В днешно време електроснабдяването по цял свят се явява стратегическа задача с огромен мащаб . В много производства поради недостатъчно използване на топлината, се инкасират огромни енергийни загуби.
Същото се отнася и в топлоцентралите, където кпд на процесите не надвишава 50-60% като неоползотворената топлина се изхвърля в околната среда и създава екологични проблеми. Големи топлинни загуби съществуват и в процесите, където се използват високи температури (10 000С) , а също така вредите, които нанасят агресивните вещества и примеси. Бързото разрушаване на топлообменните апарати се обяснява именно с тази среда, при отсъствието на топлоутилизиращи приспособления.
Отчитайки тези фактори, много предприятия започнаха да произвеждат по-ефективни топлообменници и да ги внедряват активно в производството. В настоящо време, съществуват множество топлообменни апарати, които повишават ефективността на топлинните процеси.
Видове топлообменници
- регенеративни
- смесителни
- рекуперативни
Особености на регенеративните системи. При тези топлообменни апарати процесите се осъществяват посредством заливане на нагревните повърхности от топлоносителя. Тези топлообменници са ефективни при високотемпературни процеси и голями обеми. Единствения недостатък е високите габарити и размери.
Смесителните топлообменни апарати имат ограничена употреба в специфични технологични процеси. Апаратите, в които се осъществява топлообмена, смесват топлоносителя с високотемпературни газове.
Особеността на рекуперативните системи е това, че топлината на изходящите газове се предава непрекъснато през стената разделяща топлите газове и топлоносителя. Тази стена представлява тръби или пластини, а съответно топлообменниците биват тръбни или пластичати рекуператори.
За решаване на задачите свързани с газовия топлообмен, в днешно време , рекуперативните топлообменници получиха най-широко разпространение.
Рекуператора се монтира на пътя на изходящите газове, например комина на котела или в охлаждащия тръбопровод на пещите.
С помощта на рекуперацията на топлината се икономисват 30-45 % от потребяваната енергия. За отбелязване е, че при рекуперация на топлината при камини и котли, т. е. вкарване на топъл въздух, вместо този от окръжаващата среда, се подобрява процеса на горене и намалява корозирането на горивната камера.
По този начин количеството топлина, при запазване на разхода на гориво, се повишава с 10-15 %.
Следва да се отбележи, че конструкцията на рекуператорите притежава някой недостатъци, поради което отсъстват в технологичните процеси.
Недостатъци на рекуператорите
- Големи габарити на устройствата
- Дълъг срок на възвращаемост и висока стойност
- Невъзможност или сложност на ремонта
- Ниска термопластичност, високо
аеродинамично съпротивление
- вероятност от запушване
Повечето от недостатъците са именно за големите размери на топлопреносните повърхности. Устройството е по-ефективно, колкото по-голямо е отношението на тези повърхности към масата и обема на топлообменника.
В цял свят сега задачата е да се създадат не скъпи и ефективни топлообменни апарати. Благодарение на развитието топлопредаващите повърхности се повишава интензивността на топлообменните апарати.
Например, за увеличение на топлообмена на тръбните топлообменници зачести използването на спирално оребрени тръби. Но и при това, за съжаление, рекуператорите не притежават висока ефективност, а все още имат висока цена, тегло и габарити.
В миналия век, много популярни бяха пластинчатите топлообменници, те и до ден днешен са основните нискотемпературни апарати.
Нов тип пластичати рекуператори
Неотдавна бе реализиран проект по създаване на ново поколение пластичати рекуператори с такива характеристики, които превишават характеристиките на всички до сегашни устройства ( в своя сегмент на пазара). Основния елемент на този вид рекуператори се явява нов металургичен полуфабрикат- листов оребрен панел.
Листов оребрен панел
Той представлява плосък тънкостенен лист със заварени по дължина ребра, със следните размери:
- дебелина на елемента 1-3 мм
- широчина на панела до 1 000 мм
- дължина на панела до 6 000 мм
- височина на реброто 8-40 мм
- стъпка на заварката 10-80 мм
Площ от 1м2 на панела може да се равнява на 2 до 10 м2 нагревна повърхност. Това е в пъти по-висока топлопроводност от пластинчатите топлообменници. За сега широкото приложение на тези рекуператори е ограничено, поради технологични проблеми в производството им. Но поради високото им кпд бъдещето е на този вид конструкции, стига да се снижи себестойността им и започне промишлено, масово производство.