Жидкостный рекуператор

Данные аппараты (рис.1) состоят из пучков труб, которые укреплены в трубных решетках, кожуха, крышек, камер, опор и патрубков.
Трубное и межтрубное пространства установки разъединены, кроме того они могут быть разделены на несколько ходов дополнительными перегородками.
Кожух теплообменного аппарата(4) фактически является стальной сварной трубой большого диаметра. Различие кожухов в основном заключается в способе крепления с трубной решеткой (3) и крышками.
При расчете толщины стенки кожуха теплообменника (не менее 4 мм) руководствуются рабочим давлением рабочей среды и диаметром.
Для крепления крышек или днища к кромкам привариваются фланцы, опоры (7 и 8) крепятся к наружной поверхности.
Трубки теплообмена (5) изготавливаются из прямых стальных бесшовных труб внутренним диаметром от 20 до 57 мм.
Для того, чтобы повысить эффективность теплообмена, необходимо увеличить скорость движения теплоносителя, что решается установкой перегородок (6) в межтрубном пространстве.
Пучок труб крепится к трубным решеткам сваркой и развальцовкой. К кожуху трубные решетки привариваются зажимаются болтами между фланцами или соединяются болтами только с фланцем свободной камеры.

Принцип работы теплообменника заключается в движении двух потоков различных сред, разделенными стенками трубок, между которыми происходит теплообмен в виду разности их температур.

Перед поставкой необходимо провести расчет кожухотрубного теплообменника, так как коэффициент теплопередачи зависит от устройства аппарата: наличия и количества перегородок в межтрубном пространстве, кроме того при высокой разности температур между теплоносителем и нагреваемой средой часто возникает необходимость предусмотреть установку сальниковых, сифоновых или линзовых компенсаторов. Все эти меры могут повысить эффективность кожухотрубного теплообменного устройств без внесения значительных изменений в его конструкцию.

Наступила зима, и я решил усовершенствовать систему вентиляции в моем загородном доме. До этого момента ее практически не было, все вентилирование осуществлялось за счет открывания окон, выбрасывания теплого отработанного воздуха и впускания холодного свежего с улицы. Я что-то слышал о системах рекуперации (recuperatio — обратное получение, возвращение), позволяющих не просто выбрасывать тепло вместе с воздухом, а использовать его для нагревания входящего свежего воздуха с заметной экономией энергии на отоплении. Подумав — а почему бы и нет, я решил попробовать сделать такую систему самостоятельно.

Теоретическая часть очень проста.

Рекуператор — это ящик со слоями фольги или чего то подобного, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга. По четным промежуткам между слоями из дома выходит теплый отработанный воздух, по нечетным заходит с улицы свежий холодный. Потоки идут навстречу друг другу, при этом теплый отработанный воздух из дома, проходя по промежуткам между фольгой, соприкасаясь через фольгу с холодным воздухом с улицы, постепенно отдает ему свое тепло и выходя из рекуператора остывает почти до температуры входящего. Входящий с улицы воздух, в свою очередь, поглотив тепло выходящего из дома воздуха, нагревается почти до температуры воздуха в помещении.

Расчетная экономия на отоплении входящего с улицы воздуха ожидалась в районе 1-2 квт, при объеме циркуляции через вентиляцию с рекуператором около 100-150м3/час, что делало проект теоретически рентабельным и окупаемым.

Подумав и порисовав

я приступил к закупкам материалов и изготовлению устройства.

Для создания слоев я использовал фольгу для утепления парилки в бане толщиной 50 мкм, для проставок между слоями — трехмиллиметровый линолеум, разрезанный на полоски шириной 10-15мм. Для склеивания и герметизации — обычный хороший силиконовый герметик под пистолет, для звуко- и гидроизоляции внутри рекуператора — пластиковые сэндвич панели, для внешней стенки ящика — фанеру 12мм, а в качестве вентиляторов — обычные канальные вентиляторы диаметром 125мм производительностью до 188м3/ч.

Процесс изготовления состоял из двух основных этапов — изготовления ящика с внутренним слоем из пластиковой сэндвич панели

и приклеивания слоев фольги с проставками на силиконовый герметик. На одно только приклеивание слоев фольги с их вырезанием ушло дня четыре, не меньше.

Слоев вышло 43 штуки, общая площадь фольги в рекуператоре около 17 м2.

Дальше идет монтаж ящика на стену в топочной и подключение его к системе вентиляции.

Запуск, измерение температур воздуха в помещении, на улице, на выходе из рекуператора в дом и на выходе рекуператора на улицу, а также дальнейший расчет КПД по формуле КПД=(t-t)/(t-t) показали очень неплохой КПД — около 80%, притом что для коммерческих рекуператоров нормальным является КПД в районе 65-80%.

В чем секрет? В огромной площади теплообмена и удачной конструкции. 17м2 фольги против 4-5м2 у магазинных рекуператоров. Призматическая форма теплообменника вместо 2-3 квадратных теплообменников позволяет более эффективно использовать площадь и объем внутри рекуператора. Расчеты тепловой «мощности» рекуператора показали около полутора киловатт экономии энергии на обогрев воздуха.

Видео процесса создания рекуператора:

Жидкостный теплообменник

Тип

Твёрдый блок

Действует ли
гравитация

Нет

Прозрачность

Нет

Светимость

?

Взрывоустойчивость Инструменты Возобновляемый

?

Складываемый

Да (64)

Воспламеняемый

?

Номер

dec: 23212 hex: E812 bin: 1110100012

Текстовый
идентификатор

Примечания
При разрушении блока киркой выпадает Основной корпус машины

Жидкостный теплообменник — генератор тепловой энергии (еТЭ) из модификации IndustrialCraft 2. Выделяет тепловую энергию за счёт охлаждения горячих жидкостей.

Получение

Жидкостный теплообменник должен быть демонтирован гаечным ключом или электроключом. При добыче киркой вместо теплообменника выпадает основной корпус машины. При добыче иным способом блок не выпадает.

Крафт

Ингредиенты Процесс

Стекло +
Универсальная жидкостная капсула +
Железная оболочка +
Теплопровод

Использование

Интерфейс жидкостного теплообменника: 1 — слоты для загрузки ёмкостей с горячей жидкостью; 2 — слоты, предназначенные для заполнения емкостей холодной жидкостью; 3 — слоты для улучшений; 4 — резервуар для горячей жидкости; 5 — резервуар для холодной жидкости; 6 — слоты для теплопроводов; 7 — показатель выработки тепловой энергии (в текущий момент / максимально возможное).

Жидкостный теплообменник работает за счёт охлаждения горячих жидкостей (лавы или горячего хладагента (последний выделяется при работе жидкостного ядерного реактора из обычного хладагента). Одно милливедро (1 мВ) жидкости выделяет 20 единиц тепловой энергии (еТЭ), а 1 ведро или универсальная жидкостная капсула (1000 мВ) — 20 000 еТЭ. Обычная лава охлаждается до базальтовой, а горячий хладагент — до обычного в отношении 1 к 1. Если тепло не принимается, то теплообменник не работает, что позволяет сэкономить горячую жидкость. Максимальная ёмкость резервуаров для горячей и холодной жидкостей — по 2 ведра (2000 мВ) каждая. Если резервуар для холодной жидкости заполняется полностью, то теплообменник перестаёт работать, поэтому рекомендуется периодически собирать жидкость или поместить достаточное количество капсул в соответствующий слот.

Для работы теплообменника необходимы теплопроводы. Их количество может варьироваться от 2 до 10 (с одним машина не сможет работать). Количество влияет на скорость выделения тепловой энергии. Каждые 2 теплопровода дают скорость тепловыделения в 20 еТЭ/т (400 еТЭ/с). Если количество теплопроводов нечётное, то один из них не учитывается, а результат округляется в сторону меньшего числа, кратного 20 (то есть, 5 теплопроводов дадут скорость тепловыделения в 40 еТЭ/т, а не 50 еТЭ/т). Максимальная скорость тепловыделения — 100 еТЭ/т. От скорости тепловыделения зависит скорость охлаждения жидкости: при минимальной скорости за 1 такт будет охлаждено 1 мВ жидкости, за 1 секунду — 20 мВ. При максимальной же скорости за такт будут охлаждены до 5 мВ жидкости, соответственно за секунду — до 100 милливёдер. Объём в 2 ведра горячей жидкости выделит 40 000 еТЭ с двумя теплопроводами за 100 секунд, а с десятью — за 20 секунд.

Эффективность

Соответствующим жидкостному теплообменнику генератором электрической энергии является геотермальный генератор, однако он выдаёт постоянное напряжение (20 еЭ/т) и работает исключительно за счёт лавы. Кроме того, он не выделяет побочных жидкостей (в данном случае — базальтовой лавы, источника строительного блока базальта), которые имеют свои применения.

Генератор Стирлинга может преобразовать тепловую энергию в электрическую напрямую в соотношении 2 еТЭ на 1 еЭ. При его использовании эффективность теплообменника и геотермального генератора будет примерно равна, но в случае с теплообменником можно регулировать скорость выделения энергии (4 теплопровода выдают 40 еТЭ/т, в этом случае генератор Стирлинга произведёт такое же напряжение, что и геотермальный генератор). Более эффективно применение теплообменника вместе с парогенератором или кинетическим генератором Стирлинга (выигрыш в плане эффективности составляет до 50 %), однако их сооружение и использование технологически сложнее, а затраты на них больше.

Из-за малой ёмкости резервуаров для горячих и холодных жидкостей рекомендуется создать большое количество универсальных жидкостных капсул как для подачи горячей жидкости, так и для сбора охлаждённой. (Эта же проблема имеется у кинетического генератора Стирлинга, поэтому использование его вместе с теплообменником только усугубит проблему.) В случае с жидкостными ядерными реакторами это не является проблемой, так как реакторный насос-порт при наличии улучшения «Выталкиватель жидкости» сам подаёт горячий хладагент, а теплообменник с помощью этого же улучшения может подавать охлаждённый хладагент обратно в реактор.

Рецепты

Ингредиенты Процесс Результат
Лава Базальтовая лава
Горячий хладагент Хладагент

История

До появления УЖК использовались более старые, одноразовые капсулы:

Ингредиенты Процесс

Стекло +
Капсула +
Железная оболочка +
Теплопровод

Интересные факты

  • Хотя для крафта жидкостного теплообменника нужен всего один железный слиток (для получения железных оболочек), при добыче киркой из него выпадает основной корпус машины, для создания которого нужны 8 слитков. Получается, что остальные компоненты для крафта теплообменника (стекло, УЖК, теплопровод), которые не состоят из железа, превращаются в эквивалент 7 железных слитков.
  • Горячая вода, несмотря на название, не может использоваться в жидкостном теплообменнике.

Оставьте комментарий