Was ist regenerativer Wärmetauscher – Definition

Regenerativer Wärmetauscher

Im Allgemeinen können die   bei der Regeneration verwendeten Wärmetauscher entweder als Regeneratoren  oder als  Rekuperatoren klassifiziert werden  .

• Der Regenerator (Regenerative Heat Exchanger)  ist ein Wärmetauschertyp, bei dem die Wärme des heißen Fluids vor der Übertragung auf das kalte Fluid intermittierend in einem Wärmespeichermedium gespeichert wird. Es hat einen einzigen Strömungsweg, durch den die heißen und kalten Flüssigkeiten abwechselnd strömen.

• Rekuperator  ist eine Art Wärmetauscher mit  getrennten Strömungswegen  für jedes Fluid entlang ihrer eigenen Durchgänge, und Wärme wird durch die Trennwände übertragen. Rekuperatoren (zB Economiser) werden häufig in der Energietechnik eingesetzt, um den Gesamtwirkungsgrad von thermodynamischen Kreisläufen zu erhöhen. Zum Beispiel in einem Gasturbinentriebwerk. Der Rekuperator gibt einen Teil der im Abgas enthaltenen Abwärme an die Druckluft ab und erwärmt diese so vor dem Eintritt in die Brennkammer. Viele Rekuperatoren sind als  Gegenstromwärmetauscher ausgeführt  .

Wärmeregeneration

In der Dampfturbinentheorie können signifikante Steigerungen des thermischen Wirkungsgrades der Dampfturbine erzielt werden, indem die Menge an Brennstoff  , die in den Kessel eingebracht werden muss, verringert wird  . Dies kann geschehen, indem Wärme (z. B. teilweise expandierter Dampf) von bestimmten Abschnitten der Dampfturbine, die normalerweise weit über der Umgebungstemperatur liegt, an das Speisewasser übertragen wird. Dieser Prozess ist als  Wärmerückgewinnung bekannt,  und zu diesem Zweck können verschiedene  Wärmerückgewinner  eingesetzt werden. Manchmal verwenden Ingenieure den Begriff  Economiser  als Wärmetauscher, um den Energieverbrauch zu senken, insbesondere beim  Vorwärmen einer Flüssigkeit .

Wie im Artikel ” Dampferzeuger ” zu sehen ist, kann das Speisewasser (Sekundärkreislauf) am Einlass des Dampferzeugers ungefähr  ~ 230 ° C (446 ° F) haben und wird dann auf den Siedepunkt dieses Fluids (280 ) erhitzt  ° C; 536 ° F; 6,5MPa) und eingedampft. Das Kondensat am Kondensatorausgang kann jedoch etwa  40 ° C haben , weshalb die Wärmerückgewinnung bei typischem PWR bedeutend und sehr wichtig ist:

• Die Wärmerückgewinnung erhöht den Wärmewirkungsgrad, da der Wärmefluss in den Kreislauf bei höherer Temperatur zunimmt.
• Die Wärmerückgewinnung bewirkt eine Abnahme des Massendurchsatzes durch die Niederdruckstufe der Dampfturbine, wodurch der Wirkungsgrad der LP-Isentropenturbine erhöht wird. Beachten Sie, dass der Dampf in der letzten Ausdehnungsstufe ein sehr hohes spezifisches Volumen aufweist.
• Die Wärmerückgewinnung führt zu einer Erhöhung der Arbeitsdampfqualität, da sich die Abflüsse am Umfang des Turbinengehäuses befinden, wo sich eine höhere Konzentration von Wassertropfen befindet.

Analyse von Wärmetauschern

Wärmetauscher werden üblicherweise in der Industrie verwendet, und die richtige Auslegung eines Wärmetauschers hängt von vielen Variablen ab. Bei der Analyse von Wärmetauschern ist es häufig zweckmäßig, mit einem Gesamtwärmeübergangskoeffizienten zu arbeiten, der als U-Faktor bezeichnet wird. Der U-Faktor wird durch einen Ausdruck definiert, der dem Newtonschen Gesetz der Abkühlung entspricht. Darüber hinaus verwenden Ingenieure auch dielogarithmische mittlere Temperaturdifferenz(LMTD), um die Temperatur treibende Kraft für die Wärmeübertragung in Wärmetauschern zu bestimmen.

Besondere Referenz: John R. Thome, Engineering Data Book III. Wolverine Tube Inc. 2004.