रिक्यूपरेटर के प्रकार. वेंटिलेशन सिस्टम में हीट रिकवरी: ऑपरेटिंग सिद्धांत और डिज़ाइन विकल्प

प्राथमिक ऊर्जा संसाधनों के लिए टैरिफ में वृद्धि के कारण, वसूली पहले से कहीं अधिक प्रासंगिक हो गई है। रिकवरी वाली एयर हैंडलिंग इकाइयों में, आमतौर पर निम्नलिखित प्रकार के रिक्यूपरेटर का उपयोग किया जाता है:

• प्लेट या क्रॉस-फ्लो रिक्यूपरेटर;
• रोटरी रिक्यूपरेटर;
• मध्यवर्ती शीतलक के साथ रिक्यूपरेटर;
• गर्मी पंप;
• चैम्बर प्रकार रिक्यूपरेटर;
• हीट पाइप के साथ रिक्यूपरेटर।

संचालन का सिद्धांत

एयर हैंडलिंग इकाइयों में किसी भी रिक्यूपरेटर का संचालन सिद्धांत इस प्रकार है। यह आपूर्ति और निकास वायु प्रवाह के बीच ताप विनिमय (कुछ मॉडलों में - शीत विनिमय और नमी विनिमय दोनों) प्रदान करता है। हीट एक्सचेंज प्रक्रिया लगातार हो सकती है - हीट एक्सचेंजर की दीवारों के माध्यम से, फ़्रीऑन या एक मध्यवर्ती शीतलक का उपयोग करके। हीट एक्सचेंज भी आवधिक हो सकता है, जैसे कि रोटरी और चैम्बर रिक्यूपरेटर में। परिणामस्वरूप, निकास हवा ठंडी हो जाती है, जिससे ताज़ा आपूर्ति हवा गर्म हो जाती है। रिक्यूपरेटर के कुछ मॉडलों में शीत विनिमय प्रक्रिया गर्म मौसम के दौरान होती है और कमरे में आपूर्ति की गई आपूर्ति हवा को कुछ हद तक ठंडा करके एयर कंडीशनिंग सिस्टम के लिए ऊर्जा लागत को कम करना संभव बनाती है। निकास और आपूर्ति वायु प्रवाह के बीच नमी का आदान-प्रदान होता है, जिससे आप बिना किसी अतिरिक्त उपकरण - ह्यूमिडिफ़ायर और अन्य के उपयोग के, पूरे वर्ष कमरे में आरामदायक आर्द्रता बनाए रख सकते हैं।

प्लेट या क्रॉस-फ्लो रिक्यूपरेटर।

पुनर्योजी सतह की ताप-संचालन प्लेटें पतली धातु (सामग्री - एल्यूमीनियम, तांबा, स्टेनलेस स्टील) पन्नी या अति पतली कार्डबोर्ड, प्लास्टिक, हीड्रोस्कोपिक सेलूलोज़ से बनी होती हैं। आपूर्ति और निकास हवा का प्रवाह इन ताप-संचालन प्लेटों द्वारा काउंटरफ्लो पैटर्न में गठित कई छोटे चैनलों के माध्यम से चलता है। प्रवाह के संपर्क और मिश्रण और उनके संदूषण को व्यावहारिक रूप से बाहर रखा गया है। रिक्यूपरेटर डिज़ाइन में कोई गतिशील भाग नहीं हैं। दक्षता दर 50-80%। मेटल फ़ॉइल रिक्यूपरेटर में, वायु प्रवाह तापमान में अंतर के कारण, प्लेटों की सतह पर नमी संघनित हो सकती है। गर्म मौसम में, इसे विशेष रूप से सुसज्जित उपकरण का उपयोग करके भवन के सीवरेज सिस्टम में छोड़ा जाना चाहिए जल निकासी पाइपलाइन. ठंड के मौसम में इस नमी के रिक्यूपरेटर और उसमें जमने का खतरा रहता है यांत्रिक क्षति(डीफ्रॉस्टिंग)। इसके अलावा, गठित बर्फ रिक्यूपरेटर की दक्षता को काफी कम कर देती है। इसलिए, ठंड के मौसम में संचालन करते समय, धातु ताप-संचालन प्लेटों वाले हीट एक्सचेंजर्स को गर्म निकास हवा के प्रवाह या अतिरिक्त पानी या इलेक्ट्रिक एयर हीटर के उपयोग के साथ समय-समय पर डिफ्रॉस्टिंग की आवश्यकता होती है। इस मामले में, आपूर्ति हवा या तो बिल्कुल भी आपूर्ति नहीं की जाती है, या एक अतिरिक्त वाल्व (बाईपास) के माध्यम से रिक्यूपरेटर को दरकिनार करते हुए कमरे में आपूर्ति की जाती है। डीफ़्रॉस्ट का समय औसतन 5 से 25 मिनट तक होता है। अल्ट्रा-पतली कार्डबोर्ड और प्लास्टिक से बने गर्मी-संचालन प्लेटों वाला हीट एक्सचेंजर ठंड के अधीन नहीं है, क्योंकि इन सामग्रियों के माध्यम से नमी का आदान-प्रदान होता है, लेकिन इसमें एक और कमी है - इसका उपयोग उच्च आर्द्रता वाले कमरों के वेंटिलेशन के लिए नहीं किया जा सकता है उन्हें सुखाओ. वेंटिलेशन कक्ष के आकार की आवश्यकताओं के आधार पर, प्लेट हीट एक्सचेंजर को आपूर्ति और निकास प्रणाली में ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज दोनों स्थितियों में स्थापित किया जा सकता है। डिज़ाइन की सापेक्ष सादगी और कम लागत के कारण प्लेट रिक्यूपरेटर सबसे आम हैं।

रोटरी रिक्यूपरेटर.

यह प्रकार लैमेलर प्रकार के बाद दूसरा सबसे व्यापक है। एक वायु प्रवाह से दूसरे वायु प्रवाह में ऊष्मा को एक बेलनाकार खोखले ड्रम के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है, जिसे रोटर कहा जाता है, जो निकास और आपूर्ति अनुभागों के बीच घूमता है। रोटर का आंतरिक आयतन कसकर पैक की गई धातु की पन्नी या तार से भरा होता है, जो घूमने वाली गर्मी हस्तांतरण सतह की भूमिका निभाता है। फ़ॉइल या तार की सामग्री प्लेट रिक्यूपरेटर के समान होती है - तांबा, एल्यूमीनियम या स्टेनलेस स्टील। रोटर में ड्राइव शाफ्ट के घूर्णन की एक क्षैतिज धुरी होती है, जिसे स्टेपर या इन्वर्टर नियंत्रण के साथ एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा घुमाया जाता है। पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए इंजन का उपयोग किया जा सकता है। दक्षता दर 75-90%. रिक्यूपरेटर की दक्षता प्रवाह तापमान, उनकी गति और रोटर गति पर निर्भर करती है। रोटर की गति को बदलकर, आप ऑपरेटिंग दक्षता को बदल सकते हैं। रोटर में नमी के जमने को बाहर रखा गया है, लेकिन प्रवाह के मिश्रण, उनके पारस्परिक संदूषण और गंधों के स्थानांतरण को पूरी तरह से बाहर नहीं किया जा सकता है, क्योंकि प्रवाह एक दूसरे के सीधे संपर्क में हैं। 3% तक मिश्रण संभव है। रोटरी हीट एक्सचेंजर्स को बड़ी मात्रा में बिजली की आवश्यकता नहीं होती है और आपको उच्च आर्द्रता वाले कमरों में हवा को शुष्क करने की अनुमति मिलती है। रोटरी रिक्यूपरेटर का डिज़ाइन प्लेट रिक्यूपरेटर की तुलना में अधिक जटिल होता है, और उनकी लागत और परिचालन लागत अधिक होती है। हालाँकि, रोटरी हीट एक्सचेंजर्स वाली एयर हैंडलिंग इकाइयाँ अपनी उच्च दक्षता के कारण बहुत लोकप्रिय हैं।

मध्यवर्ती शीतलक के साथ रिक्यूपरेटर।

शीतलक अक्सर पानी या ग्लाइकोल का जलीय घोल होता है। इस तरह के रिक्यूपरेटर में दो हीट एक्सचेंजर्स होते हैं जो एक परिसंचरण पंप और फिटिंग के साथ पाइपलाइनों से जुड़े होते हैं। हीट एक्सचेंजर्स में से एक को निकास वायु प्रवाह वाले चैनल में रखा जाता है और इससे गर्मी प्राप्त होती है। गर्मी को एक पंप और पाइप का उपयोग करके शीतलक के माध्यम से आपूर्ति वायु चैनल में स्थित दूसरे हीट एक्सचेंजर में स्थानांतरित किया जाता है। आपूर्ति वायु इस ऊष्मा को प्राप्त करती है और गर्म हो जाती है। इस मामले में प्रवाह के मिश्रण को पूरी तरह से बाहर रखा गया है, लेकिन एक मध्यवर्ती शीतलक की उपस्थिति के कारण, इस प्रकार के रिक्यूपरेटर का दक्षता गुणांक अपेक्षाकृत कम है और 45-55% है। शीतलक गति की गति को प्रभावित करके पंप का उपयोग करके दक्षता को प्रभावित किया जा सकता है। मध्यवर्ती शीतलक वाले रिक्यूपरेटर और हीट पाइप वाले रिक्यूपरेटर के बीच मुख्य लाभ और अंतर यह है कि निकास और आपूर्ति इकाइयों में हीट एक्सचेंजर्स एक दूसरे से दूरी पर स्थित हो सकते हैं। हीट एक्सचेंजर्स, पंप और पाइपलाइनों की स्थापना स्थिति ऊर्ध्वाधर या क्षैतिज हो सकती है।

गर्मी पंप।

अपेक्षाकृत हाल ही में दिखाई दिया दिलचस्प विविधतामध्यवर्ती शीतलक के साथ रिक्यूपरेटर - तथाकथित। एक थर्मोडायनामिक रिक्यूपरेटर जिसमें तरल हीट एक्सचेंजर्स, पाइप और एक पंप की भूमिका हीट पंप मोड में काम करने वाली एक प्रशीतन मशीन द्वारा निभाई जाती है। यह एक प्रकार का रिक्यूपरेटर और हीट पंप का संयोजन है। इसमें दो रेफ्रिजरेंट हीट एक्सचेंजर्स होते हैं - एक बाष्पीकरणकर्ता-एयर कूलर और एक कंडेनसर, पाइपलाइन, एक थर्मोस्टेटिक वाल्व, एक कंप्रेसर और 4 दिशात्मक वाल्व. हीट एक्सचेंजर्स आपूर्ति और निकास वायु नलिकाओं में स्थित होते हैं, रेफ्रिजरेंट के संचलन को सुनिश्चित करने के लिए एक कंप्रेसर आवश्यक होता है, और वाल्व मौसम के आधार पर रेफ्रिजरेंट प्रवाह को स्विच करता है और गर्मी को निकास हवा से आपूर्ति वायु और वायु में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। उलटा. इस मामले में, आपूर्ति और निकास प्रणाली में कई आपूर्ति और एक शामिल हो सकते हैं निकास इकाईउच्च उत्पादकता, एक प्रशीतन सर्किट द्वारा एकजुट। साथ ही, सिस्टम की क्षमताएं कई एयर हैंडलिंग इकाइयों को एक साथ विभिन्न मोड (हीटिंग/कूलिंग) में संचालित करने की अनुमति देती हैं। सीओपी ताप पंप का रूपांतरण गुणांक 4.5-6.5 के मान तक पहुंच सकता है।

हीट पाइप के साथ रिक्यूपरेटर।

ऑपरेशन के सिद्धांत के अनुसार, हीट पाइप वाला एक रिक्यूपरेटर एक मध्यवर्ती शीतलक वाले रिक्यूपरेटर के समान होता है। अंतर केवल इतना है कि वायु प्रवाह में हीट एक्सचेंजर्स नहीं रखे जाते हैं, बल्कि तथाकथित हीट पाइप या, अधिक सटीक रूप से, थर्मोसिफॉन रखे जाते हैं। संरचनात्मक रूप से, ये तांबे के पंखों वाले पाइप के भली भांति बंद करके सील किए गए खंड हैं, जो अंदर एक विशेष रूप से चयनित कम-उबलते फ़्रीऑन से भरे होते हैं। निकास प्रवाह में पाइप का एक सिरा गर्म हो जाता है, फ़्रीऑन इस स्थान पर उबलता है और हवा से प्राप्त गर्मी को आपूर्ति हवा के प्रवाह से उड़ाकर पाइप के दूसरे छोर तक स्थानांतरित करता है। यहां पाइप के अंदर फ़्रीऑन संघनित होता है और गर्मी को हवा में स्थानांतरित करता है, जो गर्म हो जाती है। प्रवाहों का पारस्परिक मिश्रण, उनका प्रदूषण और गंधों का स्थानांतरण पूरी तरह से बाहर रखा गया है। कोई गतिमान तत्व नहीं हैं; पाइपों को केवल लंबवत या थोड़ी ढलान पर प्रवाह में रखा जाता है ताकि फ़्रीऑन गुरुत्वाकर्षण के कारण पाइप के अंदर ठंडे सिरे से गर्म सिरे तक चला जाए। दक्षता दर 50-70%। इसके संचालन को सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त: वायु नलिकाएं जिनमें थर्मोसिफॉन स्थापित हैं, उन्हें एक के ऊपर एक लंबवत स्थित होना चाहिए।

चैंबर प्रकार का रिक्यूपरेटर।

ऐसे रिक्यूपरेटर का आंतरिक आयतन (कक्ष) एक डैम्पर द्वारा दो हिस्सों में विभाजित होता है। डैम्पर समय-समय पर चलता रहता है, जिससे निकास और आपूर्ति वायु प्रवाह की गति की दिशा बदल जाती है। निकास हवा कक्ष के आधे हिस्से को गर्म करती है, फिर डैम्पर यहां आपूर्ति हवा के प्रवाह को निर्देशित करता है और इसे कक्ष की गर्म दीवारों द्वारा गर्म किया जाता है। यह प्रक्रिया समय-समय पर दोहराई जाती है. दक्षता अनुपात 70-80% तक पहुँच जाता है। लेकिन डिज़ाइन में गतिशील हिस्से हैं, और इसलिए आपसी मिश्रण, प्रवाह के संदूषण और गंधों के स्थानांतरण की उच्च संभावना है।

रिक्यूपरेटर दक्षता की गणना।

में तकनीकी निर्देशपुनरावर्ती वेंटिलेशन इकाइयों के लिए, कई निर्माता आमतौर पर पुनर्प्राप्ति गुणांक के दो मान प्रदान करते हैं - हवा के तापमान और इसकी एन्थैल्पी के आधार पर। रिक्यूपरेटर की दक्षता की गणना तापमान या वायु एन्थैल्पी के आधार पर की जा सकती है। तापमान द्वारा गणना हवा की समझदार गर्मी सामग्री को ध्यान में रखती है, और एन्थैल्पी द्वारा, हवा की नमी सामग्री (इसकी सापेक्ष आर्द्रता) को भी ध्यान में रखा जाता है। एन्थैल्पी पर आधारित गणना अधिक सटीक मानी जाती है। गणना के लिए प्रारंभिक डेटा की आवश्यकता है. वे तीन स्थानों पर हवा के तापमान और आर्द्रता को मापकर प्राप्त किए जाते हैं: घर के अंदर (जहां वेंटिलेशन इकाई वायु विनिमय प्रदान करती है), बाहर, और आपूर्ति वायु वितरण ग्रिल के क्रॉस सेक्शन में (जहां से उपचारित बाहरी हवा कमरे में प्रवेश करती है) . तापमान द्वारा पुनर्प्राप्ति दक्षता की गणना करने का सूत्र इस प्रकार है:

केटी = (टी4 - टी1) / (टी2 - टी1), कहाँ

• के.टी.- तापमान द्वारा रिक्यूपरेटर दक्षता गुणांक;
• टी1- बाहरी हवा का तापमान, oC;
• टी2- निकास हवा का तापमान (यानी इनडोर हवा), डिग्री सेल्सियस;
• टी -4- आपूर्ति हवा का तापमान, ओसी।

वायु की एन्थैल्पी वायु की ऊष्मा सामग्री है, अर्थात। प्रति 1 किलो शुष्क हवा में उसमें निहित ऊष्मा की मात्रा। एन्थैल्पी का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है आई-डी चार्टकमरे, बाहर और आपूर्ति हवा में मापे गए तापमान और आर्द्रता के अनुरूप बिंदुओं को चिह्नित करके आर्द्र हवा की स्थिति। एन्थैल्पी के आधार पर पुनर्प्राप्ति दक्षता की गणना करने का सूत्र इस प्रकार है:

ख = (एच4 – एच1) / (एच2 – एच1), कहाँ

• ख– एन्थैल्पी के संदर्भ में रिक्यूपरेटर दक्षता गुणांक;
• एच 1- बाहरी हवा की एन्थैल्पी, केजे/किग्रा;
• एच 2- निकास वायु की एन्थैल्पी (अर्थात घर के अंदर की वायु), केजे/किग्रा;
• एच 4- आपूर्ति वायु की एन्थैल्पी, केजे/किग्रा।

पुनर्प्राप्ति के साथ एयर हैंडलिंग इकाइयों का उपयोग करने की आर्थिक व्यवहार्यता।

उदाहरण के तौर पर, आइए सिस्टम में रिकवरी के साथ वेंटिलेशन इकाइयों के उपयोग के लिए व्यवहार्यता अध्ययन लें आपूर्ति और निकास वेंटिलेशनकार शोरूम परिसर.

आरंभिक डेटा:

• वस्तु - 2000 एम2 के कुल क्षेत्रफल के साथ कार शोरूम;
• परिसर की औसत ऊंचाई 3-6 मीटर है, इसमें दो प्रदर्शनी हॉल, एक कार्यालय क्षेत्र और एक स्टेशन शामिल है रखरखाव(एक सौ);
• इन परिसरों की आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन के लिए, डक्ट-प्रकार वेंटिलेशन इकाइयों का चयन किया गया था: 650 एम3/घंटा की वायु प्रवाह दर के साथ 1 इकाई और 0.4 किलोवाट की बिजली खपत और 1500 एम3/घंटा की वायु प्रवाह दर के साथ 5 इकाइयां और 0.83 किलोवाट की बिजली खपत।
• डक्टेड इंस्टॉलेशन के लिए बाहरी हवा के तापमान की गारंटीकृत सीमा (-15…+40) оС है।

ऊर्जा खपत की तुलना करने के लिए, हम डक्टेड इलेक्ट्रिक एयर हीटर की शक्ति की गणना करेंगे, जो वायु आपूर्ति इकाई में ठंड के मौसम में बाहरी हवा को गर्म करने के लिए आवश्यक है। पारंपरिक प्रकार(एक चेक वाल्व, डक्ट फिल्टर, पंखा और इलेक्ट्रिक एयर हीटर से मिलकर) क्रमशः 650 और 1500 m3/h की वायु प्रवाह दर के साथ। वहीं, बिजली की लागत 5 रूबल प्रति 1 किलोवाट*घंटा है।

बाहरी हवा को -15 से +20°C तक गर्म करना चाहिए।

इलेक्ट्रिक एयर हीटर की शक्ति की गणना ताप संतुलन समीकरण का उपयोग करके की गई थी:

क्यूएन = जी*सीपी*टी, डब्ल्यू, कहाँ:

• प्रश्न- एयर हीटर पावर, डब्ल्यू;
• जी- एयर हीटर के माध्यम से बड़े पैमाने पर वायु प्रवाह, किग्रा/सेकंड;
• बुध- वायु की विशिष्ट समदाब रेखीय ताप क्षमता। Ср = 1000kJ/kg*K;
• टी- एयर हीटर के आउटलेट और इनलेट पर हवा के तापमान में अंतर।

टी = 20 – (-15) = 35 ओसी.

1. 650/3600 = 0.181 एम3/सेकंड

पी = 1.2 किग्रा/एम3 - वायु घनत्व।

जी = 0.181*1.2 = 0.217 किग्रा/सेकंड

क्यूएन = 0.217*1000*35 = 7600 डब्ल्यू।

2. 1500/3600 = 0.417 एम3/सेकंड

जी = 0.417*1.2 = 0.5 किग्रा/सेकंड

क्यूएन = 0.5*1000*35 = 17500 डब्ल्यू।

इस प्रकार, इलेक्ट्रिक एयर हीटर का उपयोग करने वाले पारंपरिक उपकरणों के बजाय ठंड के मौसम में गर्मी वसूली के साथ डक्टेड इकाइयों का उपयोग आपूर्ति की गई हवा की समान मात्रा के साथ ऊर्जा लागत को 20 गुना से अधिक कम करना संभव बनाता है और इस तरह लागत कम करता है और तदनुसार लाभ बढ़ाता है। एक कार डीलरशिप का. इसके अलावा, रिकवरी इकाइयों के उपयोग से ठंड के मौसम में परिसर को गर्म करने और गर्म मौसम में एयर कंडीशनिंग के लिए ऊर्जा संसाधनों के लिए उपभोक्ता की वित्तीय लागत को लगभग 50% तक कम करना संभव हो जाता है।

अधिक स्पष्टता के लिए, हम कार डीलरशिप परिसर के लिए आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन सिस्टम की ऊर्जा खपत का तुलनात्मक वित्तीय विश्लेषण करेंगे, जो डक्ट-प्रकार की हीट रिकवरी इकाइयों और इलेक्ट्रिक एयर हीटर के साथ पारंपरिक इकाइयों से सुसज्जित है।

आरंभिक डेटा:

सिस्टम 1.

650 m3/घंटा - 1 इकाई की प्रवाह दर के साथ ताप पुनर्प्राप्ति वाले प्रतिष्ठान। और 1500 m3/घंटा - 5 इकाइयाँ।

कुल विद्युत ऊर्जा खपत होगी: 0.4 + 5*0.83 = 4.55 किलोवाट*घंटा।

सिस्टम 2.

पारंपरिक डक्टेड आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन इकाइयाँ - 1 इकाई। 650m3/घंटा और 5 इकाइयों की प्रवाह दर के साथ। 1500m3/घंटा की प्रवाह दर के साथ।

कुल विद्युत शक्ति 650 m3/घंटा पर स्थापना होगी:

• पंखे - 2*0.155 = 0.31 किलोवाट*घंटा;
• स्वचालन और वाल्व ड्राइव - 0.1 किलोवाट*घंटा;
• इलेक्ट्रिक एयर हीटर - 7.6 किलोवाट*घंटा;

कुल: 8.01 किलोवाट*घंटा।

1500 m3/घंटा पर संस्थापन की कुल विद्युत शक्ति होगी:

• पंखे - 2*0.32 = 0.64 किलोवाट*घंटा;
• स्वचालन और वाल्व ड्राइव - 0.1 किलोवाट*घंटा;
• इलेक्ट्रिक एयर हीटर - 17.5 किलोवाट*घंटा।

कुल: (18.24 किलोवाट*घंटा)*5 = 91.2 किलोवाट*घंटा।

कुल: 91.2 + 8.01 = 99.21 किलोवाट*घंटा।

हम मानते हैं कि वेंटिलेशन सिस्टम में हीटिंग के उपयोग की अवधि प्रति वर्ष 9 घंटे के लिए 150 कार्य दिवस है। हमें 150*9 =1350 घंटे मिलते हैं।

पुनर्प्राप्ति के साथ प्रतिष्ठानों की ऊर्जा खपत होगी: 4.55 * 1350 = 6142.5 किलोवाट

परिचालन लागत होगी: 5 रूबल * 6142.5 किलोवाट = 30712.5 रूबल। या सापेक्ष रूप में (को) कुल क्षेत्रफलकार शोरूम 2000 एम2) अभिव्यक्ति में 30172.5 / 2000 = 15.1 रूबल/एम2।

पारंपरिक प्रणालियों की ऊर्जा खपत होगी: 99.21 * 1350 = 133933.5 किलोवाट परिचालन लागत होगी: 5 रूबल * 133933.5 किलोवाट = 669667.5 रूबल। या सापेक्ष रूप में (2000 एम2 के कार डीलरशिप के कुल क्षेत्रफल के लिए) 669667.5 / 2000 = 334.8 रूबल/एम2।

वसूलीऊर्जा की अधिकतम मात्रा लौटाने की प्रक्रिया है। वेंटिलेशन में, रिकवरी निकास हवा से आपूर्ति हवा में थर्मल ऊर्जा को स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है। वहां कई हैं विभिन्न प्रकार केरिक्यूपरेटर और इस लेख में हम उनमें से प्रत्येक के बारे में बात करेंगे। प्रत्येक प्रकार का रिक्यूपरेटर अपने तरीके से अच्छा है और इसके अनूठे फायदे हैं, लेकिन उनमें से कोई भी आपको सर्दियों में आपूर्ति हवा को गर्म करने पर कम से कम 50%, और अधिक बार 95% तक बचाने की अनुमति देगा।

निकास हवा से आपूर्ति हवा में गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया बहुत दिलचस्प है। इसके बाद, हम प्रत्येक प्रकार के एयर रिक्यूपरेटर को अलग करना शुरू करेंगे ताकि आप अधिक आसानी से समझ सकें कि यह क्या है और आपको किस रिक्यूपरेटर की आवश्यकता है।

सबसे लोकप्रिय प्रकार के रिक्यूपरेटर, या अधिक सटीक रूप से, प्लेट रिक्यूपरेटर के साथ एयर हैंडलिंग इकाइयाँ। रिक्यूपरेटर हीट एक्सचेंजर के डिजाइन की सादगी और विश्वसनीयता के कारण ही इसे लोकप्रियता मिली।

ऑपरेशन का सिद्धांत सरल है - दो वायु प्रवाह (निकास और आपूर्ति) रिक्यूपरेटर के हीट एक्सचेंजर में प्रतिच्छेद करते हैं, लेकिन इस तरह से कि वे दीवारों से अलग हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, ये प्रवाह मिश्रित नहीं होते हैं। गर्म हवा हीट एक्सचेंजर की दीवारों को गर्म करती है, और दीवारें आपूर्ति हवा को गर्म करती हैं। प्लेट रिक्यूपरेटर की दक्षता (प्लेट रिक्यूपरेटर दक्षता) को प्रतिशत के रूप में मापा जाता है और इसके अनुरूप होता है:

रिक्यूपरेटर के धातु और प्लास्टिक हीट एक्सचेंजर्स के लिए 45-78%।

सेलूलोज़ हीड्रोस्कोपिक हीट एक्सचेंजर्स के साथ प्लेट रिक्यूपरेटर के लिए 60-92%।

सेल्युलोज रिक्यूपरेटर की दक्षता में यह उछाल, सबसे पहले, निकास हवा से आपूर्ति हवा में रिक्यूपरेटर की दीवारों के माध्यम से नमी की वापसी के कारण है, और दूसरे, उसी नमी में गुप्त गर्मी के हस्तांतरण के कारण है। दरअसल, रिक्यूपरेटर में हवा की गर्मी नहीं, बल्कि उसमें मौजूद नमी की गर्मी भूमिका निभाती है। नमी के बिना हवा की ताप क्षमता बहुत कम होती है, और नमी पानी है... ज्ञात उच्च ताप क्षमता के साथ।

सेलूलोज़ को छोड़कर सभी रिक्यूपरेटर के लिए, एक जल निकासी आउटलेट की आवश्यकता होती है। वे। रिक्यूपरेटर की स्थापना की योजना बनाते समय, आपको यह याद रखना होगा कि सीवरेज आपूर्ति की भी आवश्यकता है।

तो, पेशेवर:

1. डिज़ाइन की सरलता और विश्वसनीयता।

2. उच्च दक्षता।

3. कोई अतिरिक्त बिजली उपभोक्ता नहीं.

और, ज़ाहिर है, नुकसान:

1. ऐसे रिक्यूपरेटर के कार्य करने के लिए, इसमें आपूर्ति और निकास दोनों की आपूर्ति की जानी चाहिए। यदि सिस्टम को बिल्कुल नए सिरे से डिज़ाइन किया गया है, तो यह बिल्कुल भी कोई कमी नहीं है। लेकिन अगर सिस्टम पहले से मौजूद है और आपूर्ति और निकास दूरी पर स्थित हैं, तो इसका उपयोग करना बेहतर है।

2. कब शून्य से नीचे तापमानरिक्यूपरेटर का हीट एक्सचेंजर जम सकता है। इसे डीफ़्रॉस्ट करने के लिए, या तो सड़क से हवा की आपूर्ति को रोकना या कम करना आवश्यक है, या एक बाईपास वाल्व का उपयोग करना आवश्यक है जो निकास हवा द्वारा डीफ़्रॉस्ट होने पर आपूर्ति हवा को हीट एक्सचेंजर को बायपास करने की अनुमति देता है। इस डीफ़्रॉस्टिंग मोड के साथ, सारी ठंडी हवा रिक्यूपरेटर को दरकिनार करते हुए सिस्टम में प्रवेश करती है और इसे गर्म करने के लिए बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है। अपवाद सेल्युलोज प्लेट रिक्यूपरेटर है।

3. मूल रूप से, ये रिक्यूपरेटर नमी नहीं लौटाते हैं और परिसर में आपूर्ति की जाने वाली हवा बहुत शुष्क होती है। अपवाद सेल्युलोज प्लेट रिक्यूपरेटर है।

रिक्यूपरेटर का दूसरा सबसे लोकप्रिय प्रकार। बेशक... उच्च दक्षता, जमता नहीं है, प्लेट प्रकार की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट, और यहां तक ​​कि नमी भी लौटाता है। कुछ फायदे.

रोटरी हीट एक्सचेंजर एल्यूमीनियम से बना होता है, जो रोटर पर परतों में लपेटा जाता है, जिसमें एक शीट सपाट और दूसरी ज़िगज़ैग होती है। हवा को गुजरने देने के लिए. एक बेल्ट के माध्यम से इलेक्ट्रिक ड्राइव द्वारा संचालित। यह "ड्रम" घूमता है और इसका प्रत्येक भाग निकास क्षेत्र से गुजरते समय गर्म हो जाता है, और फिर आपूर्ति क्षेत्र में चला जाता है और ठंडा हो जाता है, जिससे गर्मी आपूर्ति हवा में स्थानांतरित हो जाती है।

वायु प्रवाह से सुरक्षा के लिए पर्ज सेक्टर का उपयोग किया जाता है।

एक नया और बहुत प्रसिद्ध प्रकार का एयर रिक्यूपरेटर नहीं। रूफटॉप हीट एक्सचेंजर्स वास्तव में प्लेट हीट एक्सचेंजर्स और कभी-कभी रोटरी हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग करते हैं, लेकिन हमने उन्हें एक अलग प्रकार के हीट एक्सचेंजर्स बनाने का फैसला किया, क्योंकि... रूफ रिक्यूपरेटर एक विशिष्ट है अलग प्रजातिरिक्यूपरेटर के साथ एयर हैंडलिंग इकाइयाँ।

छत पर लगे हीट एक्सचेंजर्स बड़े एकल-खंड परिसर के लिए उपयुक्त हैं और डिजाइन, स्थापना और संचालन में आसानी के शिखर हैं। इसे स्थापित करने के लिए, इमारत की छत में आवश्यक खिड़की बनाना, एक विशेष "ग्लास" स्थापित करना जो भार वितरित करता है, और इसमें एक छत हीट एक्सचेंजर स्थापित करना पर्याप्त है। यह आसान है। कमरे में छत के नीचे से हवा ली जाती है, और ग्राहक की इच्छा के अनुसार, या तो छत के नीचे से या श्रमिकों या शॉपिंग सेंटरों में आने वाले आगंतुकों के श्वास क्षेत्र में आपूर्ति की जाती है।

मध्यवर्ती शीतलक के साथ रिक्यूपरेटर:

और इस प्रकार का रिक्यूपरेटर मौजूदा वेंटिलेशन सिस्टम "अलग आपूर्ति - अलग निकास" के लिए उपयुक्त है।

ठीक है, या यदि किसी भी प्रकार के रिक्यूपरेटर के साथ एक नया वेंटिलेशन सिस्टम बनाना असंभव है, जिसमें एक कमरे में आपूर्ति और निकास की आपूर्ति शामिल है। लेकिन यह याद रखने योग्य है कि प्लेट और रोटरी हीट एक्सचेंजर्स दोनों में ग्लाइकोल की तुलना में अधिक दक्षता होती है।

उपभोग की पारिस्थितिकी. एस्टेट: गर्मी का नुकसान - गंभीर समस्या, जिससे निर्माण विज्ञान जूझ रहा है। प्रभावी इन्सुलेशन, सीलबंद खिड़कियां और दरवाजे इसे केवल आंशिक रूप से हल करते हैं। दीवारों, खिड़कियों, छतों और फर्शों के माध्यम से गर्मी के रिसाव को काफी कम किया जा सकता है। इसके बावजूद, ऊर्जा के पास अभी भी "बचने" का एक और विस्तृत रास्ता है। यह वेंटिलेशन है, जिसके बिना किसी भी इमारत में ऐसा करना असंभव है।

ऊष्मा हानि एक गंभीर समस्या है जिससे निर्माण विज्ञान जूझ रहा है। प्रभावी इन्सुलेशन, सीलबंद खिड़कियां और दरवाजे केवल आंशिक रूप से ही इस समस्या का समाधान करते हैं। दीवारों, खिड़कियों, छतों और फर्शों के माध्यम से गर्मी के रिसाव को काफी कम किया जा सकता है। इसके बावजूद, ऊर्जा के पास अभी भी "बचने" का एक और विस्तृत रास्ता है। यह वेंटिलेशन है, जिसके बिना किसी भी इमारत में ऐसा करना असंभव है।

यह पता चला है कि सर्दियों में हम कमरों को गर्म करने पर कीमती ईंधन खर्च करते हैं और साथ ही लगातार गर्मी को सड़क पर फेंकते हैं, जिससे ठंडी हवा आती है।

हीट रिक्यूपरेटर का उपयोग करके ऊर्जा बचत की समस्या को हल किया जा सकता है। इस उपकरण में, घर के अंदर की गर्म हवा बाहरी हवा को गर्म करती है। इससे हीटिंग लागत (कुल लागत का 25% तक) पर काफी बचत होती है।

गर्मियों में जब बाहर गर्मी हो और घर में एयर कंडीशनर चल रहा हो तो रिक्यूपरेटर से भी लाभ होता है। यह गर्म आने वाली धारा को ठंडा करता है, जिससे एयर कंडीशनिंग की लागत कम हो जाती है।

आइए उनके डिजाइन, फायदे और पसंद की विशेषताओं का अंदाजा लगाने के लिए घरेलू ताप पुनर्प्राप्ति इकाइयों पर करीब से नज़र डालें।

रिक्यूपरेटर के प्रकार, संचालन का सिद्धांत और डिज़ाइन

घर के अंदर की हवा से निकलने वाली गर्मी को बाहरी हवा को गर्म करने के लिए उपयोग करने का विचार बहुत उपयोगी साबित हुआ। यह सभी रिक्यूपरेटर के संचालन का आधार था।

आज, तीन प्रकार के ऐसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है:

• परतदार;
• रोटरी;
• पुनरावर्ती जल.

डिज़ाइन में सबसे आम और सरल प्लेट रिक्यूपरेटर हैं। वे गैर-वाष्पशील, कॉम्पैक्ट, संचालन में विश्वसनीय हैं और उनकी काफी उच्च दक्षता (40-65%) है।

ऐसे उपकरण का मुख्य कार्य भाग एक कैसेट होता है, जिसके अंदर समानांतर प्लेटें स्थापित होती हैं। कमरे से बाहर निकलने और प्रवेश करने वाली हवा को उनके द्वारा संकीर्ण धाराओं में काट दिया जाता है, जिनमें से प्रत्येक अपने स्वयं के चैनल के साथ जाती है। ताप विनिमय प्लेटों के माध्यम से होता है। सड़क की हवा गर्म होती है, और घर के अंदर की हवा ठंडी होकर वायुमंडल में छोड़ी जाती है।

प्लेट रिक्यूपरेटर का संचालन सिद्धांत

प्लेट इंस्टालेशन का मुख्य नुकसान गंभीर ठंढ में जमना है। रिकवरी यूनिट में जमा हुआ कंडेनसेट बर्फ में बदल जाता है और डिवाइस के प्रदर्शन को तेजी से कम कर देता है। इस घटना से निपटने के तीन तरीके खोजे गए हैं।

पहला बाईपास वाल्व स्थापित करना है। सेंसर से सिग्नल प्राप्त करने के बाद, यह ठंडे प्रवाह को ब्लॉक को बायपास करने की अनुमति देता है। प्लेटों से होकर केवल गर्म हवा गुजरती है, जो बर्फ को पिघला देती है। डीफ्रॉस्टिंग और कंडेनसेट को निकालने के बाद, वाल्व सिस्टम के सामान्य संचालन को बहाल करता है।

दूसरा विकल्प हीड्रोस्कोपिक सेलूलोज़ से बनी प्लेटों का उपयोग करना है। कैसेट की दीवारों पर जमा हुआ पानी उनमें अवशोषित हो जाता है और उन चैनलों में प्रवेश कर जाता है जिनके माध्यम से आपूर्ति हवा चलती है। यह एक साथ दो समस्याओं का समाधान करता है: संक्षेपण और आर्द्रीकरण को समाप्त करना।

तीसरी विधि ठंडी धारा को पहले से ऐसे तापमान पर गर्म करना है जो पानी को जमने से रोके। ऐसा करने के लिए, आपूर्ति वेंटिलेशन वाहिनी में एक हीटिंग तत्व स्थापित किया जाता है। इसकी आवश्यकता तब उत्पन्न होती है जब बाहरी हवा का तापमान -10C से नीचे होता है।

में पिछले साल काप्लेट-प्रकार वाले बाज़ार में दिखाई दिए प्रतिवर्ती स्थापनाएँ. प्रत्यक्ष-प्रवाह उपकरणों के विपरीत, वे दो चरणों में काम करते हैं: पहला है सड़क पर गर्म हवा छोड़ना, दूसरा है गर्म ब्लॉक के माध्यम से ठंडी हवा का चूषण।

प्रतिवर्ती स्थापना का संचालन सिद्धांत

एक अन्य प्रकार की स्थापना रोटरी रिक्यूपरेटर है। ऐसे उपकरणों की दक्षता प्लेट उपकरणों (74-87%) की तुलना में काफी अधिक है।

रोटरी यूनिट का संचालन सिद्धांत आने वाली और बाहर जाने वाली हवा के प्रवाह में कोशिकाओं के साथ कैसेट को घुमाना है। एक वृत्त में घूमते हुए, चैनल बारी-बारी से गर्म आंतरिक और ठंडे बाहरी प्रवाह को प्रवाहित करते हैं। इस मामले में, नमी जमती नहीं है, बल्कि आपूर्ति हवा को संतृप्त करती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रोटरी प्रकार के रिक्यूपरेटर के साथ आपूर्ति और निकास इकाई आपको गर्मी हस्तांतरण को सुचारू रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देती है। यह कैसेट की घूर्णन गति को बदलकर किया जाता है। रोटरी सिस्टम का मुख्य नुकसान रखरखाव की उच्च लागत है। विश्वसनीयता के मामले में ये प्लेट वालों से भी कमतर हैं।

अगला प्रकार रीसर्क्युलेशन है जल स्थापना. यह डिज़ाइन में सबसे जटिल है। यहां गर्मी हस्तांतरण प्लेटों या रोटर के माध्यम से नहीं, बल्कि एंटीफ्ीज़ या पानी की मदद से किया जाता है।

पहला तरल-वायु हीट एक्सचेंजर निकास वाहिनी पर स्थापित किया गया है, और दूसरा चूषण वाहिनी पर। काम हीटर के सिद्धांत के अनुसार किया जाता है: घर के अंदर की हवा पानी को गर्म करती है, और यह बाहरी हवा को गर्म करती है।

ऐसी प्रणाली की दक्षता प्लेट रिक्यूपरेटर (50-65%) से अधिक नहीं होती है। डिज़ाइन की जटिलता के लिए किसी को जो ऊंची कीमत चुकानी पड़ती है, वह एकमात्र लाभ से उचित है: ऐसी स्थापना की इकाइयों को एक इमारत में नहीं, बल्कि एक दूसरे से दूर आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन क्षेत्रों में रखा जा सकता है। शक्तिशाली औद्योगिक प्रणालियों के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है। छोटी इमारतों में ऐसे उपकरण नहीं लगाए जाते.

रिक्यूपरेटर चुनने की विशेषताएं

स्वास्थ्य लाभ इकाइयों की परिचालन विशेषताओं से परिचित होने के बाद, अब व्यावहारिक भाग पर आगे बढ़ने का समय है - विशिष्ट कार्यों को करने के लिए चयन मानदंड।

पहली चीज़ जिस पर आपको ध्यान देने की ज़रूरत है वह है इंस्टॉलेशन विधि। में कार्य संबंधी स्थितिगर्मी वसूली के साथ घरेलू आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन को कई तरीकों से स्थापित किया जा सकता है:

• दीवार के अंदर. आवास को पूर्व-ड्रिल किए गए छेद में रखा गया है। साथ बाहरएक टोपी स्थापित है, और अंदर एक जंगला और एक नियंत्रण इकाई है।

• घर के अंदर. स्थापना को दीवार पर लटका दिया गया है। बाहर एक जंगला या टोपी लगाई जाती है।

• आउटडोर प्लेसमेंट. इस समाधान के लाभ स्पष्ट हैं: न्यूनतम शोर और स्थान की बचत। डिवाइस का डक्ट डिज़ाइन इसे बालकनियों और लॉगगिआस के साथ-साथ बस एक इमारत के मुखौटे पर रखने की अनुमति देता है।

एक अन्य पैरामीटर जिसे खरीदते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए वह है प्रशंसकों की संख्या। घर के लिए बजट एयर रिक्यूपरेटर एक वेंटिलेशन यूनिट से सुसज्जित हैं जो आपूर्ति और निकास दोनों के लिए काम करता है।

अधिक महंगे उपकरणों में 2 पंखे होते हैं। उनमें से एक हवा को पंप करता है और दूसरा हवा को बाहर निकालता है। ऐसे उपकरणों का प्रदर्शन एकल-पंखे उपकरणों की तुलना में अधिक होता है।

खरीदते समय, आपको इलेक्ट्रिक हीटर की उपस्थिति पर भी ध्यान देना चाहिए। इसकी मदद से कैसेट को जमने से रोका जाता है और डिवाइस के संचालन की निचली तापमान सीमा बढ़ जाती है।

जलवायु नियंत्रण कार्य. आपको उस तापमान को सटीक रूप से सेट करने की अनुमति देता है जिस पर रिक्यूपरेटर हवा को गर्म करेगा।

आर्द्रता नियंत्रण की संभावना. यह पैरामीटर माइक्रॉक्लाइमेट के आराम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। एक मानक रिक्यूपरेटर हवा को सुखा देता है, उसमें से नमी निकाल देता है।

फ़िल्टर की उपस्थिति या अनुपस्थिति. एक अतिरिक्त विकल्प जिसका वायु मिश्रण की स्वच्छता विशेषताओं पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

एक महत्वपूर्ण पैरामीटर जिस पर ध्यान देने की आवश्यकता है वह पंप की गई हवा का तापमान है। विभिन्न मॉडलों में, इसका मूल्य काफी भिन्न हो सकता है। -40 से +50C तक ऑपरेटिंग तापमान की सबसे व्यापक संभव सीमा घरेलू उपकरणों के लिए दुर्लभ है।

इसलिए, m3/घंटा में इष्टतम प्रदर्शन को ध्यान में रखने के अलावा, खरीदते समय, ऐसा उपकरण चुनें जो आपकी जलवायु परिस्थितियों में पूरी तरह से काम कर सके।

प्रदर्शन गणना

आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन प्रणाली में रिक्यूपरेटर के संचालन की विस्तृत गणना काफी जटिल है। यहां हमें कई कारकों को ध्यान में रखना होगा: परिसर में वायु विनिमय की आवृत्ति, चैनलों का क्रॉस-सेक्शन, वायु आंदोलन की गति, मफलर स्थापित करने की आवश्यकता आदि। केवल अनुभवी इंजीनियर ही ऐसे कार्य को कुशलतापूर्वक कर सकते हैं।

औसत उपभोक्ता उपकरण खरीदते समय सही ढंग से नेविगेट करने के लिए एक सरलीकृत विधि का उपयोग कर सकता है।

रिक्यूपरेटर का प्रदर्शन सीधे इस पर निर्भर करता है स्वच्छता मानकप्रति व्यक्ति वायु खपत. इसका औसत मान 30 m3/घंटा है। इसलिए, यदि 4 लोग स्थायी रूप से एक अपार्टमेंट या निजी घर में रहते हैं, तो स्थापना उत्पादकता कम से कम 4x30 = 120 m3/घंटा होनी चाहिए।

घरेलू रिक्यूपरेटर की अपनी विद्युत शक्ति छोटी (25-80 W) होती है। यह डक्ट पंखे की ऊर्जा खपत के स्तर से निर्धारित होता है। आने वाले प्रवाह के विद्युत ताप वाले प्रतिष्ठानों में, 0.8 से 2.0 किलोवाट की कुल शक्ति वाले हीटिंग तत्व स्थापित होते हैं।

लोकप्रिय ब्रांड और अनुमानित कीमतें

घरेलू रिक्यूपरेटर चुनते समय, आपको उन निर्माताओं और मॉडलों पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए जिन्होंने उच्च ग्राहक रेटिंग अर्जित की है। उदाहरण के तौर पर, हम विदेशी कंपनियों इलेक्ट्रोलक्स (इलेक्ट्रोलक्स), मित्सुबिशी (मित्सुबिशी), मार्ले (मार्ले) के उत्पादों का हवाला दे सकते हैं।

के लिए स्वास्थ्यवर्धक छोटे कमरेमित्सुबिशी इलेक्ट्रिक VL-100EU5-E। हवा की खपत 105 m3/h. कीमत 21,000 रूबल से।

इलेक्ट्रोलक्स से लोकप्रिय मॉडल। अनुमानित खुदरा मूल्य 42,000 रूबल से।

इन ब्रांडों के घरेलू इंस्टॉलेशन के लिए 2017 के मूल्य टैग 22,000 रूबल से शुरू होते हैं और 60,000 रूबल पर समाप्त होते हैं।

मार्ले मेनव-180। हवा की खपत 90 m3/घंटा। लागत 27,500 रूबल से।

रूसी और यूक्रेनी कंपनियों वेंट्स (वेंट्स), वाकियो (वाकिओ), प्राण और ज़िलेंट के उपकरण ने खुद को अच्छी तरह साबित कर दिया है। प्रदर्शन और विश्वसनीयता में विदेशी समकक्षों से कमतर नहीं, वे अक्सर अधिक किफायती होते हैं।

वाकिओ की स्थापना. रिकवरी मोड में क्षमता 60 m3/h, सप्लाई वेंटिलेशन मोड में 120 m3/h तक। कीमत 17,000 रूबल से।

इन कंपनियों से एयर रिकवरी सिस्टम की अनुमानित लागत (क्षमता 120 से 250 m3/घंटा) 17,000 से 55,000 रूबल तक है।

प्रवा 200जी. अंतर्वाह - 135 m3/घंटा, निकास - 125 m3/घंटा। सिस्टम की सर्विसिंग के लिए अनुशंसित क्षेत्र 60 वर्ग मीटर तक है।

एयर रिक्यूपरेटर के बारे में समीक्षाओं की प्रकृति अधिकतर सकारात्मक है। कई मालिकों ने ध्यान दिया कि उनकी मदद से, अतिरिक्त नमी की समस्या, जिसके कारण परिसर में फफूंदी और फफूंदी की उपस्थिति हुई, हल हो गई।

इस उपकरण के लिए भुगतान अवधि की गणना में, 3 से 7 वर्ष तक के आंकड़े दिए गए हैं। वाद्य माप डेटा के संबंध में वास्तविक बचतहमें इस विषय को समर्पित मंचों पर कोई ऊर्जा संसाधन नहीं मिला।

स्व-संयोजन के बारे में संक्षेप में

अधिकांश फ़ोटो और वीडियो निर्देशों में आत्म उत्पादनप्लेट मॉडल को रिक्यूपरेटर के लिए माना जाता है। घरेलू कारीगरों के लिए यह सबसे सरल और सबसे किफायती विकल्प है।

संरचना का मुख्य भाग हीट एक्सचेंजर है। यह गैल्वनाइज्ड स्टील से बना है, जिसे 30x30 सेमी मापने वाली प्लेटों में काटा जाता है। किनारों पर चैनल बनाने के लिए और प्रत्येक खंड के बीच में, 4 मिमी मोटी और 2-3 सेमी चौड़ी प्लास्टिक स्ट्रिप्स को सिलिकॉन से चिपकाया जाता है।

हीट एक्सचेंजर को प्लेटों को एक दूसरे के सापेक्ष 90 डिग्री के कोण पर रखकर और बारी-बारी से घुमाकर इकट्ठा किया जाता है। यह ठंडी और गर्म हवा की आने वाली गति के लिए पृथक चैनल बनाता है।

इसके बाद, हीट एक्सचेंजर के आयामों को फिट करने के लिए धातु, चिपबोर्ड या प्लास्टिक से बना एक आवास बनाया जाता है। वायु आपूर्ति के लिए इसमें चार छेद हैं। उनमें से दो के प्रशंसक हैं. हीट एक्सचेंजर को 45 डिग्री के कोण पर घुमाया जाता है और आवास में सुरक्षित किया जाता है।

सभी इंस्टॉलेशन जोड़ों को सिलिकॉन से अच्छी तरह सील करके काम पूरा किया जाता है।

इस लेख में हम पुनर्प्राप्ति गुणांक के रूप में ऐसी गर्मी हस्तांतरण विशेषता पर विचार करेंगे। यह दर्शाता है कि ऊष्मा विनिमय के दौरान एक ऊष्मा वाहक दूसरे ऊष्मा वाहक का किस हद तक उपयोग करता है। पुनर्प्राप्ति गुणांक को ऊष्मा पुनर्प्राप्ति गुणांक, ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता या थर्मल दक्षता कहा जा सकता है।

लेख के पहले भाग में हम ऊष्मा स्थानांतरण के लिए सार्वभौमिक संबंध खोजने का प्रयास करेंगे। इन्हें सबसे सामान्य भौतिक सिद्धांतों से प्राप्त किया जा सकता है और इसके लिए किसी माप की आवश्यकता नहीं होती है। दूसरे भाग में, हम वास्तविक वायु पर्दों के लिए या जल-वायु ताप विनिमय इकाइयों के लिए अलग से ताप विनिमय की मुख्य विशेषताओं पर वास्तविक पुनर्प्राप्ति गुणांक की निर्भरता प्रस्तुत करेंगे, जिस पर पहले से ही लेखों में चर्चा की गई है "मनमाना शीतलक पर ताप पर्दा शक्ति और वायु प्रवाह दर। प्रयोगात्मक डेटा की व्याख्या" और "मनमाने ढंग से शीतलक और वायु प्रवाह दरों पर ताप पर्दा शक्ति। हीट ट्रांसफर प्रक्रिया के आविष्कार", पत्रिका "क्लाइमेट वर्ल्ड" द्वारा क्रमशः 80 और 83 अंक में प्रकाशित किए गए। यह दिखाया जाएगा कि गुणांक हीट एक्सचेंजर की विशेषताओं पर कैसे निर्भर करते हैं, साथ ही वे शीतलक प्रवाह दर से कैसे प्रभावित होते हैं। कुछ गर्मी हस्तांतरण विरोधाभासों को समझाया जाएगा, विशेष रूप से शीतलक प्रवाह दर में बड़े अंतर के साथ पुनर्प्राप्ति गुणांक के उच्च मूल्य का विरोधाभास। पुनर्प्राप्ति की अवधारणा और इसकी मात्रात्मक परिभाषा (गुणांक) के अर्थ को सरल बनाने के लिए, हम एयर-टू-एयर हीट एक्सचेंजर्स के उदाहरण पर विचार करेंगे। यह हमें घटना के अर्थ के प्रति एक दृष्टिकोण निर्धारित करने की अनुमति देगा, जिसे बाद में "जल-वायु" सहित किसी भी आदान-प्रदान तक विस्तारित किया जा सकता है। ध्यान दें कि एयर-टू-एयर हीट एक्सचेंज ब्लॉक में, दोनों क्रॉस करंट, जो मूल रूप से पानी से एयर हीट एक्सचेंजर्स के समान होते हैं, और हीट-एक्सचेंजिंग मीडिया के काउंटर करंट को व्यवस्थित किया जा सकता है। काउंटर धाराओं के मामले में, जो पुनर्प्राप्ति गुणांक के उच्च मूल्यों को निर्धारित करते हैं, गर्मी हस्तांतरण के व्यावहारिक पैटर्न पहले चर्चा किए गए लोगों से थोड़ा भिन्न हो सकते हैं। यह महत्वपूर्ण है कि ऊष्मा स्थानांतरण के सार्वभौमिक नियम आम तौर पर किसी भी प्रकार की ऊष्मा विनिमय इकाई के लिए मान्य हों। लेख की चर्चा में हम यह मानेंगे कि ऊष्मा स्थानांतरण के दौरान ऊर्जा संरक्षित रहती है। यह इस कथन के समतुल्य है कि शरीर के तापमान के कारण थर्मल उपकरण के शरीर से विकिरण शक्ति और गर्मी का संवहन, उपयोगी गर्मी हस्तांतरण की शक्ति की तुलना में छोटा है। हम यह भी मानेंगे कि वाहकों की ताप क्षमता उनके तापमान पर निर्भर नहीं करती है।

उच्च पुनर्प्राप्ति अनुपात कब महत्वपूर्ण है?

यह माना जा सकता है कि एक निश्चित मात्रा में तापीय ऊर्जा संचारित करने की क्षमता किसी भी तापीय उपकरण की मुख्य विशेषताओं में से एक है। यह क्षमता जितनी अधिक होगी, उपकरण उतना ही महंगा होगा। सिद्धांत रूप में पुनर्प्राप्ति गुणांक 0 से 100% तक भिन्न हो सकता है, लेकिन व्यवहार में यह अक्सर 25 से 95% तक होता है। सहज रूप से, कोई यह मान सकता है कि उच्च पुनर्प्राप्ति गुणांक, साथ ही उच्च शक्ति संचारित करने की क्षमता, उपकरण के उच्च उपभोक्ता गुणों को दर्शाती है। हालाँकि, वास्तव में ऐसा कोई सीधा संबंध नहीं देखा जाता है, यह सब हीट एक्सचेंज के उपयोग की शर्तों पर निर्भर करता है। ऊष्मा पुनर्प्राप्ति की उच्च डिग्री कब महत्वपूर्ण है, और कब यह गौण है? यदि शीतलक जिससे गर्मी या ठंड ली जाती है, केवल एक बार उपयोग किया जाता है, यानी लूप नहीं किया जाता है, और उपयोग के तुरंत बाद इसे बाहरी वातावरण में छुट्टी दे दी जाती है, तो इस गर्मी का प्रभावी ढंग से उपयोग करने के लिए उच्च तापमान वाले उपकरण का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। पुनर्प्राप्ति गुणांक. उदाहरणों में भूतापीय प्रतिष्ठानों, खुले जलाशयों, तकनीकी अतिरिक्त गर्मी के स्रोतों से गर्मी या ठंड का उपयोग शामिल है, जहां शीतलक सर्किट को बंद करना असंभव है। उच्च पुनर्प्राप्ति तब महत्वपूर्ण होती है जब हीटिंग नेटवर्क में गणना केवल जल प्रवाह और प्रत्यक्ष जल के तापमान के आधार पर की जाती है। हवा से हवा में हीट एक्सचेंजर्स के लिए, यह निकास हवा से गर्मी का उपयोग होता है, जो गर्मी विनिमय के तुरंत बाद बाहरी वातावरण में चला जाता है। एक और चरम मामला तब होता है जब शीतलक का भुगतान सख्ती से उससे ली गई ऊर्जा के अनुसार किया जाता है। इसे एक आदर्श हीटिंग नेटवर्क विकल्प कहा जा सकता है। तब हम कह सकते हैं कि पुनर्प्राप्ति गुणांक जैसे पैरामीटर का कोई मतलब ही नहीं है। हालाँकि, वाहक के वापसी तापमान पर प्रतिबंध के साथ, पुनर्प्राप्ति गुणांक भी समझ में आता है। ध्यान दें कि कुछ शर्तों के तहत कम उपकरण पुनर्प्राप्ति दर वांछनीय है।

पुनर्प्राप्ति कारक का निर्धारण

पुनर्प्राप्ति गुणांक की परिभाषा कई संदर्भ पुस्तकों (उदाहरण के लिए) में दी गई है। यदि दो मीडिया 1 और 2 के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान होता है (चित्र 1),

जिनकी ताप क्षमता क्रमशः c 1 और c 2 (J/kgxK में) और द्रव्यमान प्रवाह दर g 1 और g 2 (किलो/सेकेंड में) है, तो ताप विनिमय पुनर्प्राप्ति गुणांक को दो समकक्ष अनुपातों के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

= (सी 1 जी 1)(टी 1 - टी 1 0) / (सीजी) मिनट (टी 2 0 - टी 1 0) = (सी 2 जी 2)(टी 2 0 - टी 2) / (सीजी) मिनट ( टी 2 0 - टी 1 0). (1)

इस अभिव्यक्ति में, टी 1 और टी 2 इन दो मीडिया के अंतिम तापमान हैं, टी 1 0 और टी 2 0 प्रारंभिक हैं, और (सीजी) मिनट तथाकथित थर्मल के दो मूल्यों का न्यूनतम है प्रवाह दर जी 1 और जी 2 पर इन मीडिया (डब्ल्यू/के) के बराबर, (सीजी) मिनट = मिनट ((1 जी 1 के साथ), (2 जी 2 के साथ))। गुणांक की गणना करने के लिए, आप किसी भी अभिव्यक्ति का उपयोग कर सकते हैं, क्योंकि उनके अंश, जिनमें से प्रत्येक कुल गर्मी हस्तांतरण शक्ति (2) को व्यक्त करता है, बराबर हैं।

डब्ल्यू = (सी 1 जी 1)(टी 1 - टी 1 0) = (सी 2 जी 2)(टी 2 0 - टी 2)। (2)

(2) में दूसरी समानता को गर्मी हस्तांतरण के दौरान ऊर्जा के संरक्षण के नियम की अभिव्यक्ति के रूप में माना जा सकता है, जिसे थर्मल प्रक्रियाओं के लिए थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम कहा जाता है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि (1) में दो समकक्ष परिभाषाओं में से किसी में भी चार विनिमय तापमान में से केवल तीन मौजूद हैं। जैसा कि कहा गया है, मूल्य तब महत्वपूर्ण हो जाता है जब उपयोग के बाद शीतलक में से एक को त्याग दिया जाता है। इसका तात्पर्य यह है कि (1) में दो अभिव्यक्तियों का चुनाव हमेशा किया जा सकता है ताकि इस वाहक का अंतिम तापमान गणना के लिए अभिव्यक्ति से बाहर रखा जा सके। चलिए उदाहरण देते हैं.

ए) निकास हवा से गर्मी की वसूली

एक प्रसिद्ध उदाहरणउच्च आवश्यक मूल्य वाला हीट एक्सचेंजर आपूर्ति हवा को गर्म करने के लिए निकास हवा के लिए हीट रिक्यूपरेटर के रूप में काम कर सकता है (चित्र 2)।

यदि हम निकास हवा के तापमान को टी कमरे के रूप में, सड़क की हवा को टी सेंट के रूप में, और रिक्यूपरेटर में गर्म करने के बाद आपूर्ति हवा को टी पीआर के रूप में नामित करते हैं, तो, दो वायु प्रवाह से गर्मी क्षमता के समान मूल्य को ध्यान में रखते हुए (वे लगभग समान हैं, यदि हम आर्द्रता और हवा के तापमान पर छोटी निर्भरता की उपेक्षा करते हैं), तो हम इसके लिए एक अच्छी प्रसिद्ध अभिव्यक्ति प्राप्त कर सकते हैं:

जी पीआर (टी पीआर - टी सेंट) / जी मिनट (टी कमरा - टी सेंट)। (3)

इस सूत्र में, gmin आपूर्ति वायु के दो सेकंड प्रवाह दरों gin और निकास वायु के गाउट के सबसे छोटे g min = min (g in, g out) को दर्शाता है। जब आपूर्ति वायु प्रवाह निकास वायु प्रवाह से अधिक नहीं होता है, तो सूत्र (3) को सरल बनाया जाता है और फॉर्म = (टी पीआर - टी सेंट) / (टी रूम - टी सेंट) में घटा दिया जाता है। जिस तापमान को सूत्र (3) में ध्यान में नहीं रखा गया है वह हीट एक्सचेंजर से गुजरने के बाद निकास हवा का तापमान T' है।

बी) एक एयर पर्दे या एक मनमाना वॉटर-एयर हीटर में स्वास्थ्य लाभ

क्योंकि सबके सामने संभावित विकल्पएकमात्र तापमान जिसका मान नगण्य हो सकता है वह वापसी पानी का तापमान टी एक्स है, इसे पुनर्प्राप्ति गुणांक के लिए अभिव्यक्ति से बाहर रखा जाना चाहिए। यदि हम हवा के पर्दे के आसपास की हवा के तापमान को T0 के रूप में दर्शाते हैं, हवा के पर्दे द्वारा गर्म की गई हवा को T के रूप में दर्शाते हैं, और हीट एक्सचेंजर में प्रवेश करने वाले तापमान को दर्शाते हैं गर्म पानीटी जी, (चित्र 3), क्योंकि हम प्राप्त करते हैं:

सीजी(टी - टी 0) / (सीजी) मिनट (टी जी - टी 0)। (4)

इस सूत्र में, c हवा की ताप क्षमता है, g दूसरा द्रव्यमान वायु प्रवाह दर है।

पदनाम (सीजी) मिनट है सबसे छोटा मूल्यहवा सीजी और पानी सी डब्ल्यू जी थर्मल समकक्षों से, सी डब्ल्यू पानी की गर्मी क्षमता है, जी पानी की दूसरी द्रव्यमान प्रवाह दर है: (सीजी) मिनट = मिनट ((एसजी), (सी डब्ल्यू जी))। यदि वायु प्रवाह अपेक्षाकृत छोटा है और वायु समतुल्य पानी समतुल्य से अधिक नहीं है, तो सूत्र भी सरल है: = (टी - टी 0) / (टी जी - टी 0)।

पुनर्प्राप्ति कारक का भौतिक अर्थ

यह माना जा सकता है कि ताप पुनर्प्राप्ति गुणांक का मान विद्युत संचरण की थर्मोडायनामिक दक्षता की मात्रात्मक अभिव्यक्ति है। यह ज्ञात है कि गर्मी हस्तांतरण के लिए यह दक्षता थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम द्वारा सीमित है, जिसे गैर-घटती एन्ट्रापी के नियम के रूप में भी जाना जाता है।

हालाँकि, यह दिखाया जा सकता है कि यह वास्तव में गैर-घटती एन्ट्रापी के अर्थ में थर्मोडायनामिक दक्षता है, केवल गर्मी का आदान-प्रदान करने वाले दो मीडिया के थर्मल समकक्षों की समानता के मामले में। समकक्षों की असमानता के सामान्य मामले में, अधिकतम संभव सैद्धांतिक मूल्य = 1 क्लॉसियस अभिधारणा के कारण है, जिसे इस प्रकार कहा गया है: "एक ही समय में जुड़े अन्य परिवर्तनों के बिना गर्मी को ठंडे से गर्म शरीर में स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है।" यह स्थानांतरण।" इस परिभाषा में, अन्य परिवर्तनों का अर्थ वह कार्य है जो सिस्टम पर किया जाता है, उदाहरण के लिए, रिवर्स कार्नोट चक्र के दौरान, जिसके आधार पर एयर कंडीशनर संचालित होते हैं। यह ध्यान में रखते हुए कि पंप और पंखे, पानी, हवा और अन्य जैसे वाहकों के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करते समय, गर्मी विनिमय की ऊर्जा की तुलना में उन पर नगण्य कार्य करते हैं, हम मान सकते हैं कि इस तरह के गर्मी विनिमय के साथ क्लॉसियस अभिधारणा उच्च स्तर के साथ पूरी होती है शुद्धता।

हालाँकि यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि क्लॉज़ियस अभिधारणा और गैर-घटती एन्ट्रापी का सिद्धांत दोनों बंद प्रणालियों के लिए थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के निर्माण की अलग-अलग अभिव्यक्तियाँ हैं, लेकिन ऐसा नहीं है। उनकी तुल्यता का खंडन करने के लिए, हम दिखाएंगे कि वे आम तौर पर गर्मी हस्तांतरण पर विभिन्न प्रतिबंध लगा सकते हैं। आइए दो एक्सचेंजिंग मीडिया के समान थर्मल समकक्षों के मामले में एक एयर-टू-एयर रिक्यूपरेटर पर विचार करें, जो, यदि गर्मी क्षमता बराबर है, तो दो वायु प्रवाह की द्रव्यमान प्रवाह दरों की समानता का तात्पर्य है, और = (टी पीआर - टी सेंट) / (टी रूम - टी सेंट)। मान लीजिए, निश्चितता के लिए, कमरे का तापमान T कमरा = 20 o C, और सड़क का तापमान T सड़क = 0 o C. यदि हम हवा की गुप्त गर्मी को पूरी तरह से अनदेखा करते हैं, जो इसकी आर्द्रता के कारण होती है, तो, निम्नानुसार है ( 3), आपूर्ति हवा का तापमान टी पीआर = 16 ओ सी एक पुनर्प्राप्ति गुणांक = 0.8 से मेल खाता है, और टी पीआर = 20 ओ सी पर यह 1 के मान तक पहुंच जाएगा। (इन मामलों में सड़क पर उत्सर्जित हवा का तापमान टी ' क्रमशः 4 o C और 0 o C होगा)। आइए हम दिखाएं कि वास्तव में = 1 इस मामले के लिए अधिकतम है। आख़िरकार, भले ही आपूर्ति हवा का तापमान T pr = 24 o C हो, और सड़क पर उत्सर्जित हवा T' = -4 o C हो, तो थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम (ऊर्जा के संरक्षण का नियम) नहीं होगा उल्लंघन। हर सेकंड E = cg·24 o C जूल ऊर्जा सड़क की हवा में स्थानांतरित की जाएगी और उतनी ही मात्रा घर के अंदर की हवा से ली जाएगी, और साथ ही यह 1.2, या 120% के बराबर होगी। हालाँकि, ऐसा ऊष्मा स्थानांतरण बिल्कुल असंभव है क्योंकि सिस्टम की एन्ट्रापी कम हो जाएगी, जो थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम द्वारा निषिद्ध है।

दरअसल, एन्ट्रॉपी एस की परिभाषा के अनुसार, इसका परिवर्तन एक परिवर्तन से जुड़ा हुआ है कुल ऊर्जासंबंध dS = dQ/T द्वारा गैस Q (तापमान केल्विन में मापा जाता है), और यह देखते हुए कि स्थिर गैस दबाव dQ = mcdT पर, m गैस का द्रव्यमान है, c (या जैसा कि इसे अक्सर p से दर्शाया जाता है) है स्थिर दबाव पर ताप क्षमता, dS = mc dT/T। इस प्रकार, S = mc ln(T 2 / T 1), जहां T 1 और T 2 प्रारंभिक और अंतिम गैस तापमान हैं। आपूर्ति हवा की एन्ट्रापी में दूसरे परिवर्तन के लिए सूत्र (3) के अंकन में हमें स्प्र = सीजी एलएन (टीपीआर / तुल) प्राप्त होता है, यदि सड़क की हवा गर्म होती है, तो यह सकारात्मक है। निकास हवा की एन्ट्रापी को बदलने के लिए Svyt = s g ln(T / Troom)। 1 सेकंड में पूरे सिस्टम की एन्ट्रापी में परिवर्तन:

एस = एस पीआर + एस आउट = सीजी(एलएन(टी पीआर / टी सेंट) + एलएन(टी' / टी कमरा))। (5)

सभी मामलों के लिए, हम मानेंगे कि टी स्ट्रीट = 273K, टी कमरा = 293K। (3) से = 0.8 के लिए, टी पीआर = 289 के और (2) टी' = 277 के, जो हमें एन्ट्रापी एस = 0.8 = 8 · 10 -4 सीजी में कुल परिवर्तन की गणना करने की अनुमति देगा। = 1 के लिए, हम इसी तरह T pr = 293K और T' = 273K प्राप्त करते हैं, और एन्ट्रापी, जैसा कि कोई उम्मीद करेगा, संरक्षित है S = 1 = 0. काल्पनिक मामला = 1.2 T pr = 297K और T' = 269K से मेल खाता है , और गणना एन्ट्रापी में कमी दर्शाती है: एस =1.2 = -1.2 10 -4 सीजी। इस गणना को इस प्रक्रिया की असंभवता के लिए एक औचित्य माना जा सकता है c = 1.2 विशेष रूप से, और सामान्य तौर पर किसी भी > 1 के लिए भी S के कारण< 0.

तो, प्रवाह दरों पर जो दो मीडिया के समान थर्मल समकक्ष प्रदान करते हैं (समान मीडिया के लिए यह समान प्रवाह दरों से मेल खाती है), पुनर्प्राप्ति गुणांक इस अर्थ में विनिमय दक्षता निर्धारित करता है कि = 1 एन्ट्रापी संरक्षण के सीमित मामले को परिभाषित करता है। क्लॉज़ियस अभिधारणा और गैर-घटती एन्ट्रापी का सिद्धांत इस मामले के लिए समकक्ष हैं।

अब हवा से हवा के ताप विनिमय के लिए असमान वायु प्रवाह दरों पर विचार करें। उदाहरण के लिए, आपूर्ति हवा की द्रव्यमान प्रवाह दर 2g है, और निकास हवा की द्रव्यमान प्रवाह दर g है। ऐसी प्रवाह दरों पर एन्ट्रापी में परिवर्तन के लिए हम प्राप्त करते हैं:

एस = एस पीआर + एस आउट = 2एस जी एलएन(टी पीआर / टी सेंट) + एसजी एलएन(टी' / टी कमरा)। (6)

समान प्रारंभिक तापमान पर = 1 के लिए टी सेंट = 273 के और टी कमरा = 293 के, (3) का उपयोग करके, हम टी पीआर = 283 के प्राप्त करते हैं, क्योंकि जी पीआर / जी मिनट = 2। फिर ऊर्जा के संरक्षण के नियम से (2) हमें मान T' = 273K प्राप्त होता है। यदि हम इन तापमान मानों को (6) में प्रतिस्थापित करते हैं, तो एन्ट्रापी में पूर्ण परिवर्तन के लिए हमें S = 0.00125сg > 0 प्राप्त होता है। अर्थात, = 1 के साथ सबसे अनुकूल मामले में भी, प्रक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से उप-इष्टतम हो जाती है; ऐसा होता है एन्ट्रापी में वृद्धि के साथ और, परिणामस्वरूप, समान लागत वाले उपकेस के विपरीत, यह हमेशा अपरिवर्तनीय होता है।

इस वृद्धि के पैमाने का अनुमान लगाने के लिए, हम पहले से ही ऊपर विचार किए गए समान खर्चों के आदान-प्रदान के लिए पुनर्प्राप्ति गुणांक पाएंगे, ताकि इस विनिमय के परिणामस्वरूप एन्ट्रापी की समान मात्रा उन खर्चों के लिए उत्पन्न हो जो 2 के कारक से भिन्न होते हैं = 1. दूसरे शब्दों में, हम आदर्श परिस्थितियों में विभिन्न लागतों के आदान-प्रदान की थर्मोडायनामिक गैर-इष्टतमता का मूल्यांकन करेंगे। सबसे पहले, एन्ट्रापी में परिवर्तन स्वयं बहुत कम कहता है; ऊष्मा विनिमय द्वारा स्थानांतरित ऊर्जा के लिए एन्ट्रापी में परिवर्तन के एस/ई के अनुपात पर विचार करना अधिक जानकारीपूर्ण है। उपरोक्त उदाहरण को ध्यान में रखते हुए, जब एन्ट्रापी S = 0.00125cg से बढ़ती है, तो स्थानांतरित ऊर्जा E = cg pr (T pr - T str) = 2c g 10K होती है। इस प्रकार, अनुपात S/E = 6.25 · 10 –5 K -1. यह सत्यापित करना आसान है कि पुनर्प्राप्ति गुणांक = 0.75026 समान प्रवाह पर विनिमय की समान "गुणवत्ता" की ओर ले जाता है... वास्तव में, समान प्रारंभिक तापमान पर टी सेंट = 273 के और टी कमरा = 293 के और समान प्रवाह, यह गुणांक तापमान T re = 288 K और T' = 278 K से मेल खाता है। (5) का उपयोग करते हुए, हम एन्ट्रापी S = 0.000937сg में परिवर्तन प्राप्त करते हैं और यह ध्यान में रखते हुए कि E = сg(T pr - T str) = сg 15К, हम S/E = 6.25 10 –5 К -1 प्राप्त करते हैं। तो, थर्मोडायनामिक गुणवत्ता के संदर्भ में, = 1 पर और दो बार अलग-अलग प्रवाह पर गर्मी हस्तांतरण = 0.75026... समान प्रवाह पर गर्मी हस्तांतरण से मेल खाता है।

एक और प्रश्न जो हम पूछ सकते हैं वह यह है: एन्ट्रापी में वृद्धि के बिना इस काल्पनिक प्रक्रिया के घटित होने के लिए विभिन्न दरों पर काल्पनिक विनिमय तापमान क्या होगा?

समान प्रारंभिक तापमान पर = 1.32 के लिए टी सेंट = 273 के और टी कमरा = 293 के, (3) का उपयोग करके, हम टी पीआर = 286.2 के प्राप्त करते हैं और ऊर्जा के संरक्षण के नियम से (2) टी' = 266.6 के। यदि हम इन मानों को (6) में प्रतिस्थापित करते हैं, तो एन्ट्रापी में पूर्ण परिवर्तन के लिए हमें cg(2ln(286.2 / 273) + ln(266.6 / 293)) 0 प्राप्त होता है। ऊर्जा संरक्षण का नियम और गैर का नियम -इन तापमान मूल्यों के लिए घटती एन्ट्रापी संतुष्ट है, और फिर भी इस तथ्य के कारण विनिमय असंभव है कि T' = 266.6 K प्रारंभिक तापमान सीमा से संबंधित नहीं है। यह सीधे क्लॉज़ियस की धारणा का उल्लंघन करेगा, ऊर्जा को ठंडे वातावरण से गर्म वातावरण में स्थानांतरित करेगा। नतीजतन, यह प्रक्रिया असंभव है, जैसे अन्य असंभव हैं, न केवल एन्ट्रापी के संरक्षण के साथ, बल्कि इसकी वृद्धि के साथ भी, जब किसी भी मीडिया का अंतिम तापमान प्रारंभिक तापमान सीमा (टी स्ट्रीट, टी रूम) से परे चला जाता है।

प्रवाह दरों पर जो विनिमय मीडिया के असमान थर्मल समकक्ष प्रदान करते हैं, गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया मौलिक रूप से अपरिवर्तनीय है और सिस्टम की एन्ट्रापी में वृद्धि के साथ होती है, यहां तक ​​कि सबसे कुशल गर्मी हस्तांतरण के मामले में भी। ये तर्क अलग-अलग ताप क्षमता वाले दो मीडिया के लिए भी मान्य हैं; एकमात्र महत्वपूर्ण बात यह है कि इन मीडिया के थर्मल समकक्ष मेल खाते हैं या नहीं।

1/2 के पुनर्प्राप्ति अनुपात के साथ हीट एक्सचेंज की न्यूनतम गुणवत्ता का विरोधाभास

इस अनुच्छेद में, हम क्रमशः 0, 1/2 और 1 के पुनर्प्राप्ति गुणांक वाले ताप विनिमय के तीन मामलों पर विचार करते हैं। मान लीजिए कि कुछ भिन्न प्रारंभिक तापमान T 1 0 और T 2 0 के साथ समान ताप क्षमता वाले ताप-विनिमय मीडिया के समान प्रवाह को हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से पारित किया जाता है। 1 के पुनर्प्राप्ति गुणांक के साथ, दो मीडिया बस तापमान मानों का आदान-प्रदान करते हैं और अंतिम तापमान प्रारंभिक तापमान T 1 = T 2 0 और T 2 = T 1 0 को प्रतिबिंबित करते हैं। यह स्पष्ट है कि इस मामले में एन्ट्रापी नहीं बदलती है S = 0, क्योंकि बाहर निकलने पर प्रवेश द्वार के समान ही तापमान का मीडिया होता है। 1/2 के पुनर्प्राप्ति गुणांक के साथ, दोनों मीडिया का अंतिम तापमान प्रारंभिक तापमान के अंकगणितीय औसत के बराबर होगा: टी 1 = टी 2 = 1/2 (टी 1 0 + टी 2 0)। तापमान समकरण की एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया घटित होगी, और यह एन्ट्रापी एस > 0 में वृद्धि के बराबर है। 0 के पुनर्प्राप्ति गुणांक पर, कोई गर्मी हस्तांतरण नहीं होता है। यानी, टी 1 = टी 1 0 और टी 2 = टी 2 0, और अंतिम स्थिति की एन्ट्रापी नहीं बदलेगी, जो 1 के बराबर पुनर्प्राप्ति गुणांक के साथ सिस्टम की अंतिम स्थिति के समान है। सी = 1 स्थिति सी = 0 के समान है, सादृश्य द्वारा यह भी दिखाया जा सकता है कि स्थिति = 0.9 स्थिति सी = 0.1, आदि के समान है। इस मामले में, स्थिति सी = 0.5 एन्ट्रापी में अधिकतम वृद्धि के अनुरूप होगी सभी संभावित गुणांक. जाहिर है, = 0.5 न्यूनतम गुणवत्ता के ताप हस्तांतरण से मेल खाता है।

बेशक ये सच नहीं है. विरोधाभास की व्याख्या इस तथ्य से शुरू होनी चाहिए कि ऊष्मा विनिमय ऊर्जा का आदान-प्रदान है। यदि ऊष्मा विनिमय के परिणामस्वरूप एन्ट्रापी एक निश्चित मात्रा में बढ़ गई है, तो ऊष्मा विनिमय की गुणवत्ता इस पर निर्भर करती है कि 1 J या 10 J ऊष्मा हस्तांतरित की गई थी या नहीं। एन्ट्रापी S में पूर्ण परिवर्तन को नहीं मानना ​​अधिक सही है। वास्तव में, हीट एक्सचेंजर में इसका उत्पादन), लेकिन इस मामले में स्थानांतरित ऊर्जा ई में परिवर्तन एन्ट्रापी का अनुपात। जाहिर है, तापमान के विभिन्न सेटों के लिए, इन मूल्यों की गणना = 0.5 के लिए की जा सकती है। = 0 के लिए इस अनुपात की गणना करना अधिक कठिन है, क्योंकि यह 0/0 के रूप की अनिश्चितता है। हालाँकि, अनुपात को 0 पर ले जाना कठिन नहीं है, जिसे व्यावहारिक रूप में इस अनुपात को बहुत छोटे मानों पर लेकर प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, 0.0001। तालिका 1 और 2 में हम विभिन्न प्रारंभिक तापमान स्थितियों के लिए ये मान प्रस्तुत करते हैं।

किसी भी मूल्य पर और रोजमर्रा के तापमान रेंज टी सेंट रूम और टी रूम के लिए (हम मान लेंगे कि टी रूम / टी सेंट एक्स

एस/ई (1/टी सेंट-1/टी कमरा)(1-). (7)

दरअसल, अगर हम टी रूम = टी स्ट्रीट (1 + x) को दर्शाते हैं, तो 0< x

ग्राफ़ 1 पर हम तापमान के लिए यह निर्भरता दिखाते हैं T st = 300K T कमरा = 380K।

यह वक्र सन्निकटन (7) द्वारा निर्धारित एक सीधी रेखा नहीं है, हालाँकि यह इसके इतना करीब है कि वे ग्राफ़ पर अप्रभेद्य हैं। फॉर्मूला (7) से पता चलता है कि गर्मी हस्तांतरण की गुणवत्ता बिल्कुल = 0 पर न्यूनतम है। आइए एस/ई पैमाने का एक और अनुमान लगाएं। दिए गए उदाहरण में, हम तापमान टी 1 और टी 2 के साथ दो ताप भंडारों के कनेक्शन पर विचार करते हैं। (टी 1< T 2) теплопроводящим стержнем. Показано, что в стержне на единицу переданной энергии вырабатывается энтропия 1/Т 1 –1/Т 2 . Это соответствует именно минимальному качеству теплообмена при рекуперации с = 0. Интересное наблюдение заключается в том, что по физическому смыслу приведенный пример со стержнем интуитивно подобен теплообмену с = 1/2 , поскольку в обоих случаях происходит выравнивание температуры к среднему значению. Однако формулы демонстрируют, что он эквивалентен именно случаю теплообмена с = 0, то есть теплообмену с наиболее низким качеством из всех возможных. Без вывода укажем, что это же минимальное качество теплообмена S / E = 1 / Т 1 0 –1 / Т 2 0 в точности реализуется для ->0 और शीतलक प्रवाह दर के मनमाने अनुपात पर।

विभिन्न ताप प्रवाह लागतों पर ऊष्मा स्थानांतरण की गुणवत्ता में परिवर्तन

हम मान लेंगे कि शीतलक प्रवाह दर n के कारक से भिन्न होती है, और ताप विनिमय उच्चतम संभव गुणवत्ता (= 1) के साथ होता है। यह समान प्रवाह दर के साथ ताप विनिमय की किस गुणवत्ता के अनुरूप होगा? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आइए देखें कि विभिन्न व्यय अनुपातों के लिए S/E मान = 1 पर कैसे व्यवहार करता है। प्रवाह अंतर n = 2 के लिए, इस पत्राचार की गणना पहले ही बिंदु 3 में की जा चुकी है: = 1 n=2 समान प्रवाह के लिए = 0.75026... से मेल खाता है। तालिका 3 में, 300K और 350K के तापमान के एक सेट के लिए, हम विभिन्न मूल्यों के लिए समान ताप क्षमता के शीतलक की समान प्रवाह दर पर एन्ट्रापी में सापेक्ष परिवर्तन प्रस्तुत करते हैं।

तालिका 4 में हम केवल अधिकतम संभव ताप अंतरण दक्षता (= 1) पर विभिन्न प्रवाह अनुपात n के लिए एन्ट्रापी में सापेक्ष परिवर्तन और समान प्रवाह दरों के लिए समान गुणवत्ता की ओर ले जाने वाली संगत क्षमताएं प्रस्तुत करते हैं।

आइए ग्राफ 2 पर परिणामी निर्भरता (एन) प्रस्तुत करें।

लागतों में अनंत अंतर के साथ, यह 0.46745 की अंतिम सीमा तक जाता है... यह दिखाया जा सकता है कि यह एक सार्वभौमिक निर्भरता है। यह किसी भी वाहक के लिए किसी भी प्रारंभिक तापमान पर मान्य है, यदि व्यय अनुपात के बजाय हमारा मतलब थर्मल समकक्षों के अनुपात से है। इसका अनुमान हाइपरबोला द्वारा भी लगाया जा सकता है, जिसे ग्राफ़ पर पंक्ति 3 द्वारा दर्शाया गया है नीले रंग का:

'(एन) 0.4675+ 0.5325/एन। (8)

लाल रेखा सटीक संबंध को इंगित करती है (n):

यदि एक मनमाना n>1 के बदले में असमान लागत का एहसास होता है, तो सापेक्ष एन्ट्रापी उत्पादन के अर्थ में थर्मोडायनामिक दक्षता कम हो जाती है। हम इसका अनुमान बिना किसी व्युत्पत्ति के ऊपर से प्रस्तुत करते हैं:

यह अनुपात n>1 के लिए सटीक समानता की ओर जाता है, 0 या 1 के करीब, और मध्यवर्ती मानों के लिए कई प्रतिशत की पूर्ण त्रुटि से अधिक नहीं होता है।

लेख का अंत "क्लाइमेट वर्ल्ड" पत्रिका के अगले अंकों में से एक में प्रस्तुत किया जाएगा। वास्तविक ताप विनिमय इकाइयों के उदाहरणों का उपयोग करते हुए, हम पुनर्प्राप्ति गुणांक के मान पाएंगे और दिखाएंगे कि वे इकाई की विशेषताओं से कितने निर्धारित होते हैं, और शीतलक प्रवाह दर से कितने निर्धारित होते हैं।

साहित्य

1. पुखोव ए. वायु। प्रायोगिक डेटा की व्याख्या. // जलवायु विश्व। 2013. क्रमांक 80. पी. 110.
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पुखोव एलेक्सी व्याचेस्लावोविच,
तकनीकी निदेशक
ट्रॉपिक लाइन कंपनी