Ako si správne vybrať medzi rôznymi typmi rekuperátorov. Regenerácia vo ventilačných systémoch. Analýza rekuperačných systémov a ekonomická realizovateľnosť ich použitia Aplikácia rekuperátorov vo vzduchotechnických systémoch

zotavenie je proces vrátenia maximálneho množstva energie. Pri vetraní je rekuperácia proces prenosu tepelnej energie z odpadového vzduchu do privádzaného vzduchu. Je ich veľa rôzne druhy rekuperátory a v tomto článku si povieme o každom z nich. Každý typ výmenníka tepla je dobrý svojím vlastným spôsobom a má jedinečné výhody, ale ktorýkoľvek z nich vám umožní ušetriť najmenej 50% a častejšie až 95% na ohrev privádzaného vzduchu v zime.

Veľmi zaujímavý je proces prenosu tepla z odpadového vzduchu do privádzaného vzduchu. Ďalej začneme rozoberať každý typ rekuperátora vzduchu, aby ste ľahšie pochopili, čo to je a aký druh rekuperátora potrebujete.

Najpopulárnejší typ rekuperátorov, či skôr vzduchotechnických jednotiek s doskový výmenník tepla. Svoju obľubu si získal jednoduchosťou a spoľahlivosťou konštrukcie samotného výmenníka tepla.

Princíp činnosti je jednoduchý - vo výmenníku tepla výmenníka sa pretínajú dva prúdy vzduchu (odvod a prívod), ale tak, že sú oddelené stenami. V dôsledku toho sa tieto prúdy nemiešajú. Teplý vzduch ohrieva steny výmenníka tepla a steny ohrievajú privádzaný vzduch. Účinnosť doskových výmenníkov tepla (účinnosť doskového výmenníka tepla) sa meria v percentách a zodpovedá:

45-78% pre kovové a plastové výmenníky tepla rekuperátorov.

60-92% pre doskové výmenníky tepla s celulózovými hygroskopickými výmenníkmi tepla.

Takýto skok v účinnosti smerom k celulózovým rekuperátorom je spôsobený jednak návratom vlhkosti cez steny rekuperátora z odpadového vzduchu do privádzaného vzduchu a jednak prenosom latentného tepla v tej istej vlhkosti. V rekuperátoroch totiž úlohu nehrá samotné teplo vzduchu, ale teplo v ňom obsiahnutej vlhkosti. Vzduch bez vlhkosti má veľmi nízku tepelnú kapacitu a vlhkosť je voda ... so známou vysokou tepelnou kapacitou.

Pri všetkých rekuperátoroch, okrem celulózových, je povinné odstránenie drenáže. Tie. pri plánovaní inštalácie výmenníka tepla je potrebné pamätať na to, že je potrebná aj kanalizácia.

Takže plusy:

1. Jednoduchosť dizajnu a spoľahlivosť.

2. Vysoká účinnosť.

3. Nedostatok ďalších spotrebiteľov elektriny.

A samozrejme, nevýhody:

1. Pre prevádzku takéhoto výmenníka tepla musí byť doň privádzaný prívod aj odvod. Ak je systém navrhnutý od nuly, potom to vôbec nie je mínus. Ale ak je systém už k dispozícii a prítok a výfuk sú v určitej vzdialenosti, je lepšie aplikovať.

2. Pri teplotách pod nulou môže výmenník tepla zamrznúť. Na jeho odmrazovanie je potrebné buď zastavenie alebo zníženie prívodu vzduchu z ulice, alebo použitie obtokového ventilu, ktorý umožní privádzanému vzduchu obtekať výmenník tepla, zatiaľ čo je odmrazovaný odpadovým vzduchom. V tomto režime odmrazovania sa všetok studený vzduch dostáva do systému obtokom výmenníka tepla a na jeho zohriatie je potrebné veľké množstvo elektriny. Výnimkou sú celulózové doskové výmenníky tepla.

3. Tieto rekuperátory v podstate nevracajú vlhkosť a vzduch privádzaný do priestorov je príliš suchý. Výnimkou sú celulózové doskové výmenníky tepla.

Druhý najpopulárnejší typ rekuperátorov. Napriek tomu ... Vysoká účinnosť, nezamŕza, kompaktnejšia ako lamelová a dokonca vracia vlhkosť. Nejaké plusy.

Rotačný výmenník tepla je vyrobený z hliníka, navinutý vo vrstvách na rotore, pričom jeden plech je plochý a druhý cik-cak. Aby vzduch prešiel. Je poháňaný elektrickým pohonom cez remeň. Tento „bubon“ sa otáča a každá jeho časť sa zahrieva pri prechode cez výfukovú zónu a potom sa ochladzuje pri prechode do prítokovej zóny, čím odovzdáva teplo privádzanému vzduchu.

Čistiaci sektor sa používa na ochranu pred pretečením vzduchu.

Nový a nie veľmi známy typ rekuperátorov vzduchu. Strešné výmenníky tepla skutočne využívajú doskové výmenníky tepla a niekedy aj rotačné výmenníky tepla, ale rozhodli sme sa z nich urobiť samostatný typ výmenníkov tepla, pretože. Strešný výmenník tepla je špecifický samostatný typ prívodných a výfukových jednotiek s výmenníkom tepla.

Strešné výmenníky tepla sú vhodné pre veľké jednoobjemové miestnosti a sú vrcholom jednoduchosti návrhu, inštalácie a prevádzky. Ak ho chcete nainštalovať, stačí urobiť požadované okno na strechu budovy vložte špeciálne „sklo“, ktoré rozdeľuje záťaž, a vložte do nej strešný výmenník tepla. Všetko je jednoduché. Vzduch sa nasáva spod stropu v miestnosti a podľa želania zákazníka buď spod stropu alebo do dýchacej zóny pracovníkov či návštevníkov obchodných centier.

Rekuperátor s medziľahlým nosičom tepla:

A práve tento typ rekuperátorov je vhodný pre existujúce vetracie systémy "zvlášť prítok - zvlášť výfuk".

No, alebo ak nie je možné vybudovať nový ventilačný systém s akýmkoľvek typom výmenníka tepla, ktorý zahŕňa dodávanie prítoku a výfuku do jednej miestnosti. Je však potrebné pripomenúť, že doskové aj rotačné výmenníky tepla majú vyššiu účinnosť ako glykolové.

V tomto článku sa budeme zaoberať takou charakteristikou prenosu tepla, ako je koeficient regenerácie. Ukazuje stupeň využitia jedného nosiča tepla druhého počas výmeny tepla. Faktor rekuperácie sa môže označovať ako faktor rekuperácie tepla, účinnosť výmeny tepla alebo tepelná účinnosť.

V prvej časti článku sa pokúsime nájsť univerzálne vzťahy pre prenos tepla. Môžu byť odvodené z najvšeobecnejších fyzikálnych princípov a nevyžadujú žiadne merania. V druhej časti uvedieme závislosti reálnych koeficientov rekuperácie od hlavných charakteristík prestupu tepla pre reálne vzduchové clony alebo samostatne pre teplovýmenné jednotky „voda – vzduch“, ktoré už boli uvažované v článkoch „Výkon tepelnej clony pri ľubovoľné prietoky chladiacej kvapaliny a vzduchu. Interpretácia experimentálnych údajov“ a „Výkon tepelnej clony pri ľubovoľnom prietoku chladiva a vzduchu. Invarianty procesu prenosu tepla, publikované v časopise „Climate World“ v číslach 80 a 83. Ukáže sa, ako koeficienty závisia od charakteristík výmenníka tepla, ako aj ako ich ovplyvňujú prietoky nosičov tepla. Vysvetlené budú niektoré paradoxy prestupu tepla, najmä paradox vysokej hodnoty koeficientu spätného získavania pri veľkom rozdiele prietokov teplonosných látok. Pre zjednodušenie bude samotný pojem rekuperácia a význam jej kvantitatívnej definície (koeficient) uvažovaný na príklade výmenníkov tepla vzduch-vzduch. To nám umožní definovať prístup k významu javu, ktorý je potom možné rozšíriť na akúkoľvek výmenu, vrátane „voda – vzduch“. Treba poznamenať, že v jednotkách výmeny tepla vzduch-vzduch môžu byť organizované krížové prúdy, ktoré sú zásadne blízke výmenníkom tepla voda-vzduch, ako aj protiprúdy teplovýmenných médií. V prípade protiprúdov, ktoré určujú vysoké hodnoty koeficientov obnovy, sa praktické vzory prenosu tepla môžu trochu líšiť od tých, ktoré boli uvedené vyššie. Je dôležité, aby univerzálne zákony prenosu tepla boli všeobecne platné pre akýkoľvek typ teplovýmennej jednotky. V zdôvodnení článku budeme predpokladať, že pri prenose tepla sa šetrí energia. To je ekvivalentné tvrdeniu, že výkon žiarenia a konvekcia tepla z tela tepelné zariadenia, v dôsledku hodnoty teploty puzdra sú malé v porovnaní s užitočným výkonom prenosu tepla. Predpokladáme tiež, že tepelná kapacita nosičov nezávisí od ich teplôt.

KEDY JE DÔLEŽITÉ VYSOKÝ KOEFICIENT NÁVRATNOSTI?

Môžeme predpokladať, že schopnosť prenášať určité množstvo tepelnej energie je jednou z hlavných charakteristík každého tepelného zariadenia. Čím je táto schopnosť vyššia, tým je zariadenie drahšie. Faktor výťažnosti sa teoreticky môže meniť od 0 do 100 % a v praxi často od 25 do 95 %. Intuitívne možno predpokladať, že vysoký koeficient obnovy, ako aj schopnosť prenášať vysoký výkon, znamenajú vysokú spotrebiteľskú kvalitu zariadenia. V skutočnosti sa však takýto priamy vzťah nedodržiava, všetko závisí od podmienok využitia prenosu tepla. Kedy je vysoký stupeň rekuperácie tepla dôležitý a kedy druhoradý? Ak sa chladiaca kvapalina, z ktorej sa odoberá teplo alebo chlad, použije len raz, to znamená, že sa nezacyklí a hneď po použití je nenávratne vypustená do vonkajšieho prostredia, potom pre efektívne využitie tohto tepla je žiaduce použiť prístroj s vysokým faktorom obnovy. Príkladom je využitie tepla alebo chladu z časti geotermálnych zariadení, otvorených zásobníkov, zdrojov technologického prebytočného tepla, kde nie je možné uzavrieť teplonosný okruh. Vysoká rekuperácia je dôležitá, keď sa vo vykurovacej sieti výpočet vykonáva len na prietoku vody a hodnote teploty priamej vody. Pri výmenníkoch vzduch-vzduch ide o využitie tepla odpadového vzduchu, ktoré hneď po výmene tepla odchádza do vonkajšieho prostredia. Ďalší obmedzujúci prípad sa realizuje, keď sa chladiaca kvapalina platí striktne podľa energie z nej odobratej. Dá sa to nazvať ideálna možnosť vykurovacie siete. Potom možno konštatovať, že na takom parametri, akým je koeficient výťažnosti, vôbec nezáleží. Hoci s obmedzeniami na vratnú teplotu nosiča má zmysel aj koeficient regenerácie. Upozorňujeme, že za určitých podmienok je žiaduci nižší faktor obnovy zariadenia.

STANOVENIE KOEFICIENTU VÝŤAŽNOSTI

Definícia koeficientu obnovy je uvedená v mnohých referenčných príručkách (napríklad , ). Ak dôjde k výmene tepla medzi dvoma médiami 1 a 2 (obr. 1),

ktoré majú tepelné kapacity c 1 a c 2 (v J / kg x K) a hmotnostné prietoky g 1 a g 2 (v kg / s), možno koeficient spätného získavania tepla reprezentovať ako dva ekvivalentné pomery:

\u003d (c 1 g 1) (T 1 - T 1 0) / (cg) min (T 2 0 - T 1 0) \u003d (c 2 g 2) (T 2 0 - T 2) / (cg) min (T20 - T10). (jeden)

V tomto vyjadrení sú T 1 a T 2 konečné teploty týchto dvoch médií, T 1 0 a T 2 0 sú počiatočné teploty a (cg) min je minimum z dvoch hodnôt tzv. nazývaný tepelný ekvivalent týchto médií (W / K) pri prietokoch g 1 a g 2, (cg) min = min ((s 1 g 1), (s 2 g 2)). Na výpočet koeficientu môžete použiť ktorýkoľvek z výrazov, od ich čitateľov, z ktorých každý vyjadruje plný výkon prenos tepla (2) sú rovnaké.

W \u003d (c 1 g 1) (T 1 - T 1 0) \u003d (c 2 g 2) (T 2 0 - T 2). (2)

Druhú rovnosť v (2) možno považovať za vyjadrenie zákona zachovania energie pri prenose tepla, ktorý sa pre tepelné procesy nazýva prvý termodynamický zákon. Je možné vidieť, že v ktorejkoľvek z dvoch ekvivalentných definícií v (1) sú prítomné iba tri zo štyroch teplôt výmeny. Ako bolo uvedené, hodnota sa stáva významnou, keď sa jedna z chladiacich kvapalín po použití vyhodí. Z toho vyplýva, že výber z dvoch výrazov v (1) je možné vykonať vždy tak, že z výpočtového výrazu je vylúčená konečná teplota tohto nosiča. Uveďme príklady.

a) Rekuperácia tepla odvádzaného vzduchu

Známym príkladom výmenníka tepla s vysokou požadovanou hodnotou je výmenník tepla odvádzaného vzduchu na ohrev privádzaného vzduchu (obr. 2).

Ak označíme teplotu odpadového vzduchu T miestnosť, ulica T st a privádzaný vzduch po ohreve vo výmenníku T pr, potom pri rovnakej hodnote tepelných kapacít z dvoch prúdov vzduchu (sú takmer rovnaké, ak zanedbávame malé závislosti od vlhkosti a teploty vzduchu), môžete získať dobre známy výraz pre:

G pr (T pr - T st) / g min (T pokoj - T st). (3)

V tomto vzorci gmin označuje najmenší g min \u003d min (g in, g out) z dvoch druhých prietokov g v privádzanom vzduchu a g out vo výfukovom vzduchu. Keď prietok privádzaného vzduchu nepresahuje prietok odvádzaného vzduchu, vzorec (3) sa zjednoduší a zredukuje na tvar = (T pr - T st) / (T miestnosť - T st). Teplota, ktorá sa vo vzorci (3) nezohľadňuje, je teplota T' odpadového vzduchu po prechode cez výmenník tepla.

b) Rekuperácia vo vzduchovej clone alebo ľubovoľnom ohrievači voda-vzduch

Pretože pre všetkých možnosti jediná teplota, ktorej hodnota nemusí byť podstatná, je teplota vratnej vody T x, treba ju vylúčiť z výrazu pre koeficient regenerácie. Ak označíme teplotu vzduchu okolo vzduchovej clony T 0, ohrievaného vzduchovou clonou - T a teplotu vzduchu vstupujúceho do výmenníka tepla horúca voda T g, (obr. 3), lebo dostaneme:

Cg (T - To) / (cg) min (Tg - To). (štyri)

V tomto vzorci je c tepelná kapacita vzduchu, g je druhý hmotnostný prúd vzduchu.

Označenie (cg) min je najmenšia hodnota vzduchu cg a vody s tepelnými ekvivalentmi W G, c W je tepelná kapacita vody, G je druhý hmotnostný prietok vody: (cg) min \u003d min ((cg) , (c W G)). Ak je prietok vzduchu relatívne malý a ekvivalent vzduchu nepresahuje ekvivalent vody, vzorec sa tiež zjednoduší: \u003d (T - T 0) / (T g - T 0).

FYZIKÁLNY VÝZNAM KOEFICIENTU OBNOVENIA

Dá sa predpokladať, že hodnota koeficientu spätného získavania tepla je kvantitatívnym vyjadrením termodynamickej účinnosti prenosu výkonu. Je známe, že pre prenos tepla je táto účinnosť obmedzená druhým termodynamickým zákonom, ktorý je známy aj ako zákon neklesajúcej entropie.

Dá sa však ukázať, že - ide skutočne o termodynamickú účinnosť v zmysle neklesajúcej entropie len v prípade rovnosti tepelných ekvivalentov dvoch teplovýmenných médií. Vo všeobecnom prípade nerovnosti ekvivalentov je maximálna možná teoretická hodnota = 1 spôsobená Clausiovým postulátom, ktorý je formulovaný takto: „Teplo nie je možné preniesť z chladnejšieho na teplejšie teleso bez iných zmien súčasne spojených s týmto prevodom." V tejto definícii sú ďalšími zmenami práca, ktorá sa vykonáva na systéme, napríklad v reverznom Carnotovom cykle, na základe ktorého fungujú klimatizácie. Vzhľadom na to, že čerpadlá a ventilátory pri výmene tepla s takými nosičmi, ako je voda, vzduch a iné, na nich vykonajú zanedbateľnú prácu v porovnaní s energiami výmeny tepla, môžeme predpokladať, že pri takejto výmene tepla je Clausiusov postulát splnený s vysokou mierou presnosti.

Hoci sa všeobecne verí, že Clausiusov postulát aj princíp neklesajúcej entropie sú len formulácie druhého termodynamického zákona pre uzavreté systémy, ktoré sa líšia formou, nie je to tak. Aby sme vyvrátili ich ekvivalenciu, ukážeme, že môžu vo všeobecnosti viesť k rôznym obmedzeniam prenosu tepla. Uvažujme rekuperátor vzduch-vzduch v prípade rovnakých tepelných ekvivalentov dvoch výmenných médií, čo pri rovnakých tepelných kapacitách znamená rovnosť hmotnostných prietokov dvoch prúdov vzduchu a = (T pr - T st ) / (T miestnosť - T st). Nech je pre istotu izbová teplota T izbová \u003d 20 °C a uličná teplota T street \u003d 0 °C. Ak úplne ignorujeme latentné teplo vzduchu, ktoré je spôsobené jeho vlhkosťou, potom od (3) teplota privádzaného vzduchu T pr \u003d 16 o C zodpovedá koeficientu regenerácie = 0,8 a pri T pr = 20 o C dosiahne hodnotu 1. (Teploty vzduchu vyfukovaného do ulice v týchto prípadoch bude T' 4 o C a 0 o C). Ukážme, že presne = 1 je maximum pre tento prípad. Koniec koncov, aj keby mal prívodný vzduch teplotu T pr \u003d 24 ° C a vyhodil by sa na ulicu T ' = -4 ° C, potom by prvý zákon termodynamiky (zákon zachovania energie) nebol byť porušené. Každú sekundu sa E = cg 24 o C Jouly energie prenesú do pouličného vzduchu a rovnaké množstvo sa odoberie zo vzduchu v miestnosti, v tomto prípade sa bude rovnať 1,2 alebo 120 %. Takýto prenos tepla je však nemožný práve preto, že entropia systému sa v tomto prípade zníži, čo zakazuje druhý termodynamický zákon.

V skutočnosti je podľa definície entropie S jej zmena spojená so zmenou celkovej energie plynu Q vzťahom dS = dQ / T (teplota sa meria v Kelvinoch), a vzhľadom na to, že pri konštantnom tlaku plynu dQ = mcdT, m je hmotnosť plynu, s (alebo ako sa často označuje p) - tepelná kapacita pri konštantnom tlaku, dS \u003d mc dT / T. Teda S = mc ln(T2/T1), kde T1 a T2 sú počiatočné a konečné teploty plynu. V zápise vzorca (3) pre druhú zmenu entropie privádzaného vzduchu dostaneme Spr = cg ln(Tpr / Tul), ak sa vzduch na ulici ohreje, je kladný. Pre zmenu entropie odpadového vzduchu Sout = c g · ln(T / Troom). Zmena entropie celého systému za 1 sekundu:

S \u003d S pr + S vyt \u003d cg (ln (T pr / T st) + ln (T ' / T miestnosť)). (5)

Vo všetkých prípadoch budeme brať do úvahy T st \u003d 273K, T room \u003d 293K. Pre = 0,8 z (3), T pr = 289K a z (2) T’ = 277K, čo nám umožní vypočítať celkovú zmenu entropie S = 0,8 = 8 10 –4 cg. Pri = 1 podobne získame T pr = 293 K a T' = 273 K a entropia podľa očakávania zostáva S = 1 = 0. Hypotetický prípad = 1,2 zodpovedá T pr = 297 K a T' = 269 K a výpočet ukazuje pokles entropie: S = 1,2 = –1,2 10 –4 cg. Tento výpočet možno považovať za odôvodnenie nemožnosti tohto procesu najmä c = 1,2 a vo všeobecnosti pre akékoľvek > 1 aj v dôsledku S< 0.

Takže pri prietokoch, ktoré poskytujú rovnaké tepelné ekvivalenty dvoch médií (pre rovnaké médiá to zodpovedá rovnakým prietokom), koeficient rekuperácie určuje účinnosť výmeny v tom zmysle, že = 1 určuje hraničný prípad zachovania entropie. Clausiusov postulát a princíp neklesajúcej entropie sú pre takýto prípad ekvivalentné.

Teraz zvážte nerovnaké rýchlosti prúdenia vzduchu pri výmene tepla vzduch-vzduch. Nech je napríklad hmotnostný prietok privádzaného vzduchu 2 g a odvádzaného vzduchu g. Aby sme zmenili entropiu za takéto náklady, získame:

S \u003d S pr + S vyt \u003d 2s g ln (T pr / T st) + s g ln (T ' / T miestnosť). (6)

Pre = 1 pri rovnakých počiatočných teplotách T st = 273 K a T room = 293 K pomocou (3) dostaneme T pr = 283 K, keďže g pr / g min = 2. Potom zo zákona zachovania energie (2) získame hodnotu T ' = 273 K. Ak tieto hodnoty teploty dosadíme do (6), potom pre úplnú zmenu entropie dostaneme S = 0,00125 cg > 0. To znamená, že aj v najpriaznivejšom prípade c = 1 sa proces stáva termodynamicky neoptimálnym, vyskytuje sa so zvýšením entropie a v dôsledku toho je na rozdiel od podprípadu s rovnakými nákladmi vždy nezvratný.

Aby sme odhadli rozsah tohto nárastu, nájdime koeficient rekuperácie pre výmenu rovnakých nákladov, o ktorých sme už uvažovali vyššie, takže v dôsledku tejto výmeny sa vytvorí rovnaká hodnota entropie ako pre náklady, ktoré sa líšia o faktor 2 pri = 1. Inými slovami, odhadujeme termodynamickú neoptimálnosť výmeny rôznych nákladov za ideálnych podmienok. Po prvé, samotná zmena entropie hovorí málo, oveľa informatívnejšie je zvážiť pomer S / E zmeny entropie k energii odovzdanej výmenou tepla. Ak vezmeme do úvahy, že vo vyššie uvedenom príklade, keď sa entropia zvýši o S = 0,00125 cg, prenesená energia je E = cg pr (T pr - T ul) = 2c g 10K. Teda pomer S/E = 6,25 10-5 K-1. Je ľahké vidieť, že koeficient obnovy = 0,75026 vedie k rovnakej „kvalite“ výmeny pri rovnakých prietokoch... Skutočne, pri rovnakých počiatočných teplotách T ul = 273 K a T room = 293 K a rovnakých prietokoch tento koeficient zodpovedá teploty T pr = 288 K a T' = 278 K. Pomocou (5) získame zmenu entropie S = 0,000937сg a ak vezmeme do úvahy, že E = сg(T pr - T ul) = сg 15K, dostaneme S / Е = 6,25 10 –5 K -1. Takže z hľadiska termodynamickej kvality prenos tepla pri = 1 a pri dvakrát rôznych prietokoch zodpovedá prenosu tepla pri = 0,75026 ... s rovnakými prietokmi.

Možno si položiť ešte jednu otázku: aké by mali byť hypotetické výmenné teploty s rôznymi prietokmi, aby tento imaginárny proces nastal bez zvýšenia entropie?

Pre = 1,32 pri rovnakých počiatočných teplotách T st = 273 K a T room = 293 K pomocou (3) získame T pr = 286,2 K a zo zákona zachovania energie (2) T’ = 266,6 K. Ak tieto hodnoty dosadíme do (6), tak pre úplnú zmenu entropie dostaneme cg(2ln(286,2 / 273) + ln(266,6 / 293)) 0. Zákon zachovania energie a zákon non -klesajúca entropia pre tieto teploty je splnená, a napriek tomu je výmena nemožná, pretože T' = 266,6 K nepatrí do počiatočného teplotného rozsahu. To by priamo porušilo Clausiusov postulát, prenos energie z chladnejšieho prostredia do vyhrievaného. V dôsledku toho je tento proces nemožný, rovnako ako ostatné sú nemožné nielen pri zachovaní entropie, ale dokonca aj pri jej zvýšení, keď konečné teploty ktoréhokoľvek média prekročia počiatočný teplotný rozsah (T st, T pokoj).

Pri nákladoch, ktoré poskytujú nerovnaké tepelné ekvivalenty výmenných médií, je proces prenosu tepla zásadne nevratný a prebieha so zvýšením entropie systému aj v prípade najefektívnejšieho prenosu tepla. Tieto úvahy platia aj pre dve médiá s rôznymi tepelnými kapacitami, dôležité je len to, či sa tepelné ekvivalenty týchto médií zhodujú alebo nie.

PARADOX MINIMÁLNEJ KVALITY PRENOSU TEPLA S KOEFICIENTOM REKUPERÁCIE 1/2

V tomto odseku uvažujeme tri prípady prestupu tepla s koeficientmi rekuperácie 0, 1/2 a 1. Nech cez výmenníky tepla prechádzajú rovnaké prúdy teplovýmenných médií rovnakých tepelných kapacít s rôznymi počiatočnými teplotami T10 a T20. S faktorom obnovy 1 si tieto dve médiá jednoducho vymenia hodnoty teploty a konečné teploty odzrkadľujú počiatočné teploty T 1 = T 2 0 a T 2 = T 1 0. Je zrejmé, že entropia sa v tomto prípade nemení S = 0, pretože rovnaké médium na výstupe má rovnaké teploty ako na vstupe. Pri koeficiente obnovy 1/2 sa konečné teploty oboch médií budú rovnať aritmetickému priemeru počiatočných teplôt: T 1 = T 2 = 1/2 (T 1 0 + T 2 0). Prebehne nezvratný proces vyrovnávania teplôt, čo je ekvivalentné zvýšeniu entropie S > 0. Pri koeficiente obnovy 0 nedochádza k výmene tepla. To znamená, že T 1 \u003d T 1 0 a T 2 \u003d T 2 0 a entropia konečného stavu sa nezmení, čo je podobné konečnému stavu systému s koeficientom obnovy rovným 1. stav c \u003d 1 je identický so stavom c \u003d 0, tiež možno analogicky ukázať, že stav = 0,9 je identický so stavom c = 0,1 atď. V tomto prípade bude stav c = 0,5 zodpovedať maximálny nárast entropie zo všetkých možných koeficientov. Zdá sa, že = 0,5 zodpovedá prenosu tepla minimálnej kvality.

Samozrejme, nie je to pravda. Vysvetlenie paradoxu by malo začať skutočnosťou, že prenos tepla je výmena energie. Ak sa entropia v dôsledku prenosu tepla zvýšila o určitú hodnotu, potom sa kvalita prenosu tepla bude líšiť v závislosti od toho, či bolo teplo odovzdané súčasne 1 J alebo 10 J. Správnejšie je neuvažovať o absolútnej zmene v entropia S (v skutočnosti jej produkcia vo výmenníku tepla), ale v tomto prípade pomer zmeny entropie k odovzdanej energii E. Je zrejmé, že pre rôzne súbory teplôt možno tieto hodnoty vypočítať pre = 0,5. Je ťažšie vypočítať tento pomer pre = 0, pretože ide o neistotu tvaru 0/0. Je však ľahké vziať prerozdelenie pomeru na 0, čo sa v praxi dá získať tak, že sa tento pomer vezme pri veľmi malých hodnotách, napríklad 0,0001. V tabuľkách 1 a 2 uvádzame tieto hodnoty pre rôzne počiatočné podmienky teploty.

Pre akékoľvek hodnoty a pri domácich teplotných rozsahoch T st a T br (budeme predpokladať, že T br / T st x

S / E (1 / T st - 1 / T miestnosť) (1 -). (7)

V skutočnosti, ak označíme miestnosť T \u003d ulicu T (1 + x), 0< x

Na grafe 1 ukazujeme túto závislosť pre teploty T ul = 300K T room = 380K.

Táto krivka nie je priamka definovaná aproximáciou (7), hoci je k nej dostatočne blízko, že sú na grafe nerozoznateľné. Vzorec (7) ukazuje, že kvalita prestupu tepla je minimálna práve pri = 0. Urobme ešte jeden odhad stupnice S / E. V príklade uvedenom v , uvažujeme spojenie dvoch zásobníkov tepla s teplotami T 1 a T 2 (T1< 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 a pri ľubovoľnom pomere prietokov chladiacej kvapaliny.

ZMENY V KVALITE PRENOSU TEPLA PRI RÔZNYCH NÁKLADOCH TEPLA

Budeme predpokladať, že prietoky nosičov tepla sa líšia n-krát a prenos tepla nastáva v najvyššej možnej kvalite (= 1). Akej kvalite výmeny tepla pri rovnakých nákladoch to bude zodpovedať? Aby sme odpovedali na túto otázku, pozrime sa, ako sa správa hodnota S / E pri = 1 pre rôzne pomery nákladov. Pre rozdiel v nákladoch n = 2 bola táto zhoda už vypočítaná v bode 3: = 1 n=2 zodpovedá = 0,75026… pre rovnaké toky. V tabuľke 3 pre súbor teplôt 300 K a 350 K uvádzame relatívnu zmenu entropie pri rovnakých prietokoch chladív s rovnakou tepelnou kapacitou pre rôzne hodnoty.

V tabuľke 4 uvádzame aj relatívnu zmenu entropie pre rôzne prietokové pomery n len pri najvyššej možnej účinnosti prenosu tepla (= 1) a zodpovedajúce účinnosti vedúce k rovnakej kvalite pri rovnakých prietokoch.

Uveďme získanú závislosť (n) na grafe 2.

Pri nekonečnom rozdiele v nákladoch to smeruje ku konečnej hranici 0,46745 ... Dá sa ukázať, že ide o univerzálnu závislosť. Platí pri akýchkoľvek počiatočných teplotách pre akékoľvek médium, ak namiesto pomeru nákladov máme na mysli pomer tepelných ekvivalentov. Dá sa aproximovať aj hyperbolou, ktorá je v grafe 3 označená modrou čiarou:

„(n) 0,4675 + 0,5325/n. (osem)

Červená čiara označuje presný vzťah (n):

Ak sa pri výmene s ľubovoľným n>1 realizujú nerovnaké náklady, potom klesá termodynamická účinnosť v zmysle produkcie relatívnej entropie. Uvádzame jej horný odhad bez odvodenia:

Tento pomer má tendenciu k presnej rovnosti pre n>1 blízko 0 alebo 1 a pre stredné hodnoty nepresahuje absolútnu chybu niekoľkých percent.

Záver článku prinesieme v niektorom z najbližších čísel časopisu „CLIMATE WORLD“. Na príkladoch reálnych teplovýmenných jednotiek nájdeme hodnoty koeficientov rekuperácie a ukážeme, do akej miery sú určené charakteristikami jednotky a do akej miery prietokmi nosičov tepla.

LITERATÚRA

1. Pukhov A. vzduchu. Interpretácia experimentálnych údajov. // Svet podnebia. 2013. Číslo 80. S. 110.
2. Pukhov A. C. Výkon tepelnej clony pri ľubovoľných prietokoch chladiacej kvapaliny a vzduchu. Invarianty procesu prenosu tepla. // Svet podnebia. 2014. Číslo 83. S. 202.
3. Prípad V. M., Londýn A. L. Kompaktné výmenníky tepla. . M.: Energia, 1967. S. 23.
4. Wang H. Základné vzorce a údaje o prenos tepla pre inžinierov. . M.: Atomizdat, 1979. S. 138.
5. Kadomtsev B. B. Dynamika a informácie // Uspekhi fizicheskikh nauk. T. 164. 1994. Č. 5. máj S. 453.

Pukhov Alexej Vjačeslavovič,
Technický riaditeľ
Spoločnosť Tropic Line

Vetracie systémy v najnovšie verzie sa už neobmedzujú na štandardný súbor funkcií, z ktorých hlavnou je aktualizácia vzdušného prostredia. Napríklad pomocou technologických filtrov zariadenie minimalizuje obsah škodlivých častíc v miestnosti a tiež zabraňuje prenikaniu pachov. Zlepšujú sa aj z hľadiska regulácie mikroklímy, čo je výhodné najmä z hľadiska úspory energie. Na zabezpečenie tejto možnosti sa používajú napájacie a odsávacie jednotky s rekuperáciou prúdu vzduchu. Prevádzka takýchto systémov je založená na spracovaní tepelných tokov, ktoré prechádzajú cez prvky ventilačnej jednotky. Vďaka tomu užívateľ dostáva nielen čerstvý, ale aj prirodzene ohriaty vzduch.

Aký je princíp obnovy?

Proces rekuperácie prebieha na pozadí interakcie prúdov vzduchu s rôznymi teplotami. To znamená, že vyhrievané prúdy odovzdávajú svoje teplo studeným, čím vytvárajú optimálnu teplotnú rovnováhu. Rekuperácia je odovzdávanie tepla čerstvému ​​vzduchu, ktoré sa uskutočňuje v špeciálnom výmenníku tepla. Zároveň existujú rôzne úrovne účinnosti tohto procesu. Napríklad otvorené okno vykazuje nulovú účinnosť. V tomto prípade sa prívodné toky nezohrievajú, ale znižujú teplotu vzduchu v samotnej miestnosti. Môžeme povedať, že ide o proces, ktorý je opačný k obnove.

Priemerná úroveň účinnosti sa pohybuje v rozmedzí 30-90%. Optimálny ukazovateľ dosahuje 60 % a systémy, ktoré vykazujú ukazovateľ nad 80 %, sa považujú za najproduktívnejšie. Najúčinnejším spätným získavaním je proces výmeny tepla, pri ktorom ohrev prívodných tokov dosiahne úroveň zodpovedajúcu odvádzanému vzduchu. Ale ani moderné technológie neumožňujú dosiahnuť 100 percentnú účinnosť.

Rekuperátor vo ventilačnom systéme

Princíp rekuperácie je realizovaný vo vzduchotechnickom systéme formou plošného výmenníka tepla. Samotný proces distribúcie tepla prebieha pomocou steny, ktorá oddeľuje dva opačne smerujúce toky. Regenerátory majú podobné zariadenie, ale systém rekuperácie sa líši v tom, že vzduchové kanály zostávajú rovnaké počas celej doby prevádzky. Musím povedať, že klimatické zariadenia môžu slúžiť nielen vzdušnému prostrediu. Takže rekuperácia sa využíva aj pri práci s plynom, kvapalinami atď. Existujú aj rôzne konštrukčné schémy. Najbežnejšie sú rebrované, rúrkové a doskové modely. Súčasne sa poskytujú rôzne prístupy k návrhu prietokových kanálov - napríklad je možné rozlíšiť zariadenia s priamym, protiprúdovým a priečnym tokom.

Krížový doskový výmenník tepla

V takýchto inštaláciách sa zvyčajne používajú membránové priečky, vďaka ktorým je zabezpečená účinná obnova. Charakteristickým rysom systému je, že pri odstraňovaní vzduchu sa na ulicu dostáva aj prebytočná vlhkosť. Prívodný a výfukový systém s rekuperáciou je tiež mrazuvzdorný, čo sa dosahuje bez špeciálnych ohrievačov. Táto výhoda umožňuje použitie zariadení s dizajnom s priečnou membránou v podmienkach teplotný režim až -35 °С.

Takéto inštalácie sa používajú ako pri poskytovaní obytných budov, tak aj v skladoch, kde sa očakáva údržba. veľké plochy. Rozšírili sa aj v poľnohospodárstve - napríklad pri usporiadaní hydinární, skladov zeleniny a chovov dobytka. Keďže rekuperácia tepla v prevedení s priečnymi membránami poskytuje efektívne chladenie aj v lete, je tento systém žiadaný aj vo výrobnom priemysle.

Systémy rebrových dosiek

Zariadenie takého výmenníka tepla zabezpečuje prítomnosť rebrovaných tenkostenných dosiek vyrobených vysokofrekvenčným zváraním. Kovové panely tvoria konštrukciu so striedavým usporiadaním priečok otočených o 90 stupňov. Vďaka tejto schéme sa dosiahne vysoká teplota vykurovacieho média, minimálna úroveň odporu, ako aj optimálny pomer plochy televíznej prenosovej plochy k hmotnosti výmenníka tepla. Vzduchotechnické jednotky s rekuperáciou tepla s rebrovanými doskami sú navyše odolné a lacné. Prax používania potvrdzuje, že takéto systémy môžu ušetriť asi 40% To znamená, že náklady na vykurovanie sú minimalizované, pretože čerstvý vzduch sa efektívne ohrieva odvádzanými prúdmi.

Rotačné modely

Medzi vlastnosti takýchto inštalácií patrí nízka cena a pomerne vysoký výkon. Hoci z hľadiska výkonu ohrevu čerstvého vzduchu je táto možnosť horšia ako doskový dizajn s dvojitou kazetou. Napriek jednoduchej konfigurácii pracovných prvkov trpí rotačná rekuperačná jednotka nedokonalým rozložením prúdov vzduchu. Je tu určité riziko, že čerstvý vzduch zmiešané s odstránenými a v dôsledku toho utrpí kvalita vetrania ako takého. Medzi nevýhody takýchto systémov patrí potreba častej údržby, čo je nevýhodné najmä pri použití v obytných priestoroch. Samotný proces zahrievania je však dosť efektívny.

Priamy protiprúdový systém

Charakteristickým znakom tohto typu rekuperátorov je rúrková konštrukcia, ktorej prvky sú tenkostenné zvárané prvky. Počas prevádzky tohto typu inštalácie sa vytvára vír pri stene, ktorý zvyšuje prenos tepla, ale súčasne sa ničí, keď sa zvyšuje odpor vo vzduchovom kanáli. Najčastejšie sa takéto systémy používajú v priemysle, kde je potrebný jemný ohrev jedného z pracovných médií. Súbežné protiprúdové zariadenia sa tiež používajú v strojárstve na odvádzanie a rekuperáciu tepla. Žiadaná je aj domová napájacia jednotka s týmto typom rekuperácie - odporúča sa inštalovať do miestností so vzduchotesnými plastové okná, ako aj v ekologických domoch.

Takéto rekuperátory sú spravidla integrované do jedného plášťa vzduchovodu, čo zabezpečuje nízku spotrebu energie, kompaktné rozmery s možnosťou skrytej inštalácie, vysoký výkon a spoľahlivosť zariadenia počas prevádzky.

Rekuperátory pre energeticky úsporné domy

Samotný koncept ventilačné systémy, ktorá zabezpečuje pasívny ohrev čerstvého vzduchu, je zameraná na zníženie nákladov na vykurovanie. Ale čo sa týka vybavenia, rekuperácia je aj ekologický spôsob normalizácie mikroklímy. Výrobcovia vyrábajú špeciálne linky, ktoré využívajú bezpečné a efektívne materiály z hľadiska zhodnocovania. Najmä najnovšie modely dostávajú trojstupňové výmenníky tepla vyrobené z neporéznych ultratenkých membrán. Takéto zariadenie eliminuje potrebu elektrických ohrievačov vzduchu.

Okrem rovnomerného prenosu tepla takéto zariadenia efektívne pracujú aj s vlhkosťou. Poskytujú úplný návrat vlhkosti do miestnosti s úplným vylúčením kondenzátorov. Vetranie s rekuperáciou vďaka tomu zároveň eliminuje potrebu inštalácie drenážnych systémov.

Automatizácia pre rekuperátory

V smere elektronického plnenia sa vyvíja aj prívodný a výfukový systém. S cieľom optimalizovať distribúciu tokov výrobcovia dodávajú jednotky s možnosťou automatického nastavenia polohy medzikanálových prepážok. Pokročilejšie modely poskytujú aj nastavenie rýchlostných režimov, indikáciu teplotných indikátorov a sledovanie stupňa znečistenia filtrov pomocou alarmu. Moderné vetranie s rekuperáciou navyše poskytuje možnosť ovládať externý potrubný ohrievač bez pripájania zariadení tretích strán k procesu. To znamená, že v tomto prípade je zabezpečené dodatočné zahrievanie vzduchu na optimálnu rýchlosť.

Filtre v rekuperátoroch

Ako všetko moderné systémy vetranie, modely s rekuperáciou naznačujú zahrnutie čistiacich zariadení do dizajnu. Pretože výmena tepla zahŕňa maximálnu konvergenciu výstupného a núteného prúdenia vzduchu, filtre v tomto prípade zohrávajú obzvlášť dôležitú úlohu. V samotných vzduchových potrubiach sa najčastejšie používajú filtre typu F7, ktoré vylučujú prechod častíc s veľkosťou 0,5 mikrónu. G3 sú menej bežné, ale v závislosti od dizajnu môže byť takýto doplnok potrebný. Pre ľahkú údržbu je regeneračný systém často vybavený filtrami vyrobenými z plastov a špeciálnych vlákien - takéto prvky sa dajú ľahko umyť a vytriasť. Ako už bolo uvedené, moderné modely sú tiež vybavené indikátormi, ktoré určujú okamih výmeny filtra.

Výhody rekuperátorov

Technológie používané vo vzduchotechnických jednotkách minimalizujú spotrebu energie a zlepšujú ergonómiu klimatická výbava. V praxi môže užívateľ takejto inštalácie pocítiť aj zlepšenie mikroklímy. Rekuperácia tepla samozrejme nie je z hľadiska funkcie vykurovania taká efektívna ako špeciálne vykurovacie jednotky, ale jej prevádzka si nevyžaduje dodatočnú spotrebu energie. Zahrnutie pomocných vykurovacích prostriedkov do systémov vám umožňuje vyvážiť zvýšenie teplotného režimu a úsporu nákladov na energiu. Vo všeobecnosti podľa výpočtov špecialistov použitie rekuperácie umožňuje znížiť náklady na vykurovanie o 10-15%.

Nevýhody rekuperátorov

Tieto systémy majú dva vážne nedostatky. V prvom rade ide o námrazu výmenníkov tepla v zime. Z tohto dôvodu sa mnohí používatelia sťažujú na poruchu zariadenia už v prvých týždňoch prevádzky v mrazivých podmienkach. Výrobcovia sa však snažia zlepšiť ochranné vlastnosti zariadení dodávaním inštalácií s odolnými ventilátormi. Druhou nevýhodou, ktorú vzduchotechnické jednotky s rekuperáciou tepla majú, je ich hlučná práca. To platí najmä pre rotačné modely. Vývojári sa zároveň snažia poskytnúť novým modelom vylepšené prostriedky izolácie, takže na trhu možno nájsť aj možnosti s nízkou hlučnosťou.

Čo treba zvážiť pri výbere jednotky s rekuperátorom?

Spotrebiteľ, ktorý sa rozhodne pre inštaláciu takéhoto systému vo svojom dome, by sa mal zamerať na výkon systému, dizajn a funkčnosť. Indikátor výkonu teda určuje možnosť vetrania v miestnosti konkrétneho priestoru. Rovnako dôležitý je dizajn, v ktorom je zariadenie vyrobené. Napríklad rekuperačná jednotka s rúrkovými prvkami umožňuje pohodlnú inštaláciu s minimálne požiadavky do voľného priestoru. Čo sa týka funkčnosti, ovplyvňuje tak schopnosť regulovať mikroklímu v miestnosti, ako aj ergonomické vlastnosti systému.

Záver

Prevádzka tradičných ventilačných systémov nedáva ani náznakom funkciu úspory energie. Spravidla ide o nenásytné masívne inštalácie, ktoré výrazne prispievajú k zvýšeniu nákladov na údržbu domu. Na tomto pozadí je rekuperácia takmer revolučným prístupom k výrobe klimatických zariadení, ktorý zahŕňa racionálne využitie už spotrebovanej tepelnej energie. Ak sa v typickom systéme vzduch ohrieva pri vstupe do miestnosti pomocou vykurovacieho zariadenia, potom vám rekuperácia umožňuje spočiatku zvýšiť teplotu prichádzajúcich tokov bez pripojenia špeciálnych ohrievačov. Samozrejme, takéto inštalácie majú svoje nevýhody, ale výrobcovia s nimi zvádzajú plodný boj a zlepšujú dizajn rekuperátorov.

Elektromotory sú určené na pohon rôznych mechanizmov, ale po dokončení pohybu je potrebné mechanizmus zastaviť. Na to môžete použiť aj elektrické auto a spôsob obnovy. Čo je to rekuperácia energie je popísané v tomto článku.

Čo je zotavenie

Názov tohto procesu pochádza z latinského slova „recuperatio“, čo sa prekladá ako „spätné prijímanie“. Ide o vrátenie časti energie alebo materiálov použitých na opätovné použitie.

Tento proces je široko používaný v elektrických vozidlách, najmä tých, ktoré sú poháňané batériami. Pri jazde z kopca a pri brzdení rekuperačný systém vracia kinetickú energiu pohybu späť do batérie a dobíja ju. To vám umožní prejsť dlhšiu vzdialenosť bez nabíjania.

Regeneračné brzdenie

Jeden typ brzdenia je regeneračný. V tomto prípade je rýchlosť otáčania elektromotora väčšia ako rýchlosť špecifikovaná sieťovými parametrami: napätie na kotve a budiace vinutie v jednosmerných motoroch alebo frekvencia napájacieho napätia v synchrónnych alebo asynchrónnych motoroch. V tomto prípade sa elektromotor prepne do režimu generátora a vytvorená energia sa vracia do siete.

Hlavnou výhodou rekuperátora je úspora energie. Je to citeľné najmä pri jazde po meste s neustále sa meniacou rýchlosťou, prímestskej elektrickej doprave a metre s veľkým počtom zastávok a brzdenia pred nimi.

Okrem výhod má zotavenie aj nevýhody:

• nemožnosť úplného zastavenia dopravy;
• pomalé zastavenie pri nízkych rýchlostiach;
• nedostatok brzdnej sily na parkovisku.

Na kompenzáciu týchto nedostatkov sú vozidlá vybavené doplnkový systém mechanické brzdy.

Ako funguje systém obnovy

Aby tento systém fungoval, musí poskytovať sieťové napájanie motora a vracať energiu počas brzdenia. Najjednoduchšie sa to robí v mestských elektromobiloch, ako aj v starších elektromobiloch vybavených olovenými batériami, jednosmernými motormi a stýkačmi – pri podraďovaní pri vysokej rýchlosti sa automaticky aktivuje režim rekuperácie energie.

V modernej doprave sa namiesto stýkačov používa PWM regulátor. Toto zariadenie umožňuje vracať energiu ako do jednosmernej siete, tak aj striedavý prúd. Počas prevádzky funguje ako usmerňovač a počas brzdenia určuje frekvenciu a fázu siete a vytvára spätný prúd.

zaujímavé. Pri dynamickom brzdení jednosmerných motorov sa prepnú aj do generátorového režimu, no vzniknutá energia sa nevracia späť do siete, ale je rozptýlená dodatočným odporom.

Výkonový zostup

Okrem brzdenia sa rekuperátor používa na zníženie rýchlosti pri spúšťaní bremien zdvíhacími mechanizmami a pri jazde po naklonenej ceste elektrických vozidiel. Tým sa eliminuje potreba nositeľnej mechanickej brzdy.

Aplikácia rekuperácie v doprave

Tento spôsob brzdenia sa používa už mnoho rokov. V závislosti od typu prepravy má jeho aplikácia svoje vlastné charakteristiky.

V elektrických vozidlách a elektrických bicykloch

Pri jazde po ceste a ešte viac v teréne funguje elektrický pohon takmer stále v trakčnom režime a pred zastavením alebo na križovatke - „dojazd“. Zastavenie sa vykonáva pomocou mechanických bŕzd z dôvodu, že rekuperácia pri nízkych rýchlostiach je neefektívna.

Navyše účinnosť batérií v cykle nabíjania a vybíjania nie je ani zďaleka 100 %. Preto, hoci sú takéto systémy inštalované na elektrických vozidlách, neposkytujú veľké úspory nákladov.

Na železnici

Rekuperáciu v elektrických rušňoch vykonávajú trakčné motory. Zároveň sa zapnú v režime generátora, ktorý premieňa kinetickú energiu vlaku na elektrickú. Táto energia sa vracia späť do siete, na rozdiel od brzdenia reostatom, ktoré spôsobuje zahrievanie reostatov.

Rekuperácia sa využíva aj pri dlhých zjazdoch na udržiavanie konštantná rýchlosť. Tento spôsob šetrí elektrickú energiu, ktorá sa vracia do siete a využíva ju ďalšie vlaky.

Predtým boli týmto systémom vybavené iba jednosmerné lokomotívy. V zariadeniach napájaných striedavým prúdom je problém synchronizovať frekvenciu výstupnej energie s frekvenciou siete. Teraz je tento problém vyriešený pomocou tyristorových meničov.

V podzemí

V metre počas pohybu vlakov dochádza k neustálemu zrýchľovaniu a spomaľovaniu áut. Rekuperácia energie má preto veľký ekonomický efekt. Svoje maximum dosiahne, ak sa vyskytuje súčasne v rôznych vlakoch v tej istej stanici. Toto sa berie do úvahy pri plánovaní.

V mestskej hromadnej doprave

V mestskej elektrickej doprave je tento systém inštalovaný takmer vo všetkých modeloch. Používa sa ako hlavný do rýchlosti 1-2 km / h, potom sa stáva neúčinným a namiesto toho sa aktivuje parkovacia brzda.

Vo Formule 1

Od roku 2009 bol na niektorých počítačoch nainštalovaný systém obnovy. Tento rok takéto zariadenia ešte neposkytli hmatateľnú prevahu.

V roku 2010 sa takéto systémy nepoužívali. Ich inštalácia s obmedzením výkonu a množstva rekuperovanej energie bola obnovená v roku 2011.

Brzdenie asynchrónnych motorov

Zníženie rýchlosti asynchrónnych elektromotorov sa vykonáva tromi spôsobmi:

• zotavenie;
• opozícia;
• dynamický.

Rekuperačné brzdenie asynchrónneho motora

zotavenie indukčné motory možné v troch prípadoch:

• Zmena frekvencie napájacieho napätia. Možné, keď je motor napájaný frekvenčným meničom. Na prepnutie do režimu brzdenia sa frekvencia zníži tak, aby rýchlosť rotora bola väčšia ako synchrónna;
• Prepínanie vinutia a zmena počtu pólov. Je to možné iba v dvoch, - a viacrýchlostných elektromotoroch, v ktorých je konštruktívne poskytnutých niekoľko rýchlostí;
• Výkonový zostup. Používa sa v mechanizmoch na zdvíhanie bremien. V týchto zariadeniach sú inštalované elektromotory s fázovým rotorom, ktorých riadenie rýchlosti sa vykonáva zmenou hodnoty odporu pripojeného k vinutiu rotora.

V každom prípade pri brzdení rotor začne predbiehať pole statora, sklz sa stane väčším ako 1 a elektrický stroj začne pracovať ako generátor, ktorý prenáša energiu do siete.

Proti inklúzii

Opozičný režim sa vykonáva prepnutím dvoch fáz, ktoré napájajú elektrický stroj medzi sebou, a zapnutím otáčania zariadenia v opačnom smere.

Je možné zapnúť, keď sú v obvode statora alebo vinutia fázového rotora zapnuté dodatočné odpory. Tým sa znižuje prúd a brzdný moment.

Dôležité! V praxi sa táto metóda používa zriedkavo kvôli nadbytočným prúdom 8-10 krát vyšším ako nominálne (s výnimkou motorov s fázovým rotorom). Okrem toho musí byť zariadenie včas vypnuté, inak sa začne otáčať opačným smerom.

Dynamické brzdenie asynchrónneho motora

Táto metóda sa vykonáva aplikáciou konštantného napätia na vinutie statora. Na zabezpečenie bezporuchovej prevádzky elektrického stroja by brzdný prúd nemal presiahnuť 4-5 prúdov naprázdno. To sa dosiahne zahrnutím dodatočného odporu do obvodu statora alebo použitím znižovacieho transformátora.

Jednosmerný prúd tečúci vo vinutí statora vytvára magnetické pole. Pri jeho prechode sa vo vinutí rotora indukuje EMF a preteká prúd. Uvoľnený výkon vytvára brzdný moment, ktorého sila je tým väčšia, čím vyššia je rýchlosť otáčania elektrického stroja.

V skutočnosti sa asynchrónny elektromotor v režime dynamického brzdenia mení na jednosmerný generátor, ktorého výstupné svorky sú skratované (v stroji s rotorom nakrátko) alebo pripojené k prídavnému odporu (elektrický stroj s fázovým rotorom).

Rekuperácia v elektrických strojoch je typ brzdenia, ktorý šetrí energiu a zabraňuje opotrebovaniu mechanických bŕzd.

Video