6.5.1 Рекуперативные теплообменники

В рекуперативных теплообменниках тепловой поток протекает по разграничивающим две среды поверхностям. Теплообменный энергопоток развивается под действием разницы темпера тур. Такой теплообмен в принципе стационарен и беспрерывен. Вследствие этого устройство рекуперативных теплообменников простое, и поэтому участвующие в теплообмене среды могут быть полностью изолированы друг от друга.

Определенный недостаток рекуперативных теплообменников - небольшая разница температур между средами, вследствие чего для обеспечения достаточного возврата тепла необходим теплообменник с большой площадью поверхности.

Поверхностные теплообменники по конструкции бывают пластинчатыми или из пучков труб. В качестве материалов для теплопередающих поверхностей используют алюминий, стекло, пластмассу и антикоррозийную сталь.

Большинство теплообменников перекрестно-поточные, хотя имеются также и чисто противоточные (рис. 53). В животноводческих помещениях применяются теплообменники как типа воздух-воздух, так и типа воздух-жидкость. Вследствие запыленности воздуха животноводческих помещений только те типы теплообменников имеют право на существование в животноводстве, очистка которых проста.

Рис.53. Схема перекрестно-поточного пластинчатого теплообменника

Пластинчатые теплообменники обычно применяют в жилых домах и приспосабливают к теплообменным средам воздух-воздух. Узел теплообменника монтируют в доме так, чтобы для очистки его свободно можно было вынуть. Такие теплообменники обычно монтируют как перекрестно-поточные механизмы. Вследствие простоты устройства и приемлемой эффективности возврата тепла (Ф = 0,25-0,45) их применение в животноводстве было бы выгодным, однако простое решение очистки их теплопередающих поверхностей пока решено только в фольго­вых теплообменниках.

Для фольговых теплообменников (рис.54) наиболее благоприятным может быть перекрестно-поточный теплообмен, однако при этом необходимо, чтобы на обеих поверхностях теплообменника было одинаковое давление. Это связано с тем, что фольга, натянутая на деревянный каркас, не выдерживает большого поверхностного давления. Поток воздуха вдоль обеих по­верхностей фольгового теплообменника заставляет вибрировать натянутую фольгу так, что попадающая на ее поверхность пыль не может прилипнуть и с потоком воздуха попадает в нижнюю часть устройства, где оседает. Если не обращать внимания на повышенные требования к используемой фольге, то это устройство простое и имеет высокую эффективность. Об использовании его в Венгрии у нас сведений нет.

Рис.54. Фольговый теплообменник

Одним из своеобразных типов пластинчатых теплообменников считаются вентилируемые ограждающие конструкции зданий. В животноводстве этими поверхностями могут быть стены или перекрытия. При устройстве вентилируемой стены или перекрытия ограждающая поверхность должна быть двухслойной. Воздух, подаваемый в животноводческое помещение, протекает по одному ходу, а удаляемый - по другому. С помощью вентилируемых ограждающих конструкций зданий можно не только возвратить часть удаляемого из помещения путем вентиляции тепла, но также уменьшить конвективный тепловой поток через стены. В животноводстве Венгрии этот метод, к сожалению, еще не применяется.

Теплообменники из пучков труб применяют при использовании сред воздух-воздух и воздух-жидкость. Первый тип теплообменников, который исследовался в животноводстве (Швейцария, 1950), был создан из стеклянных труб. Удаляемый из животноводческого помещения воздух протекал по наружной поверхности пучка труб, а приточный воздух - по внутренней (рис. 55). Загрязнения удаляемого из помещения воздуха откладываются на наружной поверхности труб, откуда их обычно смывают водой. Очистка производится автоматическим моющим устройством по определенной программе. Стеклянно-трубочные теплообменники (вследствие перекрестно-поточного теплообмена имеют высокую эффективность (Ф=0,4-0,7), но стоимость их довольно высока.

Рис. 55. Теплообменник из стеклянных труб

В пластмассовотрубочных теплообменниках теплообмен происходит с участием передающей среды, обычно воды, а в таких местностях, где необходимо считаться с морозами, морозостойкой жидкости. Эти системы обычно состоят из двух теплообменников (рис. 56), так как при теплопринимающих и теплоотдающих средах необходимо использовать по одному такому устройству. Пластмассовая трубка часто применяется в качестве теплообменника (рис. 57) и в зависимости от условий может даже представлять собой смонтированный в плоскости трубочный радиатор. У одного из теплообменников передающей средой является воздух, а у другого в зависимости от устройства может быть и жидкость. Иногда принимающая тепло сторона теплоприемника располагается в почве или навозе или исполь­зуется как солнечный коллектор. Пластмассовотрубочные теплообменники применяются и в различных типах тепловых насосов. Кроме пластмассово- и стеклянно-трубочных теплообменников для возврата тепла через передающие среды могут применяться и другие материалы, однако вследствие трудности очистки и агрессивности сред, участвующих в теплообмене, не все материалы пригодны для этих целей.

Рис. 56. Закрытый теплообменник из пластмассовых труб

Рис. 57. Абсорбер из пластмассовых труб

Специальными типами теплообменников являются тепловые трубки и тепловые сифоны, В них обмен тепловой энергией также происходит с участием передающих сред. Эти типы будут описаны ниже в специальной главе.