Використання кільцевих каналів із пористим заповненням для утилізації низькопотенційного тепла

Анотація

У статті розглянуто перспективну технологію утилізації низькопотенційного тепла (температура газового потоку <180 °C) шляхом використання кільцевих каналів, заповнених пористим матеріалом, зокрема, піском. Запропонований підхід направлений на акумулювання теплоти відхідних газів щільним шаром матеріалу з наступною передачею акумульованої теплоти іншому теплоносію. Теплообмінники з щільною насадкою здатні забезпечити високу ефективність передачі тепла завдяки розвиненій поверхні та великій теплоємності насадки. Наголошується, що на даний час теоретично й експериментально обґрунтовано механізми теплообміну в пористому середовищі, проаналізовано вплив геометрії каналу та характеристик заповнювача на ефективність теплообміну з урахуванням раціональних аеродинамічних умов. Визначено, що перспективним конструктивним рішенням для утилізації низькопотенційного тепла відхідних газів є насадочні теплообмінники, використання яких уявляється доцільним в системах вентиляції будівель (як альтернатива або доповнення до стандартних рекуператорів), у димоходах котельного обладнання (для підйому ККД установок), а також у низці промислових процесів, де повітря або газ, що відходить, має помірну температуру. Пропонується конструкція теплоутилізатора в вигляді стаціонарних модулів без рухомих частин, що дозволяє знизити обслуговування до мінімуму. Розглянуто можливості оптимізації конструкцій (радіальне протікання, багатошарова насадка) та інтеграції нових матеріалів, зокрема фазоперехідних. Обґрунтовані сучасні напрямки подальших досліджень з метою зниження аеродинамічного опору шару насадки, оптимізації гранулометричного складу, а також чисельне моделювання нестаціонарного теплообміну. Наведено приклади досягнення ККД до 90% у протиточних або циклічних режимах роботи. Підкреслено значення технології для енергозбереження й декарбонізації, з огляду на її простоту, економічність і універсальність застосування