {означает гофрированные пластинчатые элементы}

F — МАШИНОСТРОЕНИЕ
F28 — ТЕПЛООБМЕН В ЦЕЛОМ
F28D — ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ДРУГОГО ПОДКЛАССА, В КОТОРЫХ ТЕПЛООБМЕННЫЕ СРЕДСТВА НЕ ВХОДЯТ В ПРЯМОЙ КОНТАКТ

F28D9 / 0068 — {со средствами для изменения направления потока одного теплообменника, например.грамм. с использованием отклоняющих зон}
F28D9 / 0018 — {без кольцевой циркуляции теплоносителя}

Y — НОВЫЕ / МЕЖСЕКЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Y10 — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОХВАТЫВАЕМЫЕ БЫВШИМ USPC
Y10T — ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДМЕТЫ, ОТПРАВЛЯЕМЫЕ БЫВШЕЙ КЛАССИФИКАЦИЕЙ США

Y10T29 / 49366 — Лист, соединенный с листом

Рекуператор выхлопных газов — НИИ газа

Область

Данное изобретение относится к теплообменному устройству для приема выхлопного газа от двигателя в кожух с высокой температурой и подачи газа с существенно более низкой температурой в место, более удаленное от двигателя.Это особенно эффективно для использования энергии, которая в противном случае стала бы бесполезной в тепловых насосах, обычно в системах тепловых насосов со сжатием пара хладагента, которые приводятся в действие первичными двигателями двигателя внутреннего сгорания.

Патент США. № 5,003,788, выданный 2 апреля 1991 г. Роберту Д. Фишеру для системы теплового насоса с приводом от газового двигателя, и пат. Патент США № 5020320, выданный 4 июня 1991 г. Шервуду Г. Талберту и Фрэнку Э. Якобу, «Система теплового насоса с приводом от двигателя», направлен на устройство того типа, для которого настоящее изобретение является особенно выгодным.Изобретение может быть успешно использовано и в других типах систем; фактически для большинства систем, которые включают двигатель внутреннего сгорания и оборудование, которое может использовать тепло.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Выхлопной газ, выпускаемый из двигателя внутреннего сгорания, имеет высокую температуру, обычно от 850 ° F до 1200 ° F. В некоторых применениях выхлопные газы необходимо охлаждать, прежде чем они будут выброшены в атмосферу, чтобы снизить опасность для безопасности. горячего выхлопа. Глушители с рекуперацией тепла также использовались для рекуперации энергии, которая в противном случае была бы потрачена впустую при выпуске выхлопных газов.Рекуперированная энергия может использоваться непосредственно в качестве тепла или может быть преобразована в механическую энергию, чтобы обеспечить дополнение к мощности привода главного двигателя. Некоторые системы рекуперации тепла включают глушитель выхлопных газов, который охлаждает выхлопные газы и может служить дополнительным источником нагретой воды.

В глушителе с рекуперацией тепла основная цель состоит в том, чтобы ослабить звуковую энергию и отвести тепло от выхлопных газов, поддерживая падение давления выхлопных газов в допустимых пределах.

Настоящий рекуператор выхлопных газов относится к типу, описанному в U.С. Пат. № 4,450,932, выданный 29 мая 1984 г. Мостафе М. Хосропуру и Томасу К. Джинджу, на глушитель с рекуперацией тепла. В типичных вариантах осуществления настоящего изобретения отсутствуют некоторые второстепенные особенности указанного глушителя (хотя некоторые из них могут быть включены по желанию), и они включают другие особенности, делающие их полезными для определенных целей.

Глушитель с рекуперацией тепла от Khosropour and Learn (K&L) состоит из внешнего корпуса с кольцевым теплообменником, расположенным в нем и разнесенным с каждого конца.Теплообменник имеет центральное отверстие, окружающее впускную трубу выхлопного газа, для обеспечения кольцевого прохода. Выходной конец центрального отверстия закрыт, так что поток выхлопных газов через впускную трубу меняется на противоположный и направляется обратно вверх по потоку. Множество труб сообщаются между противоположными концами корпуса, так что выхлопной газ затем течет вниз по потоку через трубы в теплообменной связи с охлаждающей средой, такой как вода, для охлаждения выхлопного газа и нагрева охлаждающей среды.Охлажденный выхлопной газ выбрасывается в атмосферу через выпускную трубу в нижнем конце корпуса.

ОПИСАНИЕ

Типичные варианты осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 2 и 3, включают компоненты и расположение, описанные выше. Более простые варианты осуществления, показанные на фиг. 1, может не иметь трубок, сообщающихся между противоположными концами внешнего корпуса, а выход для охлажденного выхлопного газа может быть расположен на том же конце внешнего корпуса, что и вход для горячего выхлопного газа.

Теплообменный аппарат согласно настоящему изобретению отличается от аппарата K&L расположением входа и выхода выхлопного газа. В глушителе K&L впускная и выпускная трубы расположены на каждом конце цилиндрического внешнего корпуса и соосны с ним. В настоящем изобретении вход и выход находятся в боковой стенке цилиндрического корпуса, а выхлопной газ входит и выходит через трубопроводы, которые перпендикулярны боковой стенке на входе и выходе. Таким образом, на концах корпуса нет смежных препятствий, и по крайней мере один из концов является съемным, как на фиг.4 или фиг. 5. Таким образом, рекуператор можно открывать и закрывать, чтобы сделать его внутреннее пространство доступным для осмотра, очистки или любой другой желаемой цели.

ЧЕРТЕЖИ

РИС. 1 представляет собой схематический вид в разрезе типичного простого варианта теплообменного устройства в соответствии с настоящим изобретением.

РИС. 2 представляет собой схематический вид в разрезе типичного умеренно более сложного варианта теплообменного устройства в соответствии с изобретением.

РИС. 3 — схематический разрез устройства, показанного на фиг.2, снятое в плоскости 3–3 на фиг. 2.

РИС. 4 — покомпонентный вид, частично в разрезе и частично в перспективе с вырывом, типичного впускного конца устройства, по существу, как на фиг. 2 и 3.

РИС. 5 представляет собой вид спереди в разобранном виде, частично в разрезе и частично в разрезе, типичного выпускного конца устройства, по существу, как на фиг. 2 и 3.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь обратимся к фиг. 1-3, типичное теплообменное устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит рекуператор 10, включающий, как правило, цилиндрический кожух или корпус 12, который на концах охвачен левой торцевой стенкой 41 и правой торцевой стенкой 42.Горячий выхлопной газ 11 из двигателя внутреннего сгорания вводится в рекуператор 10 через вход 30 по трубопроводу 14.

Выхлопной газ 11 выводится из рекуператора 10 через выход 31 по трубопроводу 19.

Устанавливается внутри корпуса 12 представляет собой теплообменник 50, включающий в себя внутренний трубчатый элемент 17, который расположен радиально наружу от проходящей в осевом направлении центральной части входного канала 14, чтобы обеспечить кольцевой канал 18. Теплообменник 50 также включает в себя пару торцевых стенок 38 и 39, которые соединяют соответствующие концы трубчатого элемента 17 с корпусом 12.Таким образом, трубчатый элемент 17 вместе со стенками 38 и 39 и корпусом 12 образуют закрытый теплообменный блок 50.

Нижний правый конец кольцевого канала 18 в теплообменнике 50 закрыт неперфорированной торцевой стенкой или крышки 35, а центральная часть впускной трубы 14 обычно поддерживается в трубчатом элементе 17 кольцевым фланцем 45, имеющим множество больших отверстий 46, как на фиг. 1, или спицами 47, как на фиг. 3.

Выхлопной газ 11, поступающий в рекуператор 10 через впускное отверстие 30 через впускной канал 14, проходит через внутреннюю область 15 в нем и проходит через открытый нижний правый конец 33 впускного канала 14.Затем газ 11 отклоняется назад по потоку через торцевую закрывающую стенку 35 в кольцевой канал 18 в трубчатом элементе 17 и через него. Затем выхлопной газ 11 выходит из открытого левого конца канала 18 в область 32 впускного конца, как показано стрелками 48.

В типичных простых вариантах осуществления изобретения, как показано на фиг. 1, правая торцевая стенка 42 кожуха 12 служит также правой торцевой стенкой 39 теплообменника 50, а трубка 17 обычно поддерживается на своем правом конце кольцевым фланцем 51, имеющим множество больших отверстий 52, как на фиг.1, или спицами (не показаны). Как показано стрелками 48 и 49 на фиг. 1, выхлопной газ 11, выходящий через левый конец 36 кольцевого канала 18, проходит в область выхода 34 на верхнем левом конце кожуха 12, а затем выходит из рекуператора 10 через выход 31 и выходной канал 19.

В других типичных вариантах осуществления изобретения, как показано на фиг. 2-5, торцевые стенки 38, 39 теплообменника 50 отстоят от соответствующих торцевых стенок 41 и 42, и теплообменник 50 также включает в себя множество труб 37, проходящих через них в продольном направлении.Левый или расположенный выше по потоку концы труб сообщаются с входной областью 32 рекуператора 10, в то время как правый или нижний по потоку концы трубок 37 сообщаются с выходной областью 34 рекуператора 10. Как показано стрелками 48 и 49 на фиг. 2, выхлопной газ 11, выходящий через левый конец 36 кольцевого канала 18, затем течет слева направо через трубы 37 в выходную зону 34 на правом конце кожуха 12, а затем выходит из рекуператора 10 через выпуск 31 и выпускной патрубок 19.

Охлаждающая среда 22, такая как вода, подается в теплообменник 50 для охлаждения выхлопного газа 11, который течет внутри кольцевого канала 18 и через трубы 37. Жидкость из источника охлаждающей среды 22 течет через входное отверстие. трубопровод 20 в зону охлаждения 23 между торцевыми стенками 38, 39 теплообменника 50 и по существу окружающий трубы 17 и 37. Нагретая жидкость 22 выпускается через выпускной канал 21 для жидкости в то место, где она используется, или в свалка.С помощью этой системы охлаждения внешние поверхности рекуператора 10 охлаждаются таким образом, чтобы поддерживать их температуры в приемлемых пределах; и выхлопной газ 11 должным образом охлаждается.

РИС. 4 показаны детали типичной области 32 впускного конца и смежных компонентов в рекуператоре 10, как на фиг. 2 и 3. Он также иллюстрирует левую оконечную область типичного рекуператора 10, показанного на фиг. 1, за исключением того, что выпускное отверстие 31 для газа и выпускное отверстие 19 для газа отсутствуют.

На ФИГ. 4 скоба 55 в форме канала (квадратная U) надежно прикреплена к впускному каналу 14 любым удобным способом; обычно сварными соединениями, как показано позицией 56, и на противоположной стороне, где сварные швы здесь скрыты от глаз.

Резьбовая шпилька 57, надежно прикрепленная к левому концу кронштейна 55 любыми удобными средствами, такими как сварные швы (не показаны), выступает за отверстие 54 в центре левой торцевой стенки 41, когда левый конец кожух 12 собран так, чтобы торцевая стенка 41 могла удерживаться в герметичном контакте по всему периметру обода 58 на левом конце кожуха 12 за счет давления, оказываемого резьбовой гайкой 59 и уплотнительной шайбой 60 на стенку 41, когда гайка 59 затягивается на шпильке 57 до нужной степени.Между ободом 58 и торцевой стенкой 41 может быть предусмотрена прокладка (не показана), чтобы гарантировать непроницаемое для жидкости уплотнение соединения.

РИС. 5 показаны детали типичной области 34 выпускного конца и смежных компонентов в рекуператоре 10, показанном на фиг. 2 и 3. Резьбовой стержень 62 надежно прикреплен к закрытой торцевой стенке 35 трубы 17 любым удобным способом, например сварными швами (не показаны). Конец шпильки 62 выступает за отверстие 66 в центре правой торцевой стенки 42, когда правый конец кожуха 12 собран, так что торцевая стенка 42 может удерживаться в плотном контакте для жидкости по всему ободу 63 при правый конец кожуха 12 за счет давления, оказываемого на стенку 42 резьбовой гайкой 64 и уплотнительной шайбой 65, когда гайка 64 затягивается до нужной степени на шпильке 62.Между ободом и торцевой стенкой 42 может быть предусмотрена прокладка (не показана), чтобы гарантировать непроницаемое для жидкости уплотнение соединения.

С приспособлениями для снятия и повторного прикрепления, как на фиг. 4 и 5, торцевые стенки 41 и 42 можно быстро снять для осмотра или очистки внутренней части рекуператора 10 или для любой другой цели, когда устройство не работает. Торцевые стенки 41 и 42 также могут быть повторно прикреплены при желании.

Обобщая формат и терминологию формулы изобретения, типичное теплообменное устройство 10 согласно настоящему изобретению для приема выхлопных газов 11 от двигателя в кожух 12 (имеющий боковую стенку 40 и противоположные торцевые стенки 41, 42) в при первой температуре и подаче газа 11 при более низкой второй температуре в место 13, удаленное от двигателя, обычно составляет

А.средство 14 для транспортировки газа 11 в камеру 12 через боковую стенку 40 вблизи первой торцевой стенки 41 и оттуда в продольном направлении к противоположной второй торцевой стенке 42 через первую ограниченную область 15, расположенную на расстоянии от внешней части 16 корпуса. корпус 12;

B. средство 17 для дальнейшей транспортировки газа 11 в противоположном продольном направлении обратно к первой торцевой стенке 41 через вторую ограниченную область 18 в кожухе 12, отстоящую от внешней части 16 кожуха 12 и по существу окружающую первую ограниченную область 15;

С.средство 19 для дальнейшей транспортировки газа 11 из кожуха 12 через боковую стенку 40 в место 13, удаленное от двигателя;

D. средство 20,21 для подачи жидкости 22 в (20) и из (21) камеры 12 через боковую стенку 40 при температурах ниже первой температуры через третью ограниченную область 23 в камере 12, по существу окружающую вторая область 18, отстоящая от первой торцевой стенки 41; и

E. средство для снятия первой торцевой стенки 41 с боковой стенки 40 и ее повторного прикрепления к ней;

Ф.посредством чего температуры в жидкости 22 и на внешней стороне 16 кожуха 12 поддерживаются значительно ниже первой температуры, а внутренняя часть устройства может быть сделана доступной для осмотра, очистки или других целей, когда она не работает, путем удаления первая торцевая стенка 41.

Обычно такое устройство включает в целом, и более подробно,

A. непроницаемый для текучей среды корпус 12, имеющий вход 30 для газа и выход 31 для газа;

B. Впускной трубопровод 14 для газа для приема выхлопного газа 11 из двигателя и транспортирования газа 11 через впускной участок 32 и далее через центральный участок 15 в кожухе 12 к открытому концу 33 впускного газового патрубка 14. ;

С.канал 17 большего размера, коаксиальный с основной частью входного канала 14 для газа и окружающий его, закрытый на одном конце 35, расположенный сразу за открытым концом 33 входного канала 14 для газа, для транспортировки газа 11 обратно через открытый противоположный конец 36 трубопровода 17 большего размера и сообщающегося с выпускной областью 34 в кожухе 12;

D. выпускной трубопровод 19 для газа для транспортировки газа 11 из камеры 12 из области выхода 34 в камере 12;

E. непроницаемая для жидкости стенка 38 в корпусе 12, рядом с открытым концом 36 большего канала 17, для удержания жидкости 22 в ограниченной области 23 вокруг большего канала 17 в корпусе 12;

Ф.впускной канал 20 для жидкости для приема охлаждающей жидкости 22 и подачи жидкости 22 в ограниченную область 23 в кожухе 12 в первом месте в ограниченной средней области 23; и

G. выпускной канал 21 для жидкости для транспортировки жидкости 22 из камеры 12 из второго места в ограниченной области 23;

H. впускные и выпускные трубопроводы для жидкости 20, 21 и по меньшей мере один из впускных и выпускных каналов 14, 19 для газа, соединенных с боковой стенкой 40 кожуха 12, и

I.по меньшей мере, одна из торцевых стенок 41, 42 кожуха 12 снабжена средствами для ее снятия с боковой стенки 40 и ее повторного прикрепления к ней;

Дж., Благодаря чему температура охлаждающей жидкости 22 и температура на внешней поверхности 16 кожуха 12 поддерживаются значительно ниже температуры поступающего выхлопного газа 11, а внутренняя часть устройства может быть доступна для осмотра и очистки. или для другой цели, когда он не используется, путем удаления по меньшей мере одной из торцевых стенок 41, 42.

Как показано на фиг. 2 и 3, предпочтительное в настоящее время теплообменное устройство 10 согласно настоящему изобретению для приема выхлопного газа 11 от двигателя в камеру 12 при первой температуре и подачи газа 11 при более низкой второй температуре в место 13, удаленное от двигателя, обычно включает

A. цилиндрический непроницаемый для жидкости корпус 12, имеющий впускное отверстие 30 для газа, прилегающее к одному концу, и выпускное отверстие 31 для газа, прилегающее к противоположному концу;

B. впускной трубопровод 14 для газа для приема отработавшего газа 11 из двигателя и подачи газа 11 в кожух 12 через впускную область 32 кожуха 12, примыкающую к впускному концу 30 для газа, а затем вдоль оси кожух 12 к открытому концу 33 впускного канала 14 для газа, прилегающий к выпускной области 34 в кожухе 12, примыкающий к выпускному концу 31 для газа;

С.канал 17 большего размера, коаксиальный и окружающий осевую часть входного газового канала 14, закрытый на одном конце 35, расположенный сразу за открытым концом 33 входного газового канала 14, рядом с выходной областью 34 в кожухе 12, для транспортировки газ 11 возвращается через открытый противоположный конец 36 большего трубопровода 17 во впускную зону 32 кожуха 12;

D. Множество дополнительных трубопроводов 37, параллельных, разнесенных и по существу равномерно распределенных вокруг большего канала 17, открытых на каждом конце, идущих от входной области 32 к выходной области 34, для транспортировки газа 11 от большей трубы 17 к выпускной области 34 в кожухе 12;

E.выпускной трубопровод 19 для газа для транспортировки газа 11 из камеры 12 из области выхода 34 в камере 12;

F. Пара непроницаемых для жидкости стенок 38, 39 в корпусе 12, по одной рядом с каждым концом большего канала 17 и дополнительных каналов 37, для удержания жидкости 22 в ограниченной средней области 23, охватывающей все пространство. в кожухе 12 между входной областью 32 и выходной областью 34, за исключением пространства, занимаемого трубопроводами 14, 17, 37;

G. впускной канал 20 для жидкости для приема охлаждающей жидкости 22 и транспортировки жидкости 22 в ограниченную среднюю область 23 в кожухе 12 в месте на цилиндрической стенке 40 рядом с первым концом 39 ограниченной средней области 23; и

H.выпускной канал 21 для жидкости для транспортировки жидкости 22 из камеры 12 из места в цилиндрической стенке 40 рядом со вторым концом 38 ограниченной средней области 23, по существу, противоположным ее первому концу 39;

I. по меньшей мере один из входных и выходных газовых каналов 14, 19 соединен с цилиндрической стенкой 40 кожуха 12, и

J. по меньшей мере одна из торцевых стенок 41, 42 снабжена средствами для удаления его от цилиндрической стенки 40 и повторного прикрепления к ней;

К.посредством чего температуры охлаждающей жидкости 22 и температуры на внешней поверхности 16 кожуха 12 поддерживаются значительно ниже температуры поступающего выхлопного газа 11, а внутренняя часть устройства может быть доступна для осмотра, очистки или других целей. в нерабочем состоянии, удалив по меньшей мере одну из торцевых стенок 41, 42.

Как показано на фиг. 4; в любом теплообменном аппарате, как указано выше; обычно боковая стенка 40 имеет по существу плоский обод 58 на своем конце, прилегающий к первой торцевой стенке 41, первая торцевая стенка 41 имеет отверстие 54 в центре, резьбовая шпилька 57 надежно прикреплена к неподвижному элементу 55 в корпусе. 12 и выступает через отверстие 54, когда первая торцевая стенка 41 приставлена ​​к ободу 58, уплотнительная шайба 60 помещается на выступающий конец шпильки 57, а резьбовая гайка 59 затягивается на шпильке 57 напротив уплотнительной шайбы. 60 и торцевую стенку 41, чтобы прижимать прилегающую часть внешней поверхности торцевой стенки 41 к жидкостному контакту с ободом 58 боковой стенки 40; и средство для снятия первой торцевой стенки 41 и ее повторного прикрепления к боковой стенке 40 содержит резьбовую шпильку 57, уплотнительную шайбу 60 и резьбовую гайку 59.Устройство обычно также содержит прокладку между ободом 58 боковой стенки 40 и прилегающей частью торцевой стенки 41, чтобы гарантировать непроницаемое для жидкости уплотнение соединения.

Как показано на фиг. 5; в теплообменном аппарате, как описано выше, кроме простых вариантов осуществления типа, показанного на фиг. 1; Вместо или в дополнение к средствам для снятия и повторного прикрепления первой торцевой стенки 41 могут быть включены в некотором роде аналогичные средства для снятия и повторного прикрепления второй торцевой стенки 42.В таком устройстве боковая стенка 40 имеет по существу плоский обод 63 на своем конце, прилегающий ко второй торцевой стенке 42, вторая торцевая стенка 42 имеет отверстие 66 в центре, резьбовая шпилька 62 надежно прикреплена к неподвижному элементу 35. в кожухе 12 и выступает через отверстие 66, когда вторая торцевая стенка 42 прилегает к ободу 63, на выступающем конце шпильки 62 помещается уплотнительная шайба 65, а на шпильке 62 затягивается резьбовая гайка 64, уплотнительную шайбу 65 и торцевую стенку 42, чтобы прижимать прилегающую часть внешней поверхности торцевой стенки 42 к жидкостному контакту с ободом 63 боковой стенки 40; и средство для удобного снятия второй торцевой стенки 42 с боковой стенки 40 и ее повторного прикрепления к ней содержит резьбовую шпильку 62, уплотнительную шайбу 65 и резьбовую гайку 64.Устройство обычно также содержит прокладку между ободом 63 боковой стенки 40 и прилегающей частью торцевой стенки 42 для обеспечения герметичного уплотнения соединения.

ПРИМЕНЕНИЕ

Рекуператор выхлопных газов согласно настоящему изобретению может быть ключевым элементом в работе газового теплового насоса (GHP). Рекуператор предназначен для рекуперации отработанного тепла из выхлопных газов двигателя, которые могут содержать до 40 процентов от общего количества потребляемого двигателем топлива.Рекуператор на GHP работает с охлаждающей жидкостью двигателя в качестве жидкости для рекуперации тепла. Поскольку температура охлаждающей жидкости двигателя обычно выше температуры конденсации выхлопных газов, рекуператор утилизирует только физическое тепло. Это ограничивает потенциальную рекуперацию тепла примерно до 60 процентов энергии выхлопных газов.

В типичной системе GHP охлаждающая жидкость двигателя нагревается двигателем, а также выхлопными газами. Во время работы в режиме обогрева тепло, отводимое от теплоносителя, направляется в помещение и используется для повышения эффективности обогрева.В зависимости от условий эксплуатации объем теплоносителя составляет от 25 до 35 процентов от общей теплопроизводительности. Из этой части примерно от 30 до 50 процентов тепла охлаждающей жидкости отбирается из выхлопных газов. Во время недавних полевых испытаний GHP тепло охлаждающей жидкости направлялось на наружный радиатор во время работы в режиме охлаждения. Производительность теплового насоса в режиме охлаждения может быть увеличена за счет использования тепла охлаждающей жидкости в дополнение к теплу, необходимому для горячего водоснабжения.

Снижение шума выхлопных газов двигателя было серьезной проблемой на этапах разработки GHP.Первоначальный анализ конструкции GHP показал, что снижение затрат и преимущества упаковки могут быть получены путем объединения рекуператора и глушителя двигателя. В результате такого конструктивного рассмотрения снижение шума двигателя было включено в качестве критерия эффективности рекуператора. Другие критерии эффективности рекуператора включали эффективность, противодавление выхлопных газов двигателя и падение давления на стороне охлаждающей жидкости.

Эксплуатационные испытания имеющихся рекуператоров привели к выбору глушителя с рекуперацией тепла K&L.Устройство обеспечивало отличные характеристики теплопередачи и снижения шума, а также противодавление выхлопных газов и падение давления охлаждающей жидкости, которые были совместимы с двигателем и насосом охлаждающей жидкости.

После 6000 часов работы рекуператор был испытан и осмотрен. Результаты испытаний показали увеличение противодавления выхлопных газов. Осмотр рекуператора показал, что трубы теплообменника почти полностью забиты. Хотя проблема была связана с типом моторного масла и нормой расхода, она также оправдывала изменение конструкции рекуператора.Чтобы уменьшить вероятность засорения трубок теплообменника, внешний диаметр трубки был увеличен с 3/8 дюйма до 5/8 дюйма. Не было обнаружено доказательств того, что модифицированные блоки рекуператора забиты, некоторые из которых представляют собой небольшие трубчатые блоки (внешний диаметр 3/8 дюйма) с таким же количеством часов работы, как и другой блок. Положительный опыт использования модифицированных рекуператоров объясняется уменьшенным расходом меньшего количества остаточного масла наряду с большим диаметром трубы.

Оптимальная конструкция и условия использования могут снизить потребность в осмотре и очистке внутренних частей рекуператоров выхлопных газов, но доступность внутренней части, которая стала возможной благодаря настоящему изобретению, по-прежнему может быть выгодна там, где ожидается длительная работа и где условия не всегда идеальны.

Хотя раскрытые здесь формы изобретения составляют предпочтительные в настоящее время варианты осуществления, возможны многие другие. Здесь не предполагается упоминать все возможные эквивалентные формы или ответвления изобретения. Следует понимать, что используемые здесь термины являются просто описательными, а не ограничивающими, и что различные изменения могут быть сделаны без отступления от сущности или объема изобретения.

Патент США на рекуператор и рекуператорную горелку Патент (Патент № 5,833,450, выдан 10 ноября 1998 г.)

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к рекуператору для горелки рекуператора с улучшенной теплоотдачей, в котором рекуператор имеет керамический отрезок трубы, на стенке которого имеются выступы и углубления.

Рекуператорные горелки — это горелки с камерой сгорания, к которой присоединен рекуператор, по которому дымовые газы и воздух для горения движутся противотоком. При этом воздух для горения предварительно нагревается.

В разработке горелок рекуператора наблюдается тенденция к изготовлению рекуператора из керамического материала.

ИСТОРИЯ

Из описания патента Германии DE 40 11 190 A1 известен керамический рекуператор, имеющий керамическую среднюю трубку, имеющую гофры, проходящие в продольном направлении.В камеру сгорания подается воздух для горения через соответствующие радиальные каналы, которые ведут внутри воздуховодов, образованных между средней трубой и внутренней трубкой. Топливо подается по центральной трубе, расположенной концентрически внутри внутренней трубы.

ИЗОБРЕТЕНИЕ

Целью изобретения является создание керамического рекуператора, который может быть изготовлен методом скользящего литья и который имеет хорошую теплопередачу между воздухом для горения и газами для горения.

Вкратце, выступы выполнены в виде радиально ориентированных полых зубцов.Множество таких зубцов предусмотрено в продольном направлении рекуператора. Высота N зуба, измеряемая в радиальном направлении для данной толщины стенки S, находится в диапазоне от 0,8 до 4-кратной толщины стенки. Длина зуба l, измеряемая в продольном направлении отрезка трубы, находится в диапазоне от 4 до 40 толщин стенки S; а угол, образованный двумя соседними зубьями, находится в диапазоне от 75 ° С до 75 ° С. до 125 ° ..

Для отделения продуктов сгорания от поступающего воздуха для горения керамический рекуператор имеет трубчатую часть, на которой сформированы радиальные зубья.Они увеличивают площадь поверхности рекуператора и улучшают передачу тепла от продуктов сгорания к воздуху для горения. С помощью зубцов пограничный слой потока снова и снова разрывается как снаружи рекуператора, так и внутри него, что значительно увеличивает теплопередачу по сравнению с гладкими поверхностями. Таким образом, зубья делают возможным целенаправленное воздействие на образующиеся газовые потоки. При производстве методом шликерного литья фиксируется только внешний контур. Внутренний контур слегка закруглен.Приведенные размеры гарантируют хорошее влияние на поток газа внутри.

Зубы предпочтительно представляют собой выступы в виде шатровой крыши с продольным гребнем. В окружном направлении каждый из них образует кольцо вокруг отрезка трубы. В осевом направлении множество таких колец следуют друг за другом.

Указанные диапазоны для высоты N зуба, длины зуба l и угла, образованного соседними зубьями, гарантируют, что рекуператор может быть изготовлен методом скользящего литья экономично и является механически прочным.

Преимущественно следующие друг за другом зубья в продольном направлении рекуператора смещены друг от друга по окружности. Смещение может составлять половину ширины зуба или другой размер. Зубцы расположены на более или менее крутых винтовых линиях, в результате чего достигается интенсивный тепловой контакт между газообразными продуктами сгорания, воздухом для горения и рекуператором.

В конце на рекуператоре может быть предусмотрена камера сгорания, выполненная за одно целое с остальной частью отрезка трубы.В результате получается простая и прочная конструкция. Стенка камеры сгорания гладкая. Камера сгорания может быть сформирована на рекуператоре без дополнительных усилий или затрат при изготовлении методом шликерного литья.

В качестве керамического материала особенно подходит SiC-керамика; обладает соответствующей термостойкостью и теплопроводностью.

Рекуператор с описанными выше характеристиками имеет характеристики теплопередачи, близкие к показателям рекуператора со стальными оребрениями.По сравнению с известным керамическим рекуператором с гофрированной трубкой эффективность теплопередачи примерно вдвое выше. Горелка рекуператора, в которой используется описанный выше рекуператор, дает соответствующие преимущества.

ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертеже показан один примерный вариант осуществления изобретения. Показаны:

РИС. 1 — горелка рекуператора с керамическим рекуператором в схематическом продольном разрезе;

РИС. 2, рекуператорная горелка, показанная на фиг. 1 в упрощенном виде в разрезе; и

РИС.3 керамический рекуператор, показанный на фиг. 1 и 2 на схематическом виде сбоку.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

РИС. На фиг.1 показана рекуператорная горелка 1, которая установлена ​​в отверстии в стенке печи 2 для обогрева топочной камеры. В отверстии установлена ​​направляющая труба 3 для выхлопных газов. Закрытая направляющая труба для выхлопных газов может также использоваться для непрямого нагрева камеры печи.

Горелка 1 рекуператора включает в себя цилиндр 6 для направления воздуха, который начинается у головки 4 горелки и удерживается, по существу, соосно с направляющей для выхлопных газов и теплоизлучающей трубкой 3.Кольцевая камера 7, образованная между направляющей трубкой 3 для выхлопных газов и направляющим цилиндром 6 для воздуха, разделена керамическим рекуператором 8 из SiC-керамики на внешнюю камеру 9 и внутреннюю камеру 11. В то время как внутренняя камера 11 сообщается с соединением для подачи воздуха. 13, предусмотренная на головке 4 горелки, внешняя камера 9 сообщается с патрубком 14 для выхлопного газа. Топливная трубка 16, предусмотренная на головке 4 горелки, проходит соосно через цилиндр направления воздуха.

Рекуператор 8, прикрепленный одним концом к горелочной головке 4 на фланце 17, показан отдельно на фиг.2 и 3. Примыкающий к фланцу 17 он имеет отрезок трубы 18 длиной L и множество отдельных зубцов 19. К отрезку 18 трубы, который имеет практически постоянный диаметр, на другом конце примыкает камера 21 сгорания. , который на своем торце с отверстием 22 образует выпускное сопло.

Рекуператор 8 и, в частности, отрезок трубы 18 сформирован с по существу постоянной толщиной стенки, и в результате как его внутренняя поверхность, определяющая внутреннюю камеру 11, так и его внешняя поверхность, определяющая внешнюю камеру 9, имеют выемки.Зубцы 19 расположены кольцевыми и расположены близко друг к другу по окружности рекуператора 8 (фиг. 3). Каждый из зубцов 19 является полым и имеет две наклонные в радиальном направлении боковые поверхности 24а, 24b, соединенные вместе осевым гребнем 23. В осевом направлении зуб 19 ограничен наклонными треугольными гранями.

Между зубьями 19 предусмотрены углубления 26, которые по своей форме соответствуют зубу 19, но проходят радиально внутрь и, таким образом, в определенной степени представляют собой отрицательную копию зуба 19.

Длина l зубца 19 (его максимальная протяженность в осевом направлении) зависит от толщины стенки S; она находится в диапазоне от 4 до 40 толщин стенки S сегмента 18 трубы. Высота зубца, которая представляет собой разницу между наименьшим внутренним диаметром сегмента 18 трубы и наибольшим внешним диаметром этого сегмента 18 зуба, находится в диапазоне от 0,8 до 4-кратной толщины стенки S. Угол боковой поверхности 24 относительно радиала составляет 37,5 °. и 62,5.степень ..

Зубья 19 последовательных осевых положений смещены друг относительно друга в окружном направлении. Смещение составляет половину ширины зуба, так что зубцы следующих друг за другом колец зубцов обращены к соответствующему зазору.

Рекуператор 8 изготовлен методом шликерного литья. Размеры, указанные для рекуператора и отрезка трубы 18, обеспечивают высокую технологичность изготовления и хорошую теплопередачу со стороны рекуператора 8. В способе скользящего литья текучая керамическая композиция помещается в подходящую полую форму.После частичного удаления воды формованная заготовка вынимается из формы, сушится и обжигается.

ОПЕРАЦИЯ

Во время работы воздух для горения поступает в камеру 21 сгорания через соединение 13 и через внутреннюю камеру 11. При этом воздух для горения нагревается за счет контакта с горячим рекуператором. Топливо, подаваемое через топливную трубку 16, горит вместе с нагретым воздухом для горения в камере 21 сгорания. Образующиеся горячие или горящие газы выходят из отверстия 22 и нагревают направляющую трубку для отработавших газов или радиаторную трубку 3.Газ для сгорания проходит через внешнюю камеру 9 к патрубку 14 для выхлопного газа; проходя мимо рекуператора 8, они нагревают рекуператор снаружи.

Сегмент 18 трубы, снабженный зубьями 19, действует как теплообменник для передачи тепла от выхлопного газа входящему воздуху для горения. Площадь поверхности, доступная для теплообмена, заметно увеличивается по сравнению с трубкой с гладкой стенкой за счет зубцов 19 и углублений 26, которые по отношению к внутренней камере 11 также действуют как зубцы.Кроме того, поступающий воздух для горения хорошо перемешивается и в целом хорошо нагревается, поскольку он проходит мимо зубцов 19 и углублений 26. Поток нарушается взаимно смещенными зубцами 19 и углублениями 21 таким образом, что вызывает интенсивный тепловой контакт между соответствующий газ и отрезок трубы 18 рекуператора 8. Выхлопные газы, протекающие снаружи рекуператора 8, также подвергаются интенсивному тепловому контакту с рекуператором 8 и тщательно перемешиваются за счет зубцов 19 и углублений 26. .Достигаемый таким образом теплообмен между горячими газами сгорания и холодным воздухом для горения, переносимым противотоком к ним, очень хорош и сопоставим со стальной трубой рекуператора.

Керамический рекуператор, изготовленный методом скользящего литья, снабжен в области теплообменника множеством зубцов, проходящих радиально внутрь и наружу. На рекуператоре с полым цилиндром зубья расположены группами в виде колец; каждый зубец одного кольца смещен относительно зубьев соседнего кольца.В качестве альтернативы можно расположить зубья по одно- или многозаходной винтовой линии.

Yflow® Coaxial CoFlowing Tech.

Yflow® специализируется на технике CoFlowing (Coaxial Flowing) благодаря сотрудничеству с Лабораторией мягких конденсированных сред (Школа физики, Технологический институт Джорджии, США), а также разработке проектов частного консорциума, в которых капсулы в диапазоне 1 -50 микрон были желательны.

CoFlowing заключается в использовании сопротивления движущейся жидкости по мениску от другой жидкости, которая не смешивается с сопротивлением и нагнетается через капиллярную трубку.В зависимости от условий (свойства жидкости, геометрия трубок и т. Д.) Могут быть получены монодисперсные микросферы, микрокапсулы или микроволокна, диаметры отверстий значительно меньшие, чем у вводимой жидкости.

На рисунке показано, как внешняя жидкость перетекает во внутреннюю, которая распадается на микрокапли.

Когда внутренняя и внешняя скорости потока низкие для обеих жидкостей, система капель образуется как раз на конце инжекционной трубки (капли обычно образуются периодически).

Совместное обтекание в капельном режиме.

Однако при более высоком потоке жидкости снаружи внутренняя жидкость больше растягивается в длинные нити или струи жидкости ( струйный режим ), которые из-за варикозной нестабильности распадаются на капли. В режиме струйной обработки , , , , можно выделить два режима: режим сужения , , в котором диаметр нити уменьшается в осевом направлении, и режим расширения , , в котором диаметр нити увеличивается в осевом направлении. Сужающиеся струи образуются, когда силы вязкости, действующие на поверхность струи из-за внешней струи, жидкости сопротивления, преодолевают силы удержания из-за поверхностного натяжения, где инерция внутренней жидкости незначительна. В этих ситуациях сужение струи происходит из-за того, что внутренняя скорость выше внешней. С другой стороны, расширяющиеся струи образуются, когда силы, обусловленные инерцией внутреннего потока, превышают удерживающие силы из-за поверхностного натяжения.Напротив, внутренняя жидкость течет быстрее, чем внешняя, что отвечает за медленное расширение ее струи.

Совместное обтекание в режиме струйной обработки: (а) сужение и (б) расширение.

Видео производительность CoFlowing Tech.

Включая еще один внешний коаксиальный канал, можно создавать волокнистые или сферические микрокапсулы в нанометрическом диапазоне. Этот метод называется Coaxial CoFlowing.

Изображение процесса микрокапсулирования с помощью Coaxial CoFlowing и Sketch of Coaxial CoFlowing.

Yflow® собрал глубокие ноу-хау, связанные с проектированием, оптимизацией, характеристикой и производством капель, пузырьков и волокон микронного диапазона с использованием Coaxial Co-Flowing.

Пример устройства Coaxial Co-Flowing, выполненного в Yflow с микрофоржой и съемником из стеклянных капилляров.

Видео производительность Coaxial CoFlowing Tech.

Другим подходом к производству капель, частиц и капсул в микронном диапазоне является ограниченное селективное извлечение, метод, разработанный в Yflow® S.D. который использует установку, очень похожую на Coaxial Co-Flowing. Он также использует Core Fluid, Shell Fluid и Focusing Liquid (перетаскивает и фокусирует капсулы) до конца наконечника.

Эскиз настройки выборочного вывода

Yflow предлагает своим клиентам доступ к этой технологии для фундаментальных или прикладных исследований, а также для интеграции ее в свои собственные лаборатории. Для этого мы используем новейшее оборудование, позволяющее производить микрофлюидные устройства.

— Съемник (растяжение капилляров до желаемого диаметра)

— Микрофорж (обрезка кончиков капилляров до нужного диаметра).

— Формы и шаблоны негативов для изготовления печатных плат в PDMS.

— Смеситель для приготовления раствора ПДМС.

Детали стеклянных наконечников капилляров, полученные в Yflow Lab.

Подробнее о микрофлюидике:

— К. Н. Баруд, Ф. Галлер и Р. Дагла. Динамика микрофлюидных капель. Лабораторный чип . 10: 2032-2045, 2010.

— Э. Кастро-Эрнандес, В. Гундабала, А. Фернандес-Ньевес, Х.М. Гордилло. Масштабирование размера капли в экспериментах с потоком. Новый физический журнал . 11, 2009.

— Гундабала, В. и Виланова, Н. и Фернандес-Ньевес, А. Вольт-амперная характеристика процессов электрораспыления в микрофлюидике. Письма о физических проверках . 105 (15), 2010.

— Виланова Н. и Гундабала В. и Фернандес-Ньевес, А. Контроль размера капли при электрическом потоке. Письма по прикладной физике . 99 (2), 2011.

— Утада, А.С. и Фернандес-Ньевес, А.и Стоун, Х.А. и Вайц, Д.А. Переходы от капельного к струйному течению в сопутствующих потоках жидкости. Письма о физических проверках . 99 (9), 2007.