Теплообменники, подбор теплообменников

Рекуперация – что это такое

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.

Применение рекуперации

Возможность возвращение уже затраченной энергии позволяет экономить электричество. Если скорость вращения ротора двигателя выше необходимой, то лишняя энергия может быть направлена на генератор, подзаряжающий батареи.

Данная технология актуальна при использовании ее в городском транспорте, так как машинисту приходится часто тормозить.

Рекуперация в электромобилях и электровелосипедах

Особенность малого транспорта заключается в том, что большую часть времени, чаще при движении по городу, он не достигает высоких скоростей.

Поэтому влияние рекуперации, которая напрямую зависит от количества кинетической энергии, крайне мало. Также это относится и к езде по пересеченной местности.

В поездах

По-другому дело обстоит на железной дороге, когда отсутствуют частые остановки и торможения.

Благодаря тому, что состав может разогнаться до высокой скорости и выделить под тормозной путь большой отрезок рельсового полотна, тяговые двигатели успевают преобразовывать достаточное количество энергии.

В метро

Самый большой процент сохраняемой энергии приходится на поезда метрополитена. Постоянный равномерный разгон и торможение позволяют направлять полученное при помощи рекуперации электричество в сеть.

Так как по системе метро циркулирует большое количество составов, общая сеть делает эту энергию доступной для тех, кто начинает движение.

Автобусы

Они используют данную систему для торможения до скорости в 2 км/ч. Так как влияние рекуперации напрямую зависит от скорости движения, на медленных скоростях она малоэффективна.

Для полной остановки применяются механические системы торможения.

Недостатки

Основным недостатком рекуперации является то, что только часть энергии может быть сохранена. Остальная энергия переходит в тепловую или деформационную. Из-за этого, транспорт получает слишком малый импульс для торможения и должен использовать дополнительные устройства для полной остановки.

При помощи рекуперации, полезная энергия может быть получена, только если она была затрачена ранее. Без накопленного электричества, транспорт не может использовать его в стационарном состоянии.

Поэтому способ сохранения энергии при помощи рекуперации не может быть применен для неподвижного транспорта. Поэтому для устойчивости техники, стоящей на откосе, необходимо использовать механическая тормозная система.

Как работает

На технике, использующей старые модели аккумуляторов, при торможении двигателем, система рекуперации включается автоматически. Ротор двигателя, под воздействием электромагнитного поля, начинает терять кинетическую энергию, которая вызывает движение тока в обмотке статора.

Данный способ был усовершенствован после появления ШИМ-контроллера. Он позволяет накапливать постоянный и переменный ток. Поэтому он применяется в современных автомобилях.

Торможение асинхронных двигателей

Система торможения в них основана на:

  • Рекуперации.
  • Противовключении.
  • Динамическом торможении.

Рекуперация

Её применение возможно, когда:

  • Изменяется частота вращения ротора. При этом он движется с большей скоростью, чем требуется, и лишняя энергия преобразуется, при помощи генератора, в тормозное усилие.
  • При помощи переключения обмоток снижается передача, что также делает скорость ротора выше необходимой.
  • Силовой пуск. Для его применения в технике должен быть установлен фазный ротор. В нем необходимая скорость ротора зависит от резистора, включенного в обмотку ротора. При помощи реостата сопротивление может быть уменьшено или увеличено.

Противовключение и динамическое торможение

Принцип противовключения основан на изменении полярности подключаемого напряжения, в результате которого сила, вращающая ротор, изменяет направление на противоположное.

Динамическое торможение заключается в следующем: к обмотке статора подводится заданное напряжение, оно создает в обмотке статора магнитное поле, которое начинает тормозить ротор, при достижении определенной скорости.

Таким образом, сохраняется постоянная частота вращения, а излишки энергии направляются на аккумуляционные батареи.

В данном случае, асинхронный двигатель может выполнять полезную работу, затрачиваемую на вращение ротора, а также выступать в роли генератора. Данный метод особенно эффективен, когда система получает энергию от сгорающего топлива.

Читайте также:  Двигатель GA15DE характеристики, ремонт, тюнинг, конструкция, особенности

Недорекуперация это

  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • 2012
  • 2011
  • 2010
  • 2009
  • 2008
  • Freecooling
  • Green ЦОД
  • АУГПТ
  • Дата-Центры
  • ДГУ
  • ИБП
  • Каналы доступа
  • Мобильные ЦОД
  • Модульные ЦОД
  • Охлаждение
  • Сертификация
  • Сеть и СКС
  • Стандарты
  • Эксплуатация
  • Эл.питание
  • E-правительство
  • Hack attack
  • Аварии
  • Бизнес и власть
  • Вакансии
  • Вендоры
  • Дайджест ЦОД
  • Инвесторам
  • Интеграторы
  • Катаклизмы
  • Клиентам ЦОД
  • Сlouding
  • Сервера
  • Ужастики
  • Юмор
  • Москва
  • С.Петербург
  • Новосибирск
  • Екатеринбург
  • Красноярск
  • Пермь
  • Казань
  • Самара
  • Тольятти
  • Хабаровск
  • Владивосток
  • Ярославль
  • Зарубежные ЦОД
  • Другие города

APC запускает систему модульного охлаждения ЦОД

Компания APC выпустила готовое решение охлаждения ЦОД с использованием наружного воздуха.

Энергетики компании APC выпустили собираемую на заводе систему охлаждения для ЦОД, которая, по возможности, максимально использует температуру окружающего воздуха, а по необходимости подключает другие методы.

Система EcoBreeze комбинирует недавние достижения в области охлаждения ЦОД, включая испарительное охлаждение и использование температуры наружного воздуха, объединенные для того, чтобы создать готовый модуль охлаждения, который может быть помещен рядом с новыми и существующими дата-центрами.

Прощайте, фальшполы

Новая система предназначена для замены существующих систем охлаждения и упрощения зданий ЦОД. “Мы рекомендуем не применение фальшполов в ЦОД, а использование настенной раздачи воздуха”, сказал Джон Бин, директор отдела ИТ-стоек и систем охлаждения в APC.

Охлаждение наружным воздухом посредством экономайзеров и минимайзеров утверждено строительными нормами американской ассоциации ASHRAE. Это решение вызвало споры среди владельцев ЦОД, таких как Google, которые хотят иметь свободу выбора системы охлаждения.

Однако, несмотря на невозможность круглогодичного использования, применение наружного воздуха позволяет снизить потребляемую энергию по сравнению с обычными прецизионными кондиционерами, используемыми в ЦОД.

До сих пор экономайзеры устанавливались в обычном порядке (по умолчанию), сказал Бин, который утверждает, что EcoBreeze будет первой предварительно собранной версией системы, отводящей вплоть до 400 кВт тепла в стандартном 40-футовом контейнере, который может быть размещен вне дата-центра и подключен к нему через стену.

“Многие продают экономайзеры, собранные на основе компонент сторонних производителей”, сказал Боб. “У нас есть единое, заводского изготовления изделие”.

Воздушное охлаждение посредством замкнутого контура

Система EcoBreeze не допускает наружный воздух в помещении ЦОД, а разделяет потоки наружного и внутреннего воздуха. Воздух, охлаждающий ИТ-оборудование, находится в замкнутом контуре, который в теплообменном аппарате охлаждается наружным воздухом, тем самым достигается изоляция ЦОД от загрязнений внешней среды. “Если вы «убьете» 0.2% серверов наружным воздухом, то потеряете все накопленные энергосбережения”, сказал Боб. “Разве некоторый выигрыш в PUE оправдывает этот риск?”

В теплообменнике возможно использование воды с целью увлажнения наружного воздуха до достижения температуры «мокрого» термометра и увеличения перепада температур без включения холодильного контура.

EcoBreeze включает в себя циркулирующую воду и убивает все микробы, используя электромагнитные волны (вибрации, пульсации), чтобы избежать загрязнений и опасности для здоровья. Так как система циркуляции воды делает систему охлаждения более опасной, то в EcoBreeze циркуляция автоматически выключается при достаточно низких наружных температурах, сказал Бин.

“В «сухом» режиме система опорожняется и работает только теплообменник”, сказал Бин. Продолжая экономить потребляемую энергию, тем самым устраняется какой-либо риск замерзания системы в морозный день.

Несмотря на то, что данное решение заточено под американские стандарты ASHRAE, EcoBreeze будет иметь хороший спрос в Европе, предполагает Бин. “Мы отмечаем более прогрессивные взгляды в Европе”, сказал он, добавив, что европейский климат позволяет в большем объеме использовать режим охлаждения наружным воздухом.

Система недоступна до первого квартала 2011 года и будет “сопоставима с существующей системой” по стоимости за 1кВт холода, сказал Боб.

Факторы, определяющие выбор теплообменников

Теплообменники характеризуются рядом показателей: особенностями конструкции, габаритами, массой, удобством обслуживания, условиями теплообмена, к. п. д., гидродинамическим совершенством, долговечностью, эстетикой, тепловой производительностью, температурными условиями процесса, физико-химическими свойствами теплоносителей, стабильностью процесса и др.

Читайте также:  Маркировка абразивных кругов расшифровка, размеры

Конструктивные показатели

Выбор оптимальной конструкции теплообменника является задачей, разрешаемой технико-экономическим сравнением нескольких типоразмеров аппаратов применительно к заданным условиям или на основании критерия оптимизации.

На поверхность теплообмена и на относящуюся к ней долю капитальных затрат, а также на стоимость эксплуатации влияет недорекуперация теплоты. Чем меньше величина недорекуперации теплоты, т.е. чем меньше разность температур греющего теплоносителя на входе и нагреваемого теплоносителя на выходе при противотоке, тем больше поверхность теплообмена, тем выше стоимость аппарата, но тем меньше эксплуатационные расходы. Конечно, должен быть определенный оптимум увеличения капитальных и снижения эксплуатационных расходов, который можно определить графически. Известно также, что с увеличением числа и длины труб в пучке и уменьшением диаметра труб снижается относительная стоимость одного квадратного метра поверхности кожухотрубчатого теплообменника, так как при этом снижается общая затрата металла на аппарат в расчете на единицу поверхности теплообмена. Зависимость относительной стоимости теплообменника (на 1 м2) от общей поверхности теплообмена, диаметра и длины труб показана на графике:

Зависимость относительной стоимости теплообменника от общей поверхности, диаметра и длины труб. К – относительная стоимость 1 м2 поверхности нагрева; F, d, l – соответственно поверхность, диаметр и длина труб.

Следует иметь в виду, что с увеличением числа труб увеличивается вероятность нарушения плотности их крепления в трубной решетке, а с применением труб малого диаметра увеличивается их засоряемость и усложняется чистка.

При выборе типа теплообменника можно руководствоваться следующими рекомендациями.

1. При обмене теплотой двух жидкостей или двух газов целесообразно выбрать секционные (элементные) теплообменники; если из-за большой поверхности теплообменника конструкция получается громоздкой, можно принять к установке многоходовой кожухотрубчатый теплообменник.

2. При подогреве жидкости паром рекомендуются многоходовые по трубному пространству кожухотрубчатые аппараты с подачей пара в межтрубное пространство.

3. Для химически агрессивных сред и при небольших тепловых производительностях экономически целесообразны рубашечные, оросительные и погружные теплообменники.

4. Если условия теплообмена по обе стороны теплопередающей поверхности резко различны (газ и жидкость), должны быть рекомендованы трубчатые ребристые или плавниковые теплообменники.

5. Для передвижных и транспортных тепловых установок, авиационных двигателей и криогенных систем, где при высокой эффективности процесса необходимы компактность и малая масса, находят широкое применение пластинчатые ребристые и штампованные теплообменники.

6. Во всех случаях необходимо стремиться выбирать наиболее простые по конструкции и наиболее дешевые по материалам теплообменники. К усложненным аппаратам (с плавающей камерой, с сильфонным компенсатором, спиральным), а также с латунными или медными трубами следует прибегать лишь в случае обоснованной необходимости.

Такие требования к рекуперативным теплообменным аппаратам, как технологичность изготовления, эффективность достижения благоприятных тепловых и гидравлических режимов, эксплуатационные качества, компактность и металлоемкость приближенно оценены для некоторых типов рекуперативных теплообменных аппаратов в таблице:

Сравнительные конструктивные характеристики рекуперативных теплообменников

Показатели качества

Показатели качества служат для оценки эксплуатационных достоинств агрегата, главные из них: технический уровень, надежность и долговечность, конструктивно-эстетическая и эргономическая характеристики агрегата.

А. Технический уровень. Различают абсолютный, относительный и перспективный технические уровни.

Абсолютный технический уровень изделия характеризуется его эксплуатационными показателями. Число их должно быть минимальным. Во избежание множественности и нечеткости в оценке абсолютного уровня необходимо ограничиваться только важнейшими из них — производительностью, к. п. д., непрерывностью процесса, степенью автоматизации.

Относительный технический уровень характеризует степень совершенства изделия при сопоставлении (по соответствующим показателям) абсолютного технического уровня его с уровнем лучших современных мировых — отечественных и зарубежных — образцов и моделей аналогичного назначения.

Перспективный технический уровень определяет намечаемые и планируемые тенденции в развитии данной отрасли в виде совокупности ее перспективных показателей.

Б. Долговечность и надежность. Эти показатели являются наиболее важными из показателей качества.

Долговечность — свойство агрегата сохранять работоспособность с возможно меньшими перерывами для технического обслуживания и ремонтов до разрушения или до другого предельного состояния. Основными количественными показателями долговечности являются технический ресурс и срок службы.

Технический ресурс — суммарная наработка агрегата за период эксплуатации.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации агрегата до разрушения или до другого предельного состояния (например, до первого капитального ремонта). Срок службы лимитируется физическим и моральным износом агрегата.

Читайте также:  Вариатор на Mitsubishi Outlander плюсы и минусы, отзывы Яндекс Дзен; Ремонт мото, авто и заказ зап

Надежность — свойство агрегата, определяемое безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью агрегата. Количественные показатели надежности: наработка, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности.

Наработка — продолжительность или объем работы агрегата,
измеряемые числом циклов, количеством изготовленной продукции или другими единицами.

Вероятность безотказной работы — вероятность того, что при определенных режимах и условиях эксплуатации в пределах заданной продолжительности работы не возникает отказа. Коэффициент готовности — отношение наработки агрегата в единицах времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени, затраченного на отыскание и устранение отказов в тот же период эксплуатации.

В. Эргономика и техническая эстетика. Создание современных теплообменных аппаратов, отвечающих лучшим образцам и мировым стандартам по качеству, удобству обслуживания и внешнему виду. Проектирование промышленного теплообменного аппарата должно базироваться на технических условиях и наряду с этим — на требованиях, выдвигаемых новыми научными дисциплинами — эргономикой и технической эстетикой.

Эргономика — научная дисциплина, изучающая функциональные возможности человека в трудовых процессах с целью создания для него совершенных орудий и оптимальных условий труда.
Техническая эстетика — научная дисциплина, предметом которой является область деятельности художника-конструктора. Целью художественного конструирования является (в тесной связи с техническим конструированием) создание промышленных объектов, наиболее полно удовлетворяющих запросам обслуживающего персонала, максимально соответствующих условиям эксплуатации, имеющих высокие эстетические качества, гармонирующих с окружающей средой и обстановкой.

Красивый внешний вид соответствует, как правило, рациональной и экономичной конструкции. Внешний вид изделия в большой мере зависит от его окраски. Цвет — важнейший фактор, не только определяющий эстетический уровень производства, но и влияющий па утомляемость работника, производительность труда и качество продукции.

Экономические показатели

А. Теплогидродинамическое совершенство. Мощность, затрачиваемая на прокачку теплоносителей в теплообменнике, определяет в значительной степени коэффициент теплопередачи, т. е. общую теплопроизводительность аппарата. Поэтому важным показателем совершенства теплообменного аппарата является степень использования мощности на прокачку теплоносителя для обеспечения требуемого теплообмена.

Теплогидродинамическое совершенство аппарата можно характеризовать отношением двух видов энергии: теплоты Q, переданной через поверхность теплообмена, и работы N, затраченной на преодоление гидродинамического сопротивления и выраженной в тех же единицах для всех потоков. Таким образом, меру использования затраченной работы на передачу теплоты можно выразить отношением

Чем больше значение Е, тем при прочих равных условиях теплообменник или его поверхность теплообмена совершеннее с теплогидродинамической (энергетической) точки зрения. Энергетический коэффициент Е — величина безразмерная, поэтому числитель и знаменатель выражения E = Q/N можно относить к произвольной, но одной и той же единице, например к единице поверхности теплообмена (тепловой показатель), к единице массы поверхности теплообмена (массовый показатель) или к единице объема (объемный показатель). При сравнении аппаратов значение Е можно относить ко всей теплоте и ко всей затраченной работе либо к единице поверхности, массы или объема аппарата.

Анализ показывает, что при прочих равных условиях изменение скорости теплоносителя по-разному влияет на различные величины, характеризующие работу теплообменного аппарата: коэффициент теплопередачи изменяется пропорционально скорости (или расходу) в степени 0,6-0,8, гидродинамическое сопротивление —пропорционально скорости в степени 1,7-1,8, а мощность на прокачку теплоносителя — в степени 2,75.

С увеличением скорости теплоносителя мощность на его прокачку растет значительно быстрее, чем количество переданной теплоты, т. е. для определенного аппарата или определенной поверхности теплообмена значение энергетического коэффициента Е уменьшается с увеличением скорости теплоносителя. Поэтому абсолютное значение коэффициента Е не может служить мерой теплогидродинамического совершенства теплообменного аппарата, а полезно только при сопоставлении двух или нескольких аппаратов.

Б. Коэффициент полезного действия. Тепловым показателем совершенства теплообменника является коэффициент его полезного действия (к. п. д.):

где Q1 — максимально возможное количество теплоты, которое может быть передано от горячего теплоносителя холодному в данных условиях; Q2 — количество теплоты, переданное от горячего теплоносителя холодному, или теплота, затраченная на технологический процесс.

Максимально возможное количество теплоты, или располагаемая теплота, зависит от начальных температур и водяных эквивалентов теплоносителей.

Ссылка на основную публикацию
Телеграм бот по номеру авто — поиск сведений об владельце
Проверка авто по номеру двигателя в ГИБДД бесплатно Любой автомобиль определяется по номеру кузова и двигателя. На основании этой информации...
Таблетки Персен инструкция по применению, цена, отзывы врачей, состав и аналоги
Как применять персен форте инструкция по применению препарата, отзывы об успокоительных таблетках Пе Персен — это комбинированный медикамент растительного происхождения,...
Таблица вывода алкоголя из организма для водителя сколько времени нужно для отрезвления
Сколько держится алкоголь в крови и как выводится из организма В автомобильном мире существует проблема принятия алкогольных напитков. Автолюбители всех...
Телематический модуль StarLine M31 (Старлайн М31) с установкой в Доп-Центре, доступная цена, опытные
GSM модуль для Starline A91, доводчик стекол дооснащение дополнительными модулями Автосигнализация starline a91, разработанная и выпускаемая отечественным научно-производственным объединением СтарЛайн,...
Adblock detector