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 жилыхдомах 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.