Теплообменник с подвижным слоем

Теплообменники с подвижным слоем (известные как MBHE) широко используются в промышленности в приложениях, связанных с рекуперацией тепла (обеспечивая большую объемную площадь передачи) и фильтрацией (что позволяет избежать типичных эксплуатационных проблем в фильтрах с неподвижным слоем или керамических фильтрах, таких как увеличение перепада давления во время работы). ^[1]

Строительство

MBHE представляет собой теплообменник косвенного действия с гравитационным приводом, в котором используется мелкозернистый сыпучий материал. Среда движется вдоль поверхностей теплопередачи, которыми могут быть трубы, пластины или панели. 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 теплообменника, расположенных один над другим. Продукт выходит из теплообменника через разгрузочное дно и воронку. При необходимости воронка может быть оснащена сборным шнековым конвейером. Это не влияет на движущуюся кровать. Над модулями теплообменника может быть установлен защитный экран в форме крыши для защиты от агломератов и примесей, которые не могут безопасно пройти через пакеты труб. Для предотвращения износа защитного экрана могут быть установлены перегородки. Со стороны воды/пара концы теплообменных пакетов (концы трубок охлаждающей воды) снабжены реверсивными камерами и уплотнены съемными торцевыми пластинами.

Со стороны продукта внешние трубы пакетов теплообменников оснащены по бокам стальными пластинчатыми полосами. Запатентованная конструкция удерживает продукт внутри теплообменника, при этом боковые стенки не препятствуют доступу внутрь и не мешают движению продукта. Кроме того, возможна установка дверей (для защиты окружающей среды и качества продукции). ^[3]

Приложения

Теплообменники с подвижным слоем могут использоваться для охлаждения или нагрева всех сыпучих сыпучих материалов, соответствующих требованиям аппарата по размеру зерен и углу естественного откоса. Теплообменники часто можно найти после вращающихся печей и сушилок для охлаждения, например, минеральных (кварцевый песок, ильментит 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 хранения тепловой энергии (TES), использующие дешевый песок. ^[4]

Проведено исследование по использованию теплообменника-фильтра с подвижным слоем (MHEF) для удаления мелких частиц пыли из газов. Было исследовано влияние ряда переменных, включая скорости газа, скорости твердого тела, температуру газа и размеры пыли. Было обнаружено, что эффективность сбора снижается с повышением температуры; Общая эффективность сбора сильно снижается с увеличением скорости твердого тела. Была разработана устойчивая численная модель фильтрации и теплообмена, которая предсказывает двумерный переходный процесс как твердой, так и жидкой фаз. Численная модель учитывает изменение газосодержания, скоростей и коэффициента переноса вследствие совмещения процессов фильтрации и теплообмена. ^[5]

Технические соображения

Теплообменники с подвижным слоем имеют относительно компактную конструкцию. Из-за принципа работы им нужна лишь небольшая база. Однако, в зависимости от их применения, они могут строиться относительно высоко. Поскольку в них имеется всего лишь несколько движущихся частей, они имеют низкие требования к электропитанию и не требуют особого обслуживания. Проблем с шумом или пыльным загрязнением помещений не возникает.

Твердые материалы являются многообещающим средством хранения тепла и теплопередачи для высокотемпературных применений, таких как промышленные процессы, традиционные электростанции или концентрирующая солнечная энергия (CSP).Текучее поведение сыпучего материала влияет не только на конструкцию теплообменника, но и на тепловое поведение, поскольку время контакта на стенках сильно зависит от сыпучести частиц. Возникновение истирания приводит к ухудшению картины течения, поскольку средний размер зерен и объемная пористость уменьшаются по мере расширения гранулометрического состава. Это оказывает существенное влияние на конструктивные решения. ^[6] .

См. также

Ссылки

^ А. Сориа-Вердуго*, Х.А. Альмендрос-Ибаньес, У. Руис-Ривас, Д. Сантана (2009). «Междисциплинарные явления переноса V, предварительные материалы ITP-07-701 Труды ITP2007Междисциплинарные явления переноса V: гидродинамические, термические, биологические, материаловедение и космические науки, 14-19 октября 2007 г., Банско, Болгария ITP-07-70 ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКСЕРГИИ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ ДВИЖЕНИИ ТЕПЛООБМЕННИК СЛОЯ» . Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1161 (1): 584–600. дои : 10.1111/j.1749-6632.2009.04091.x . hdl : 10016/1222 . ПМИД 19426351 . S2CID 205931225 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Бауманн (2014). «Теплообменники с подвижным слоем для хранения тепла на концентрирующих солнечных электростанциях: многофазная модель». Техника теплопередачи . 35 (3): 224–231. Бибкод : 2014HTrEn..35..224B . дои : 10.1080/01457632.2013.825154 . S2CID 122278113 .
^ «Теплообменники с подвижным слоем» . Гренцебах . Проверено 15 октября 2013 г.
^ Мэтью Голоб; Шелдон Джетер; Деннис Садовский. «КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И ПЕСКОМ» (PDF) . Технологический институт Джорджии. Архивировано из оригинала (PDF) 16 октября 2013 года . Проверено 16 октября 2013 г.
^ 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. дои : 10.1016/S0255-2701(97)00017-2 . hdl : 10553/76690 .
^ Торстен Бауманн; Стефан Цунфт. «Свойства гранулированных материалов для использования в качестве теплоносителя для теплообменника с подвижным слоем в приложениях CSP» (PDF) . Институт технической термодинамики . Проверено 16 октября 2013 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Патент: WO9817959 (А1) — 30 апреля 1998 г.

[1] А. Сориа-Вердуго*, Х.А. Альмендрос-Ибаньес, У. Руис-Ривас, Д. Сантана (2009). «Междисциплинарные явления переноса V, предварительные материалы ITP-07-701 Труды ITP2007Междисциплинарные явления переноса V: гидродинамические, термические, биологические, материаловедение и космические науки, 14-19 октября 2007 г., Банско, Болгария ITP-07-70 ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКСЕРГИИ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ ДВИЖЕНИИ ТЕПЛООБМЕННИК СЛОЯ» . Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1161 (1): 584–600. дои : 10.1111/j.1749-6632.2009.04091.x . hdl : 10016/1222 . ПМИД 19426351 . S2CID 205931225 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[2] Бауманн (2014). «Теплообменники с подвижным слоем для хранения тепла на концентрирующих солнечных электростанциях: многофазная модель». Техника теплопередачи . 35 (3): 224–231. Бибкод : 2014HTrEn..35..224B . дои : 10.1080/01457632.2013.825154 . S2CID 122278113 .

[3] «Теплообменники с подвижным слоем» . Гренцебах . Проверено 15 октября 2013 г.

[4] Мэтью Голоб; Шелдон Джетер; Деннис Садовский. «КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И ПЕСКОМ» (PDF) . Технологический институт Джорджии. Архивировано из оригинала (PDF) 16 октября 2013 года . Проверено 16 октября 2013 г.

[5] 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. дои : 10.1016/S0255-2701(97)00017-2 . hdl : 10553/76690 .

[6] Торстен Бауманн; Стефан Цунфт. «Свойства гранулированных материалов для использования в качестве теплоносителя для теплообменника с подвижным слоем в приложениях CSP» (PDF) . Институт технической термодинамики . Проверено 16 октября 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]