चैम्बर-प्रकार के रिक्यूपरेटर के संचालन की योजना। एयर रिक्यूपरेटर क्या है? परिचालन सिद्धांत और प्रकार. छत पर स्थित वाटर रिक्यूपरेटर

हर कोई जानता है कि कमरे के वेंटिलेशन के लिए प्रणालियों की एक विशाल विविधता है। उनमें से सबसे सरल खुले प्रकार (प्राकृतिक) सिस्टम हैं, उदाहरण के लिए, एक खिड़की या वेंट का उपयोग करना।

लेकिन वेंटिलेशन का यह तरीका बिल्कुल भी किफायती नहीं है। इसके अलावा, प्रभावी वेंटिलेशन के लिए आपको लगातार इसकी आवश्यकता होती है खुली खिड़कीया ड्राफ्ट की उपस्थिति। इसलिए, इस प्रकार का वेंटिलेशन बेहद अप्रभावी होगा। इसका उपयोग आवासीय परिसरों के वेंटिलेशन के लिए तेजी से किया जा रहा है। मजबूर वेंटिलेशनगर्मी पुनर्प्राप्ति के साथ.

सरल शब्दों में, पुनर्प्राप्ति "संरक्षण" शब्द के समान है। ऊष्मा पुनर्प्राप्ति तापीय ऊर्जा के भंडारण की प्रक्रिया है। यह इस तथ्य के कारण होता है कि कमरे से निकलने वाली हवा का प्रवाह अंदर प्रवेश करने वाली हवा को ठंडा या गर्म करता है। योजनाबद्ध रूप से, पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

गर्मी पुनर्प्राप्ति के साथ वेंटिलेशन एक सिद्धांत के अनुसार होता है जिसे मिश्रण से बचने के लिए रिक्यूपरेटर की डिज़ाइन सुविधाओं द्वारा प्रवाह को अलग करना चाहिए। हालाँकि, उदाहरण के लिए, रोटरी हीट एक्सचेंजर्स आपूर्ति हवा को निकास हवा से पूरी तरह से अलग करना संभव नहीं बनाते हैं।

रिक्यूपरेटर की दक्षता प्रतिशत 30 से 90% तक भिन्न हो सकती है। विशेष स्थापनाओं के लिए, यह आंकड़ा 96% ऊर्जा संरक्षण हो सकता है।

एयर रिक्यूपरेटर क्या है

इसके डिज़ाइन के अनुसार, एयर-टू-एयर रिक्यूपरेटर आउटपुट वायु द्रव्यमान से गर्मी पुनर्प्राप्त करने के लिए एक इंस्टॉलेशन है, जो गर्मी या ठंड के सबसे कुशल उपयोग की अनुमति देता है।

स्वास्थ्यवर्धक वेंटिलेशन क्यों चुनें?

वेंटिलेशन, जो गर्मी पुनर्प्राप्ति पर आधारित है, की दक्षता दर बहुत अधिक है। इस सूचक की गणना उस गर्मी के अनुपात के आधार पर की जाती है जो रिक्यूपरेटर वास्तव में पैदा करता है अधिकतम संख्याजितना संभव हो उतना ताप बनाए रखना।

एयर रिक्यूपरेटर कितने प्रकार के होते हैं?

आज, गर्मी वसूली के साथ वेंटिलेशन पांच प्रकार के रिक्यूपरेटर द्वारा किया जा सकता है:

लैमेलर, जो है धातु संरचनाऔर हैं उच्च स्तरनमी पारगम्यता;
रोटरी;
चैम्बर प्रकार;
मध्यवर्ती ताप वाहक के साथ रिक्यूपरेटर;
ताप पाइप.

पहले प्रकार के रिक्यूपरेटर का उपयोग करके गर्मी वसूली के साथ एक घर का वेंटिलेशन सभी तरफ से आने वाली हवा के प्रवाह को बढ़ी हुई तापीय चालकता के साथ कई धातु प्लेटों के चारों ओर प्रवाहित करने की अनुमति देता है। रिक्यूपरेटर दक्षता इस प्रकार का 50 से 75% तक होता है।

प्लेट रिक्यूपरेटर के डिजाइन की विशेषताएं

वायुराशियाँ संपर्क में नहीं हैं;
सभी भाग स्थिर हैं;
कोई गतिशील संरचनात्मक तत्व नहीं हैं;
संघनन नहीं बनता;
रूम डीह्यूमिडिफ़ायर के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता।

रोटरी रिक्यूपरेटर की विशेषताएं

रोटरी प्रकार के रिक्यूपरेटर में डिज़ाइन विशेषताएं होती हैं जिसके माध्यम से रोटर की आपूर्ति और आउटपुट चैनलों के बीच गर्मी हस्तांतरण होता है।

रोटरी रिक्यूपरेटर पन्नी से ढके होते हैं।

दक्षता 85% तक;
ऊर्जा बचाता है;
कमरे के निरार्द्रीकरण के लिए उपयुक्त;
विभिन्न धाराओं से 3% तक हवा का मिश्रण, जिसके कारण गंध का संचार हो सकता है;
जटिल यांत्रिक डिज़ाइन.

हीट रिकवरी के साथ आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन, जो चैम्बर रिक्यूपरेटर पर आधारित है, का उपयोग बहुत ही कम किया जाता है, क्योंकि इसके कई नुकसान हैं:

दक्षता दर 80% तक;
आने वाले प्रवाहों का मिश्रण, जिससे गंधों का संचरण बढ़ जाता है;
संरचना के गतिशील भाग.

मध्यवर्ती शीतलक पर आधारित रिक्यूपरेटर के डिजाइन में पानी-ग्लाइकोल समाधान होता है। कभी-कभी साधारण पानी ऐसे शीतलक के रूप में कार्य कर सकता है।

मध्यवर्ती ताप वाहक के साथ रिक्यूपरेटर की विशेषताएं

55% तक अत्यंत कम दक्षता;
वायु प्रवाह का मिश्रण पूरी तरह से समाप्त हो गया है;
आवेदन का दायरा: बड़ा उत्पादन।

ताप पाइपों पर आधारित ताप पुनर्प्राप्ति वाले वेंटिलेशन में अक्सर फ़्रीऑन युक्त ट्यूबों की एक व्यापक प्रणाली होती है। गर्म करने पर तरल वाष्पित हो जाता है। रिक्यूपरेटर के विपरीत भाग में फ़्रीऑन ठंडा हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर संघनन बनता है।

हीट पाइप वाले रिक्यूपरेटर की विशेषताएं

कोई गतिशील भाग नहीं;
गंधों से वायु प्रदूषण की संभावना पूर्णतः समाप्त हो जाती है;
औसत दक्षता 50 से 70% तक है।

आज, वायु द्रव्यमान पुनर्प्राप्ति के लिए कॉम्पैक्ट इकाइयों का उत्पादन किया जाता है। मोबाइल रिक्यूपरेटर का एक मुख्य लाभ वायु नलिकाओं की आवश्यकता का अभाव है।

ताप पुनर्प्राप्ति के मुख्य उद्देश्य

गर्मी पुनर्प्राप्ति पर आधारित वेंटिलेशन का उपयोग घर के अंदर नमी और तापमान के आवश्यक स्तर को बनाए रखने के लिए किया जाता है।
स्वस्थ त्वचा के लिए. आश्चर्यजनक रूप से, हीट रिकवरी वाले सिस्टम का मानव त्वचा पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है, जो हमेशा नमीयुक्त रहेगा और सूखने का जोखिम कम हो जाएगा।
फर्नीचर को सूखने और फर्श को चरमराने से बचाने के लिए।
स्थैतिक बिजली उत्पन्न होने की संभावना को बढ़ाने के लिए। हर कोई इन मानदंडों को नहीं जानता है, लेकिन स्थिर वोल्टेज में वृद्धि के साथ, मोल्ड और कवक बहुत धीरे-धीरे विकसित होते हैं।

आपके घर के लिए गर्मी वसूली के साथ सही ढंग से चयनित आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन आपको हीटिंग लागत पर महत्वपूर्ण बचत करने की अनुमति देगा। शीत कालऔर गर्मियों में एयर कंडीशनिंग। इसके अलावा, इस प्रकार के वेंटिलेशन का मानव शरीर पर लाभकारी प्रभाव पड़ता है, जिससे आप कम बीमार पड़ेंगे और घर में फंगस का खतरा कम हो जाएगा।

किसी भी बंद स्थान को दैनिक वेंटिलेशन की आवश्यकता होती है, लेकिन कभी-कभी यह आरामदायक और सुखद माइक्रॉक्लाइमेट बनाने के लिए पर्याप्त नहीं होता है। ठंड के मौसम में, जब खिड़कियाँ वेंटिलेशन के लिए खुली होती हैं, तो गर्मी जल्दी से निकल जाती है, और इससे हीटिंग की अनावश्यक लागत बढ़ जाती है। में गर्मी का समयबहुत से लोग हर साल एयर कंडीशनिंग का उपयोग करते हैं, लेकिन ठंडी हवा के साथ-साथ सड़क से गर्म हवा भी प्रवेश करती है।

तापमान को संतुलित करने और हवा को ताज़ा बनाने के लिए, एयर रिक्यूपरेटर नामक एक उपकरण का आविष्कार किया गया था। में सर्दी का समययह आपको कमरे की गर्मी नहीं खोने देता है, और गर्मी में यह गर्म हवा को कमरे में प्रवेश करने से रोकता है।

रिक्यूपरेटर क्या है?

लैटिन से अनुवादित, रिक्यूपरेटर शब्द का अर्थ है - वापसी रसीद या वापसीहवा के संबंध में, हमारा मतलब थर्मल ऊर्जा की वापसी है जो वेंटिलेशन सिस्टम के माध्यम से हवा के साथ दूर ले जाया जाता है। एयर रिक्यूपरेटर जैसा उपकरण दो वायु प्रवाह को संतुलित करते हुए वेंटिलेशन के कार्य का सामना करता है।

डिवाइस के संचालन का सिद्धांत बहुत सरल है, तापमान अंतर के कारण गर्मी का आदान-प्रदान होता है, जिसके कारण हवा का तापमान बराबर हो जाता है। रिक्यूपरेटर में दो कक्षों वाला एक हीट एक्सचेंजर होता है; वे निकास को पास करते हैं और अपने माध्यम से वायु प्रवाह की आपूर्ति करते हैं। तापमान अंतर के कारण बनने वाला संचित संघनन स्वचालित रूप से रिक्यूपरेटर से हटा दिया जाता है।

पुनर्प्राप्ति प्रणाली न केवल आपको कमरे में हवा को हवादार करने की अनुमति देती है, यह हीटिंग लागत को काफी हद तक बचाती है, क्योंकि यह प्रभावी रूप से गर्मी के नुकसान को कम करती है। स्वास्थ्य लाभ करने वाला सक्षम है 2/3 से अधिक बचाएंकमरे से गर्मी निकल रही है, जिसका अर्थ है कि उपकरण का पुन: उपयोग किया जा रहा है थर्मल ऊर्जाएक तकनीकी चक्र में.

डिवाइस वर्गीकरण

रिक्यूपरेटर अपने शीतलक प्रवाह पैटर्न और डिज़ाइन के साथ-साथ अपने उद्देश्य में भिन्न होते हैं। क्या रिक्यूपरेटर कई प्रकार के होते हैं?

परतदार
रोटरी
पानी
उपकरण जिन्हें छत पर रखा जा सकता है।

प्लेट रिक्यूपरेटर

इन्हें सबसे आम माना जाता है क्योंकि इनकी कीमत कम होती है, लेकिन ये काफी प्रभावी होते हैं। डिवाइस के अंदर स्थित हीट एक्सचेंजर में एक या अधिक होते हैं तांबे या एल्यूमीनियम की प्लेटें, प्लास्टिक, बहुत मजबूत सेलूलोज़, वे स्थिर अवस्था में हैं। डिवाइस में प्रवेश करने वाली हवा कैसेट की एक श्रृंखला से होकर गुजरती है और ऑपरेशन के दौरान मिश्रित नहीं होती है, एक साथ शीतलन और हीटिंग प्रक्रिया होती है;

डिवाइस बहुत कॉम्पैक्ट और विश्वसनीय है, यह व्यावहारिक रूप से विफल नहीं होता है। प्लेट-प्रकार के रिक्यूपरेटर बिजली की खपत किए बिना काम करते हैं, जो एक महत्वपूर्ण लाभ है। डिवाइस के नुकसान के बीच यह है कि प्लेट मॉडल ठंढे मौसम में काम नहीं कर सकता है, ठंड के कारण नमी का आदान-प्रदान असंभव है निकास उपकरण. इसकी निकास नलिकाएं घनीभूत एकत्र करती हैं, जो शून्य से नीचे के तापमान पर जम जाती है।

रोटरी रिक्यूपरेटर

ऐसा उपकरण बिजली से संचालित होता है; इसके ब्लेड एक या दो रोटार द्वारा संचालित होते हैं। ऑपरेशन के दौरान घूमना चाहिए, जिसके बाद वायु संचलन होता है। आमतौर पर उनके पास है बेलनाकार आकारप्लेटों को कसकर स्थापित किया गया है और अंदर एक ड्रम है जो हवा के प्रवाह से घूमने के लिए मजबूर है, पहले बाहर आता है कमरे की हवा, और फिर, दिशा बदलते हुए, हवा सड़क से वापस आती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रोटरी डिवाइस बड़े हैं, लेकिन उनकी कार्यक्षमता बहुत अधिक हैलैमेलर वाले की तुलना में. वे इसके लिए महान हैं बड़ा परिसर- हॉल, खरीदारी केन्द्र, अस्पताल, रेस्तरां, इसलिए इन्हें घर के लिए खरीदना उचित नहीं है। नुकसान के बीच, ऐसे उपकरणों के महंगे रखरखाव पर ध्यान देना उचित है, क्योंकि वे बहुत अधिक बिजली की खपत करते हैं, उनके भारीपन के कारण उन्हें स्थापित करना आसान नहीं है, और वे महंगे हैं। स्थापना के लिए एक वेंटिलेशन कक्ष की आवश्यकता होती है बड़े आकाररोटरी रिक्यूपरेटर.

छत पर स्थित वाटर रिक्यूपरेटर

रीसर्क्युलेशन डिवाइस कई कूलेंट - पानी, एंटीफ्ीज़ इत्यादि का उपयोग करके तापीय ऊर्जा को आपूर्ति हीट एक्सचेंजर में स्थानांतरित करते हैं। यह डिवाइस प्लेट रिक्यूपरेटर के प्रदर्शन के समान है, लेकिन इसमें अंतर है कि यह बहुत समान है पानी की व्यवस्थागरम करना। नुकसान कम दक्षता और लगातार रखरखाव है।

एक रिक्यूपरेटर जिसे छत पर रखा जा सकता है, कमरे में जगह बचाता है। इसकी कार्यकुशलता अधिकतम 68% है, इसमें परिचालन लागत की आवश्यकता नहीं होती है, इन सभी गुणों को इस प्रकार के लाभों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। नकारात्मक पक्ष यह है कि ऐसे रिक्यूपरेटर को स्थापित करना मुश्किल है; इसके लिए एक विशेष माउंटिंग सिस्टम की आवश्यकता होती है। अधिकतर इस प्रकार का उपयोग औद्योगिक सुविधाओं के लिए किया जाता है।

प्राकृतिक वेंटिलेशन को किसी भी आवासीय भवन में डिज़ाइन और स्थापित किया जाना चाहिए, लेकिन यह हमेशा मौसम की स्थिति से प्रभावित होता है, वर्ष के समय के आधार पर, वेंटिलेशन की ताकत इस पर निर्भर करती है। यदि ठंढी सर्दियों में वेंटिलेशन सिस्टम प्रभावी ढंग से काम करता है, तो गर्मियों में यह व्यावहारिक रूप से काम नहीं करता है।

आवासीय भवन की तंगीसुधार कर कम किया जा सकता है प्राकृतिक वायुसंचार, लेकिन यह केवल ठंड के मौसम में ही ध्यान देने योग्य परिणाम देगा। वहाँ भी है नकारात्मक पक्षउदाहरण के लिए, गर्मी एक आवासीय भवन को छोड़ देगी, और आने वाली ठंडी हवा को अतिरिक्त हीटिंग की आवश्यकता होगी।

इस वेंटिलेशन प्रक्रिया को घर के मालिकों के लिए बहुत महंगा होने से रोकने के लिए, कमरे से निकाली गई हवा की गर्मी का उपयोग करना आवश्यक है। करना है मजबूर परिसंचरणवायु। ऐसा करने के लिए, आपूर्ति और निकास वायु नलिकाओं का एक नेटवर्क बिछाया जाता है, फिर पंखे लगाए जाते हैं। वे अलग-अलग कमरों में हवा की आपूर्ति करेंगे और यह प्रक्रिया मौसम की स्थिति से संबंधित नहीं होगी। विशेष रूप से इस उद्देश्य के लिए, ताजी और दूषित वायुराशियों के चौराहे पर एक हीट एक्सचेंजर स्थापित किया जाता है।

एयर रिक्यूपरेटर क्या प्रदान करता है?

पुनर्प्राप्ति प्रणाली आपको आने वाली और निकास हवा के मिश्रण के प्रतिशत को कम करने की अनुमति देती है। डिवाइस में मौजूद विभाजक इस प्रक्रिया को अंजाम देते हैं। प्रवाह ऊर्जा को सीमा तक स्थानांतरित करने के कारण, ताप विनिमय होता है, जेट समानांतर या क्रॉसवाइज गुजरेंगे; पुनर्प्राप्ति प्रणाली है कई सकारात्मक विशेषताएं.

हवा के प्रवाह के प्रवेश द्वार पर एक विशेष प्रकार की ग्रिल सड़क से धूल, कीड़े, पराग और यहां तक कि बैक्टीरिया को भी बरकरार रखती है।
शुद्ध वायु कमरे में प्रवेश करती है।
प्रदूषित हवा, जिसमें हानिकारक घटक हो सकते हैं, कमरे से बाहर चली जाती है।
परिसंचरण के अलावा, आपूर्ति जेटों को साफ और पृथक किया जाता है।
अच्छी और स्वस्थ नींद को बढ़ावा देता है।

सिस्टम के सकारात्मक गुण इसे घर के अंदर उपयोग करना संभव बनाते हैं विभिन्न प्रकार केअधिक आरामदायक बनाने के लिए तापमान की स्थिति. बहुत बार इनका उपयोग किया जाता है औद्योगिक परिसरजहां बड़े स्थानों के वेंटिलेशन की आवश्यकता होती है। ऐसी जगहों पर सपोर्ट करना जरूरी है स्थिर तापमानवायु, यह कार्य रोटरी रिक्यूपरेटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो काम कर सकता है +650 o C तक के तापमान पर.

निष्कर्ष

ताजा और का आवश्यक संतुलन साफ़ हवासामान्य आर्द्रता के साथ आपूर्ति और निकास के लिए वेटिलेंशन. रिक्यूपरेटर स्थापित करके, आप ऊर्जा संसाधनों की बचत से संबंधित कई समस्याओं का भी समाधान कर सकते हैं।

अपने घर के लिए एयर रिक्यूपरेटर चुनते समय, आपको रहने की जगह के क्षेत्र, उसमें नमी की डिग्री और डिवाइस के उद्देश्य को ध्यान में रखना होगा। आपको निश्चित रूप से डिवाइस की लागत और स्थापना की संभावना, इसकी दक्षता पर ध्यान देना चाहिए, जिस पर पूरे घर के वेंटिलेशन की गुणवत्ता निर्भर करेगी।

विषय का नाम बदलें. बिल्कुल भी शैक्षणिक कार्यक्रम नहीं लगता. उनकी रुचि केवल पीआर में है।
अब मैं इसे थोड़ा ठीक कर दूंगा.
रोटरी रिक्यूपरेटर के लाभ:
1. उच्च ताप स्थानांतरण दक्षता
हाँ मैं सहमत हूँ। घरेलू वेंटिलेशन प्रणालियों में उच्चतम दक्षता।
2. कमरे में हवा को नमीमुक्त करता है, क्योंकि यह हीड्रोस्कोपिक नहीं है।
सुखाने के लिए कोई भी विशेष रूप से रोटर का उपयोग नहीं करता है। इसे प्लस के रूप में क्यों शामिल किया गया है?
विपक्ष:
1. बड़े आकार.
मैं सहमत नहीं हूं.
2. रोटर एक जटिल गतिमान तंत्र है जो टूट-फूट के अधीन है, और परिचालन लागत तदनुसार बढ़ जाएगी।
रोटर को घुमाने वाली एक छोटी स्टेपर मोटर की लागत 3 कोपेक होती है और यह शायद ही कभी विफल होती है। क्या आप इसे "जटिल चलती तंत्र" कहते हैं जो परिचालन लागत को बढ़ाता है?
3. वायु प्रवाह संपर्क में हैं, जिसके कारण मिश्रण 20% तक है, कुछ रिपोर्टों के अनुसार 30% तक।
30 किसने कहा? आपको यह कहां से मिला? कृपया हमें लिंक प्रदान करें। मैं अभी भी प्रवाह के 10 प्रतिशत पर विश्वास कर सकता हूं, लेकिन 30 बकवास है। कुछ प्लेट रिक्यूपरेटर इस संबंध में भली भांति बंद करके सील किए जाने से बहुत दूर हैं, और वहां एक छोटा सा प्रवाह सामान्य है।
4. घनीभूत जल निकासी की आवश्यकता है
प्रिय शैक्षिक प्रोग्रामर, अपार्टमेंट और कॉटेज के लिए रोटरी इंस्टॉलेशन के लिए कम से कम एक निर्देश पुस्तिका पढ़ें। वहां काले और सफेद रंग में लिखा है: मानक वायु आर्द्रता पर, घनीभूत हटाने की आवश्यकता नहीं है।
5. पीवीयू को एक स्थिति में बांधना।
यह माइनस क्यों है?
6. कमरे में हवा को नमीमुक्त करता है, क्योंकि यह हीड्रोस्कोपिक नहीं है।
यदि आप वेंटिलेशन सिस्टम बाजार को जानते हैं, तो आप पहले से ही हीड्रोस्कोपिक सामग्री से बने रोटार के विकास पर ध्यान दे चुके हैं। यह कितना आवश्यक है और प्लेट-प्रकार के रिक्यूपरेटर सहित इस सभी हाइग्रोस्कोपिसिटी की कितनी आवश्यकता है, यह एक विवादास्पद प्रश्न है और अक्सर हाइग्रोस्कोपिसिटी के पक्ष में नहीं है।
जवाब देने के लिए धन्यवाद।
किसी ने शैक्षिक कार्यक्रम होने का दिखावा नहीं किया। उपयोगकर्ता के लिए, साथ ही एक उपयोगकर्ता के रूप में मेरे लिए, चर्चा का विषय और संभावित मदद।
"चूंकि मैं थोड़ा दिलचस्पी रखने वाला व्यक्ति हूं, इसलिए मैं इसकी तुलना उन चीजों से करूंगा जिनके साथ मैं काम करता हूं।" - मैंने शुरुआत में ही लिखा था। मैं इसकी तुलना उससे करता हूं जिसके साथ मैं काम कर रहा हूं।
रोटरी प्रकार में प्लेट प्रकार की तुलना में बड़े आयाम होते हैं। क्योंकि मैं इसकी तुलना उसके साथ करता हूं जिसके साथ मैं काम करता हूं।
यह तथ्य कि इसमें उच्चतम दक्षता संकेतक हैं, मेरी राय में, सच नहीं है; ट्रिपल प्लेट प्रकार में अधिक दक्षता और उच्च ठंढ प्रतिरोध होता है। फिर, मैं इसकी तुलना उससे करता हूं जिसके साथ मैं काम कर रहा हूं।
यह एक गतिशील तंत्र है और टूट-फूट सकता है, इसलिए इसकी कीमत तीन कोपेक है। यह अच्छा है।
एक स्थिति में माउंट करना एक माइनस है। चित्र में दिखाए अनुसार बिल्कुल स्थापित करना हमेशा संभव नहीं होता है।
कम करने के लिए हाइग्रोस्कोपी की जरूरत है परिचालन तापमान, जिस पर रिक्यूपरेटर स्थिर नहीं होगा।

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 के बीच ताप विनिमय (कुछ मॉडलों में - शीत विनिमय और नमी विनिमय दोनों) प्रदान करता है निकालने की हवा. 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,) से बनी होती हैं। स्टेनलेस स्टील) पन्नी या अति पतला कार्डबोर्ड, प्लास्टिक, हीड्रोस्कोपिक सेलूलोज़। 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 जल निकासी पाइपलाइन के माध्यम से भवन के सीवरेज सिस्टम में डाला जाना चाहिए। ठंड के मौसम में इस नमी के रिक्यूपरेटर में जमने और यांत्रिक क्षति (डीफ्रॉस्टिंग) होने का खतरा रहता है। 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 धारा से दूसरे में गर्मी 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। पन्नी या तार सामग्री के समान है प्लेट रिक्यूपरेटर- 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, मध्यवर्ती शीतलक के साथ एक दिलचस्प प्रकार का रिक्यूपरेटर सामने आया है - तथाकथित। थर्मोडायनामिक रिक्यूपरेटर, जिसमें तरल हीट एक्सचेंजर्स, पाइप और पंप की भूमिका निभाई जाती है प्रशीतन मशीनहीट पंप मोड में काम करना। 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. जिसमें आपूर्ति और निकास प्रणालीइसमें कई आपूर्ति इकाइयाँ और एक उच्च क्षमता वाली निकास इकाई शामिल हो सकती है, जो एक प्रशीतन सर्किट द्वारा एकजुट होती है। एक ही समय में, सिस्टम की क्षमताएं कई एयर हैंडलिंग इकाइयों को संचालित करने की अनुमति देती हैं विभिन्न तरीके(हीटिंग/कूलिंग) एक साथ। 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, थर्मोसाइफन लगाए जाते हैं। संरचनात्मक रूप से, ये तांबे के पंख वाले पाइप के भली भांति बंद करके सील किए गए खंड हैं, जो अंदर विशेष रूप से चयनित कम-उबलते फ़्रीऑन से भरे होते हैं। निकास प्रवाह में पाइप का एक सिरा गर्म हो जाता है, इस स्थान पर फ्रीऑन 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 प्रवाहित किया जाता है ताकि फ़्रीऑन गुरुत्वाकर्षण के कारण पाइप के अंदर ठंडे सिरे से गर्म सिरे तक चला जाए। दक्षता दर 50-70%। महत्वपूर्ण शर्तइसके संचालन को सुनिश्चित करने के लिए: 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 हवा की एन्थैल्पी द्वारा 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 संसाधित हवा कमरे में प्रवेश करती है)। पवन बहार). 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 निर्धारण किसके द्वारा किया जाता है? आई-डी का उपयोग करनाआर्द्र हवा की स्थिति का आरेख, उस पर कमरे, बाहर और आपूर्ति हवा में मापा तापमान और आर्द्रता के अनुरूप बिंदु अंकित करना। 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;
औसत ऊंचाई 3-6 वर्ग मीटर के परिसर में दो प्रदर्शनी हॉल, एक कार्यालय क्षेत्र और एक स्टेशन शामिल है रखरखाव(एक सौ);
इन परिसरों की आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन के लिए चयन किया गया वेंटिलेशन इकाइयाँ चैनल प्रकार: 650 एम3/घंटा की वायु प्रवाह दर और 0.4 किलोवाट की बिजली खपत के साथ 1 इकाई और 1500 एम3/घंटा की वायु प्रवाह दर और 0.83 किलोवाट की बिजली खपत के साथ 5 इकाइयां।
बाहरी हवा के तापमान की गारंटीकृत सीमा डक्ट स्थापना(-15…+40) оС है.

ऊर्जा खपत की तुलना करने के लिए, हम डक्टेड इलेक्ट्रिक एयर हीटर की शक्ति की गणना करेंगे, जो ठंड के मौसम में बाहरी हवा को गर्म करने के लिए आवश्यक है। हवाई संचालन केंद्र 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 एक तुलना करेंगे वित्तीय विश्लेषणकार डीलरशिप परिसर के लिए आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन सिस्टम की ऊर्जा खपत, डक्ट-प्रकार की हीट रिकवरी इकाइयों और इलेक्ट्रिक एयर हीटर के साथ पारंपरिक इकाइयों से सुसज्जित।

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।

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 तापीय 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 पुनर्प्राप्ति गुणांक के उच्च मूल्य का विरोधाभास बड़ा अंतरशीतलक लागत में. सरल बनाने के लिए, पुनर्प्राप्ति की अवधारणा और उसका अर्थ मात्रा का ठहराव(गुणांक) आइए एयर-टू-एयर हीट एक्सचेंजर्स का उदाहरण देखें। 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 कहने के बराबर है कि शरीर से तेजोमय शक्ति और ऊष्मा का संवहन होता है थर्मल उपकरण, मामले के तापमान द्वारा निर्धारित, उपयोगी गर्मी हस्तांतरण की शक्ति की तुलना में छोटे हैं। 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 ताप विनिमय 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 बाहरी वातावरण में अपरिवर्तनीय रूप से छुट्टी दे दी जाती है, तो प्रभावी उपयोगइस गर्मी के लिए, उच्च पुनर्प्राप्ति गुणांक वाले उपकरण का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। 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 कहा जा सकता है आदर्श विकल्पहीटिंग नेटवर्क. 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

उच्च आवश्यक मूल्य वाले हीट एक्सचेंजर का एक प्रसिद्ध उदाहरण आपूर्ति हवा को गर्म करने के लिए एक निकास वायु हीट रिक्यूपरेटर 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 ताप 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 महत्वहीन हो सकता है वह तापमान है पानी लौटाओटी एक्स, 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 वायु सीजी और पानी सीडब्ल्यू जी थर्मल समकक्षों का सबसे छोटा मूल्य है, सीडब्ल्यू 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।

यद्यपि यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि क्लॉज़ियस अभिधारणा और गैर-घटती एन्ट्रापी का सिद्धांत दोनों थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम की अलग-अलग अभिव्यक्तियाँ हैं बंद सिस्टम, यह गलत 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 कमरे 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, एन्ट्रापी एस की परिभाषा के अनुसार, इसका परिवर्तन संबंध डीएस = डीक्यू/टी (तापमान केल्विन में मापा जाता है) द्वारा गैस क्यू की कुल ऊर्जा में परिवर्तन से जुड़ा हुआ है, और यह देखते हुए कि स्थिर गैस दबाव पर डीक्यू = एमसीडीटी, एम गैस द्रव्यमान है, एस (या इसे अक्सर पी के साथ कैसे दर्शाया जाता है) - निरंतर दबाव पर गर्मी क्षमता, डीएस = एमसी · डीटी/टी। इस प्रकार, S = mc ln(T 2 / T 1), जहां T 1 और T 2 प्रारंभिक और अंतिम गैस तापमान हैं। आपूर्ति वायु की एन्ट्रापी में दूसरे परिवर्तन के लिए सूत्र (3) के अंकन में हम Spr = сg ln(Tpr / Tul) प्राप्त करते हैं, यदि सड़क की हवागर्म हो जाता है, 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 पर, हम इसी तरह T pr = 293K और T' = 273K प्राप्त करते हैं, और एन्ट्रापी, जैसा कि कोई उम्मीद करेगा, S = 1 = 0 संरक्षित है। 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; 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 विभिन्न खर्चों के आदान-प्रदान की थर्मोडायनामिक गैर-इष्टतमता का मूल्यांकन करेंगे आदर्श स्थितियाँ. 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 तौर पर क्लॉसियस की धारणा का उल्लंघन करेगा, जिससे ऊर्जा ठंडे वातावरण से गर्म वातावरण में स्थानांतरित हो जाएगी। 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, केवल 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 करेगी कि 1 J या 10 J ऊष्मा स्थानांतरित की गई थी, एन्ट्रापी S में पूर्ण परिवर्तन 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 के पुनर्वितरण को 0 पर ले जाना आसान है, जो कि है व्यवहारिक अर्थों मेंइस अनुपात को बहुत छोटे मानों, जैसे 0.0001, पर लेकर प्राप्त किया जा सकता है। 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 गर्मी 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 खराब क्वालिटीसभी संभव में से. निष्कर्ष निकाले बिना, हम बताते हैं कि गर्मी हस्तांतरण की समान न्यूनतम गुणवत्ता एस / ई = 1 / टी 1 0 –1 / टी 2 0 बिल्कुल -> 0 के लिए और शीतलक प्रवाह दरों के एक मनमाने अनुपात पर महसूस की जाती है।

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 अधिकतम के साथ होता है संभव गुणवत्ता(= 1). यह समान प्रवाह दर के साथ ताप विनिमय की किस गुणवत्ता के अनुरूप होगा? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आइए देखें कि मान S/E = 1 पर कैसे व्यवहार करता है विभिन्न अनुपातखर्चे। 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 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 मूल्यों के लिए यह 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 ब्लॉकों के उदाहरणों का उपयोग करना आइए मूल्यों का पता लगाएंपुनर्प्राप्ति गुणांक और दिखाते हैं कि वे इकाई की विशेषताओं द्वारा कितने निर्धारित होते हैं, और शीतलक प्रवाह दरों द्वारा कितने निर्धारित होते हैं।

साहित्य

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पुखोव एलेक्सी व्याचेस्लावोविच,
तकनीकी निदेशक
ट्रॉपिक लाइन कंपनी