Теплообменники с подвижным слоем (известные как MBHE) широко используются в промышленности в приложениях, включающих рекуперацию тепла (обеспечивающую большую объемную площадь теплопередачи) и фильтрацию (позволяющую избежать общих проблем при работе с неподвижным слоем или керамических фильтров, таких как увеличение падения давления во время работы). [1]
Строительство
MBHE - это косвенный теплообменник с гравитационным приводом, использующий мелкозернистый сыпучий материал. Среда движется по теплопередающим поверхностям, которые могут быть трубками, пластинами или панелями. Преимущества MBHE заключаются в небольшом количестве внешнего оборудования, компактной конструкции, низких затратах на техническое обслуживание и низких затратах на строительство. [2]
Теплообменник с подвижным слоем может состоять из нескольких модулей теплообменников, расположенных один над другим. Продукт покидает теплообменник через разгрузочное дно и воронку. При необходимости воронка может быть укомплектована сборным шнековым конвейером. Это не влияет на движущуюся кровать. Защитный экран в форме крыши может быть установлен над модулями теплообменника для защиты от агломератов и примесей, которые не могут безопасно проходить через пакеты труб. Для предотвращения износа защитного экрана могут быть установлены перегородки. Со стороны воды / пара концы пакетов теплообменников (концы трубок охлаждающей воды) снабжены реверсивными камерами и герметизированы съемными концевыми пластинами.
Со стороны продукта наружные трубы пакетов теплообменников снабжены полосами из стального листа по бокам. Их запатентованная конструкция удерживает продукт внутри теплообменника, при этом боковые стенки не препятствуют доступу внутрь и не мешают перемещению продукта. Кроме того, могут быть установлены двери (для защиты окружающей среды и качества продукции). [3]
Приложения
Теплообменники с подвижным слоем могут использоваться для охлаждения или нагревания всех сыпучих сыпучих материалов, которые соответствуют требованиям устройства в отношении размера зерен и угла естественного откоса. Теплообменники часто можно найти после вращающихся печей и сушилок для охлаждения, например, минералов (кварцевый песок, илментит и т. Д.) Или химических продуктов (удобрения, сода и т. Д.). Температура на входе продуктов может достигать 1200 ° C.
Недавний интерес к вариантам хранения возобновляемой энергии привел к интересу к MBHE для передачи и хранения энергии. Были предложены системы аккумулирования тепловой энергии (TES), использующие дешевый песок. [4]
Было проведено исследование использования фильтра-теплообменника с подвижным слоем (MHEF) для удаления мелких частиц пыли из газов. Было исследовано влияние ряда переменных, включая скорость газа, скорость твердого тела, температуру газа и размер пыли. Было обнаружено, что эффективность сбора снижается с увеличением температуры; общая эффективность сбора сильно уменьшается при увеличении скорости твердого тела. Была разработана устойчивая численная модель фильтрации и теплообмена, которая предсказывает двумерный переходный отклик как твердой, так и жидкой фаз. Численная модель включает изменение паросодержания, скорости и коэффициента переноса из-за комбинированных процессов фильтрации и теплообмена. [5]
Технические соображения
Теплообменники с подвижным слоем имеют относительно компактную конструкцию. По принципу работы им нужна только небольшая база. Однако в зависимости от области применения они могут быть относительно высокими. Из-за того, что у них всего несколько движущихся частей, они имеют низкие требования к электричеству и не требуют особого обслуживания. Проблем с шумом или запылением окружающей среды не возникает.
Материалы в виде твердых частиц являются многообещающими теплоносителями и теплоносителями для высокотемпературных приложений, таких как промышленные процессы, традиционные электростанции или концентрирующая солнечная энергия (CSP). Характеристики потока сыпучего материала не только влияют на конструкцию теплообменника, но также влияют на тепловые характеристики, поскольку время контакта на стенках сильно зависит от текучести частиц. Возникновение истирания приводит к ухудшению картины течения, поскольку средний размер зерна и объемная пористость уменьшаются по мере расширения гранулометрического состава. Это существенно влияет на конструктивные соображения. [6] .
Смотрите также
Рекомендации
- ^ А. Сориа-Вердуго *, Дж. А. Альмендрос-Ибаньес, У. Руис-Ривас, Д. Сантана. "Междисциплинарные явления переноса V, предварительные слушания ITP-07-701 Протоколы ITP2007" Междисциплинарные явления переноса V: жидкостные, тепловые, биологические, материалы и космические науки 14-19 октября 2007 г., Банско, Болгария ITP-07-70 ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКСПЕРТИЗЫ В СТАДИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КРОВЕЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК » . Летопись Нью-Йоркской академии наук . 1161 (1): 584–600. DOI : 10.1111 / j.1749-6632.2009.04091.x . ЛВП : 10016/1222 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Баумана (2014). "Теплообменники с подвижным слоем для использования с накоплением тепла в концентрирующих солнечных установках: многофазная модель". Теплообменная техника . 35 (3): 224–231. DOI : 10.1080 / 01457632.2013.825154 .
- ^ «Теплообменники с подвижным слоем» . Гренцебах . Проверено 15 октября 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Мэтью Голоб; Шелдон Джетер; Деннис Садовски. «КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И ПЕСКОМ» (PDF) . Технологический институт Джорджии. Архивировано из оригинального (PDF) 16 октября 2013 года . Проверено 16 октября 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ В. Энрикес; А. Масиас-Мачин (1997). «Фильтрация горячего газа с использованием теплообменника-фильтра с подвижным слоем (MHEF)». Химическая инженерия и переработка: интенсификация процессов . 36 (5): 353–361. DOI : 10.1016 / S0255-2701 (97) 00017-2 . hdl : 10553/76690 .
- ^ Торстен Бауманн; Стефан Зунфт. «Свойства сыпучих материалов для использования в качестве теплоносителя для теплообменника с подвижным слоем в приложениях CSP» (PDF) . Институт технической термодинамики . Проверено 16 октября 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )