Хийн дулаан солилцуурын системд урсгалын тохиргоо, ялангуяа эсрэг урсгалын загвар нь дулааны ерөнхий гүйцэтгэл, эрчим хүчний үр ашгийг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хоёр хийн урсгалын хооронд дулаан дамжуулах үед (жишээлбэл, халуун утааны хий ба сэрүүн оролтын агаар) шингэний урсгалын чиглэл нь бие биетэйгээ харьцуулахад дулааны нөхөн сэргэлтэд ихээхэн нөлөөлдөг. Халуун, хүйтэн хий нь урсдаг эсрэг урсгалын зохицуулалтууд нь эсрэг чиглэлд солилцооны бүхэл бүтэн уртад температурын таатай градиентийг хадгалж, параллель эсвэл хөндлөн урсгал гэх мэт өөр тохиргоотой харьцуулахад дулааны өндөр үр ашиг, дулааны алдагдлыг багасгах боломжийг олгодог. Эдгээр шинж чанарууд нь авсаархан хавтан дулаан солилцогч болон том рекуператорын систем зэрэг үйлдвэрлэлийн дулааны нөхөн сэргээх системд сөрөг урсгалын загварыг онцгой үнэ цэнэтэй болгодог.
Энэ нийтлэл нь хийн дулаан солилцуур дахь эсрэг урсгалын дизайны давуу талыг судалж, үндсэн зарчмууд, харьцуулсан гүйцэтгэлийн өгөгдөл, инженерийн давуу тал, үйлдвэрлэлийн хэрэглээ, дизайны талаар анхаарах зүйлс, мөн эсрэг урсгалын систем нь дулааны нөхөн сэргээх үр ашгийг нэмэгдүүлэхэд хэрхэн тусалдаг талаар тайлбарласан болно. Нэмж дурдахад бид дэвшилтэт шийдлүүдийг онцлон харуулах болно хий-хийн платуляр дулаан солилцуур . Эсрэг урсгалын зарчмуудын практик хэрэгжилтийг харуулахын тулд
Гол арга хэмжээ
Эсрэг урсгалын загвар нь хийн дулаан солилцогчдод дулаан дамжуулах үр ашгийг дээд зэргээр нэмэгдүүлж, солилцуурын уртад температурын зөрүүг өндөр байлгаж, дулааны даралтыг бууруулдаг.
Эсрэг урсгалын зохицуулалт нь ихэвчлэн илүү өндөр дулаан дамжуулалтын коэффициентийг өгдөг бөгөөд энэ нь жижиг, илүү хэмнэлттэй дизайн хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь эрчим хүчийг дээд зэргээр нөхөн сэргээх боломжийг олгодог.
Зэрэгцээ эсвэл хөндлөн урсгалтай тохируулгатай харьцуулахад эсрэг урсгалтай системүүд нь гаралтын температурын хяналтыг сайжруулж, эксерги алдагдлыг бууруулж, утааны хийн нөхөн сэргээлт зэрэг үйлдвэрлэлийн дулааны нөхөн сэргээлтэд илүү тохиромжтой.
Практик хэрэглээнд үйлдвэрлэлийн дулааны нөхөн сэргэлт, HVAC систем, нефтийн химийн боловсруулалт, дулааны гүйцэтгэлийг оновчтой болгох нь зайлшгүй шаардлагатай эрчим хүч үйлдвэрлэх зэрэг орно.
Дулаан солилцооны эсрэг урсгалын дизайн гэж юу вэ?
Эсрэг урсгалын дулаан солилцогч нь солилцооны дотор хоёр шингэн (энэ хүрээнд хоёр хийн урсгал) бие биенийхээ эсрэг хөдөлдөг тохиргоо юм. Халуун хий нь нэг чиглэлд урсдаг бол хүйтэн хий нь эсрэг чиглэлд урсаж, хүйтэн урсгалын хамгийн сэрүүн хэсэг нь халуун урсгалын хамгийн сэрүүн хэсэгтэй харилцан үйлчлэлцэх боломжийг олгодог бөгөөд нөгөө талдаа ижил төстэй байдаг.
Энэ зохицуулалт нь дараахь зүйлээс ялгаатай.
Зэрэгцээ урсгал нь хоёр шингэн нь хөдөлдөг ижил чиглэлд бөгөөд энэ нь температурын налууг бууруулж, үр ашгийг бууруулдаг.
Шингэнүүд бие биендээ перпендикуляр хөдөлдөг хөндлөн урсгал - ихэвчлэн тусгай агааржуулалтын төхөөрөмжид ашиглагддаг боловч дулааныг сэргээхэд эсрэг урсгалаас дулааны үр ашиг багатай байдаг.
Эсрэг урсгалын тохиргоонд халуун ба хүйтэн шингэний хоорондох температурын градиент нь солилцооны бүрэн уртын дагуу хадгалагдаж, бусад урсгалын загвартай харьцуулахад дулаан дамжуулах чадамжийг нэмэгдүүлдэг.
Яагаад эсрэг урсгал илүү үр дүнтэй байдаг вэ?
Эсрэг урсгалтай дулаан солилцогч илүү үр ашигтай байдаг гол шалтгаан нь дулаан дамжуулах гадаргуу дээрх температурын градиент юм. Эсрэг урсгалын тохиргоонд:
Халуун урсгал нь нэг захаас нөгөө зах руу аажим аажмаар хөрнө.
Хүйтэн урсгал аажмаар эсрэг чиглэлд дулаарна.
Үүний үр дүнд дулаан дамжуулалтын гүйцэтгэлийн гол хүчин зүйл болох дундаж температурын зөрүү (LMTD) нь солилцуурын туршид өндөр хэвээр байна.
Температурын градиентийн жишээ
| Тохиргоо |
Температурын градиент зан үйлийн |
үр ашгийн чиг хандлага |
| Эсрэг урсгал |
Тогтвортой өндөр ΔT урттай |
Илүү өндөр бүтээмжтэй |
| Зэрэгцээ урсгал |
ΔT-ийн огцом бууралт |
Үр ашиг багатай |
| Хөндлөн урсгал |
Завсрын ΔT тархалт |
Дунд зэргийн үр ашиг |
Энэхүү гүйцэтгэлийн ялгаа нь хэд хэдэн давуу талыг бий болгодог:
Боломжтой дулааны энергийн ихэнх нь халуун хийнээс хүйтэн хий рүү шилждэг тул дулааны нөхөн сэргэлт сайжирсан.
Нэгжийн хэмжээг багасгаж, ижил төстэй гүйцэтгэл, орон зай, хөрөнгийн зардлыг хэмнэдэг.
Гаралтын температурыг илүү сайн хянах нь дулааны хатуу шаардлага бүхий процесст ашигтай байдаг.
Үнэн хэрэгтээ зарим судалгаа, инженерийн тайлангаас харахад эсрэг урсгалын зохицуулалт нь тодорхой нөхцөлд зэрэгцээ урсгалын загвартай харьцуулахад дулаан дамжуулалтын гүйцэтгэлийг 10-15% хүртэл сайжруулдаг.
Эсрэг урсгалын дизайны үндсэн ашиг тус
Илүү өндөр дулаан дамжуулалтын үр ашиг
Эсрэг урсгалын тохиргоонд хүйтэн шингэн нь солилцооны нэг төгсгөлд халуун шингэний хамгийн халуун хэсэгтэй уулздаг. Температурын мэдэгдэхүйц зөрүүтэй байдал нь нэгж гадаргуугийн дулаан дамжуулалтыг илүү хүчтэй болгож, дулаан дамжуулах ерөнхий коэффициентийг сайжруулдаг.
Бага оврын тоног төхөөрөмжийн ул мөр
Эсрэг урсгалын загвар нь ижил гадаргуугийн талбайд илүү их дулаан ялгаруулдаг тул системийг параллель эсвэл хөндлөн урсгалтай загвартай харьцуулахад жижиг хэмжээтэй болгож, харьцуулж болохуйц гаралтын температурт хүрэх боломжтой бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн байгууламжид орон зай, жингийн хязгаарлалттай үед чухал давуу тал болно.
Дулааны стрессийг бууруулсан
Эсрэг урсгал солилцогчдод бүтцийн температурын зөрүү жигд өөрчлөгдөх хандлагатай байдаг. Температурын жигд байдал нь орон нутгийн дулааны даралтыг бууруулж, солилцуурын ашиглалтын хугацааг уртасгаж, илүү тогтвортой ажиллахад тусалдаг.
Сайжруулсан гаралтын температурын хяналт
Эсрэг урсгалын зохицуулалт нь хүйтэн гаралт ойртох буюу онолын хувьд халуун оролтын температурыг давах нөхцөл байдалд хүрч чадна, ялангуяа эсрэг урсгалтай шингэний систем болон сайн зохион бүтээсэн хийн системд - зэрэгцээ урсгалын тохиргоонд боломжгүй зүйл.
Өргөн хэрэглээний уян хатан байдал
Эсрэг урсгалын дулаан солилцогчийг дараахь байдлаар ашиглаж болно.
Үйлдвэрийн дулааны нөхөн сэргээлт, хаягдал дулааны ашиглалт
Агааржуулалт ба HVAC систем
Нефть химийн болон эрчим хүч үйлдвэрлэх үйл явц
Температурын хатуу хяналт шаарддаг химийн болон үйлдвэрлэлийн системүүд
Харьцуулалт: Эсрэг урсгал ба бусад урсгалын загвар
Доорх нь үр ашиг, даралтын уналт, температурын хандлага, практикт анхаарах зүйлс зэрэгт чиглэсэн зэрэгцээ болон хөндлөн урсгалтай загвартай харьцуулахад эсрэг урсгалын нарийвчилсан харьцуулсан дүн шинжилгээ юм.
| Онцлог шинж чанар |
Эсрэг урсгалтай |
зэрэгцээ урсгалын |
хөндлөн урсгал |
| Дулаан дамжуулалтын үр ашиг |
Хамгийн өндөр |
Доод |
Дунд зэрэг |
| Температурын хандлага |
Хамгийн бага хүрч болох ялгаа |
Ижил чиглэлийн урсгалаар хязгаарлагддаг |
Дунд зэрэг |
| Дулааны стресс |
Доод |
Илүү өндөр |
Дунд зэрэг |
| Авсаархан байдал |
Маш сайн |
Дунд зэрэг |
Дунд зэрэг |
| Урсгалын замын нарийн төвөгтэй байдал |
Өндөр |
Бага |
Дунд зэрэг |
| Шилдэг хэрэглээний тохиолдол |
Өндөр үр ашигтай дулааны нөхөн сэргэлт ба температурын хатуу хяналт |
Дулаан солилцооны энгийн хэрэгцээ |
Тусгай програмууд |
Инженерийн зураг төсөлд анхаарах зүйлс
Эсрэг урсгалын загвараас бүрэн ашиг хүртэхийн тулд инженерүүд хэд хэдэн гол зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Урсгалын сувгийн геометр
Урсгалын сувгийн геометр нь хурдны профайл болон турбулентад нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь хоёулаа дулаан дамжуулах хурдад нөлөөлдөг. Оновчтой сувгууд нь солигч дээрх өндөр ΔT-ийг хадгалахын зэрэгцээ даралтын тэнцвэртэй уналтыг баталгаажуулдаг.
Даралтын уналтын менежмент
Эсрэг урсгалын загвар нь үр ашгийг дээшлүүлдэг хэдий ч суваг нарийссан эсвэл урсгалын зам нь төвөгтэй байвал даралтын уналт ихсэх боломжтой. Удирдах боломжтой даралтын алдагдал бүхий гадаргуугийн талбайг тэнцвэржүүлэх нь чухал юм.
Материал ба дулааны стресс
Материал нь өндөр температур болон давтан дулааны эргэлтийг хоёуланг нь тэсвэрлэх ёстой. Эсрэг урсгалын тохиргоо нь илүү зөөлөн температурын налуутай тул материал дээрх дифференциал тэлэлтийн дарамтыг багасгахад тусалдаг.
Бохирдол ба засвар үйлчилгээ
Аж үйлдвэрийн хий нь ихэвчлэн тоосонцор эсвэл бохирдуулагч бодис агуулдаг. Хүртээмжтэй сувгийн зам эсвэл зөөврийн элементүүд гэх мэт цэвэрлэгээг хөнгөвчлөх дизайны заалтууд нь цаг хугацааны явцад эсрэг урсгалын дулаан солилцооны гүйцэтгэлийг хадгалахад тусалдаг.
Бодит дэлхийн хийн дулааныг сэргээх програмууд
Аж үйлдвэрийн хаягдлын дулааны нөхөн сэргээлт
Эсрэг урсгалын тохиргоо нь зуух эсвэл шаталтын процессоос гарч буй халуун утааны хий нь орж ирж буй цэвэрлэгээний агаар эсвэл технологийн хийн урсгалтай дулаан солилцдог хаягдал хийн дулааныг сэргээхэд тохиромжтой бөгөөд энэ нь эрчим хүчийг дахин ашиглах, зардлыг ихээхэн хэмнэх боломжийг олгодог.
HVAC ба агааржуулалтын систем
Агааржуулалтын системд эсрэг урсгалтай дулаан солилцогч нь яндангийн агаараас дулааныг сэргээж, орж ирж буй цэвэр агаарыг урьдчилан халааж, барилга, үйлдвэрлэлийн байгууламжийн эрчим хүчний хэмнэлтийг сайжруулдаг.
Химийн болон нефтийн химийн
Нэрэлт, конденсац гэх мэт дулааны нарийн хяналт шаарддаг процессууд нь тогтмол бөгөөд үр ашигтай температурын налууг бий болгодог эсрэг урсгалын дулаан солилцогчийг ашигладаг.
Эрчим хүч үйлдвэрлэх
Эсрэг урсгалын рекуператорууд нь яндан болон хэрэглээний урсгал хоорондын дулаан дамжуулалтыг нэмэгдүүлэх замаар хийн турбин болон когенерацийн системд эрчим хүчний ашиглалтыг сайжруулдаг.
Өгөгдөлд тулгуурласан үр ашгийн хэмжүүр
Ижил оролтын температуртай хийн урсгалд зориулсан өөр өөр урсгалын тохиргооны дор 1 м² дулаан дамжуулах гадаргуугийн гүйцэтгэлийн хялбаршуулсан харьцуулалтыг (зураглал) авч үзье:
| Урсгалын тохиргоо |
Тооцоолсон дулаан дамжуулалт (%) |
Үр ашигт үзүүлэх нөлөө |
| Эсрэг урсгал |
100 (+) |
Суурь лавлагаа |
| Зэрэгцээ урсгал |
~85 |
−15% эсрэг урсгалтай |
| Хөндлөн урсгал |
~90 |
−10% эсрэг урсгалтай |
Эдгээр хувийн зөрүү нь солилцооны гадаргуу дээрх тогтвортой температурын градиентийн улмаас эсрэг урсгалын загвар нь илүү өндөр үр дүнтэй дулааны нөхөн сэргээлтийг олж авдаг инженерийн харьцуулалтад ажиглагдсан ердийн чиг хандлагыг илэрхийлдэг.
Гол ашиг тусын хураангуй
Хийн дулаан солилцооны эсрэг урсгалын дизайны үндсэн давуу талыг нэгтгэн дүгнэвэл:
Дулаан сэргээх хамгийн их үр ашиг
Адилхан гүйцэтгэлтэй байхын тулд тоног төхөөрөмжийн жижиг хэмжээтэй
Гаралтын температурын хяналтыг сайжруулсан
Дулааны ачаалал бага, үйлчилгээний хугацааг уртасгана
Олон салбарыг хамарсан уян хатан хэрэглээ
Эдгээр давуу талууд нь яндангийн хийг үйлдвэрлэлийн дахин боловсруулалтад ашигладаг дэвшилтэт хавтан дулаан солилцуур зэрэг орчин үеийн дулааныг сэргээх загварт эсрэг урсгалыг илүүд үздэг.
Хамгийн сүүлийн үеийн эсрэг урсгалын хэрэгжилтийн нэг жишээ бол хий-хийн платуляр дулаан солилцуур .Аж үйлдвэрийн хийн дулааныг нөхөн сэргээх зориулалттай авсаархан, өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжид эсрэг урсгалын дулаан дамжуулалтыг нэгтгэсэн
Түгээмэл асуултууд
Асуулт 1: Яагаад дулаан солилцооны эсрэг урсгал нь зэрэгцээ урсгалаас илүү үр дүнтэй байдаг вэ?
Эсрэг урсгал нь солилцуурын дагуу илүү өндөр температурын зөрүүг хадгалж, улмаар илүү их лог дундаж температурын зөрүү (LMTD) болон илүү үр ашигтай дулаан дамжуулалтыг бий болгодог.
Асуулт 2: Эсрэг урсгалын загварыг хийн хэрэглээний дулаан солилцуурт ашиглаж болох уу?
Тиймээ - олон хавтан дулаан солилцогч нь эсрэг урсгалтай байдаг бөгөөд энэ нь хийн-хийн дулаан солилцооны дулааныг маш сайн сэргээхэд тусалдаг.
Асуулт 3: Эсрэг урсгал нь систем дэх даралтын уналтыг нэмэгдүүлдэг үү?
Энэ нь урсгалын замын нарийн төвөгтэй байдал, сувгийн геометрээс хамаарч болно, гэхдээ болгоомжтой дизайн нь даралтын алдагдлыг дулаан дамжуулах үр ашгийн өсөлттэй тэнцвэржүүлдэг.
Асуулт 4: Эсрэг урсгалаас өөр урсгалын загвар бий юу?
Тийм - зэрэгцээ болон хөндлөн урсгалыг багтаасан боловч эсрэг урсгал нь дулааныг сэргээхэд хамгийн сайн үр ашгийг санал болгодог.
Дүгнэлт
Эсрэг урсгалын загвар нь хийн дулаан солилцогчдод зориулсан хамгийн үр дүнтэй тохиргооны нэг гэдгээрээ ялгардаг, ялангуяа зорилго нь дулааны үр ашгийг нэмэгдүүлэх, дулааны алдагдлыг багасгах, оролт ба гаралтын урсгалын хоорондох температурыг хатуу хянах явдал юм. Температурын таатай градиентийг хадгалах, дундаж температурын зөрүүг сайжруулах чадвар нь түүнийг орчин үеийн үйлдвэрлэлийн дулааны нөхөн сэргээх системийн тулгын чулуу болгодог.
Эрчим хүчний хэмнэлт ба дулааны нөхөн сэргээлтийн гүйцэтгэл чухал ач холбогдолтой програмуудын хувьд, зэрэг дэвшилтэт шийдлүүд Хий-хийн платуляр дулаан солилцогч нь үйлдвэрлэл, химийн боловсруулалт, эрчим хүч үйлдвэрлэх, HVAC зэрэг салбаруудад үйл ажиллагааны чухал давуу талыг санал болгодог бат бөх, авсаархан нэгжүүдэд урсгалын эсрэг зарчмуудыг хэрхэн ашиглаж болохыг харуулдаг.
