환열기
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환열기는 폐열을 회수하기 위해 에어 핸들링 시스템의 공급 및 배기 흐름 내 또는 산업 프로세스의 배기 가스 내에 위치한 특수 용도의 역류 에너지 회수 열 교환기입니다.일반적으로 배기 시스템에서 열을 추출하여 연소 시스템으로 유입되는 공기를 예열하는 데 사용됩니다.이러한 방식으로 폐에너지를 사용하여 공기를 가열하고 연료 일부를 상쇄하여 시스템 전체의 에너지 효율을 개선합니다.
묘사
많은 유형의 프로세스에서 연소는 열을 발생시키는 데 사용되며 환열기는 열을 재사용 또는 재활용하기 위해 열을 회수하거나 회수하는 역할을 합니다.환열기라는 용어는 화학 및 정유 산업 및 암모니아-물 또는 LiBr-물 흡수 냉동 사이클과 같은 밀폐된 프로세스에서 열 회수에 사용되는 액체 역류 열 교환기를 가리킵니다.
환열기는 열 엔진의 버너 부분과 함께 전반적인 효율성을 높이기 위해 종종 사용됩니다.예를 들어, 가스터빈 엔진에서 공기는 압축되고 연료와 혼합되며, 연료는 연소되어 터빈을 구동하는 데 사용됩니다.환열기는 배기 내 폐열의 일부를 압축 공기로 전달하여 연료 버너 단계로 들어가기 전에 예열합니다.가스가 예열되었기 때문에 터빈 입구 온도까지 가스를 가열하는 데 필요한 연료가 줄어듭니다.환열기는 일반적으로 손실된 에너지의 일부를 폐열로 회수함으로써 열 엔진 또는 가스터빈의 효율을 크게 높일 수 있습니다.
에너지 전달 프로세스
일반적으로 장치에 의해 제공되는 공기 흐름 간의 열 전달을 "감지 가능한 열"이라고 합니다. 즉, 에너지 교환, 즉 엔탈피(Enthalpy)라고 합니다. 따라서 매체의 온도(이 경우 공기)는 변화하지만 수분 함량은 변화하지 않습니다.단, 반송 공기 흐름의 수분 또는 상대 습도 수준이 장치 내에서 응결이 발생할 정도로 높으면 "잠시 열"이 방출되고 열 전달 물질이 물막으로 덮입니다.잠열의 흡수에도 불구하고 일부 수막이 반대쪽 기류에서 증발하므로 물은 열교환기 재료의 경계층의 열저항을 감소시켜 장치의 열전달계수를 개선하여 효율을 높일 수 있습니다.이러한 장치의 에너지 교환은 이제 감각적인 열 전달과 잠열 전달로 구성됩니다. 온도 변화와 더불어 배기 흐름의 수분 함량에도 변화가 있습니다.
그러나 응축막은 장치를 통해 압력 강하를 약간 증가시키므로 매트릭스 재료의 간격에 따라 저항을 최대 30%까지 증가시킬 수 있습니다.장치를 떨어뜨리지 않고 응축수가 제대로 배출되지 않으면 팬 에너지 소비량이 증가하고 장치의 계절 효율성이 떨어집니다.에 따라서
환기 시스템에서 사용
난방, 환기 및 공조 시스템인 HVAC에서 환열기는 일반적으로 대기로 배출되는 배기의 폐열을 재사용하는 데 사용됩니다.장치는 일반적으로 알루미늄, 플라스틱, 스테인리스강 또는 합성 섬유로 이루어진 일련의 평행 판으로 구성되며, 구리 쌍은 서로 직각으로 두 개의 덕트를 형성하기 위해 양쪽에 밀폐되어 있으며 공급 및 배출 공기 흐름을 포함합니다.이와 같이 배기 흐름의 열은 분리 플레이트를 통해 공급 공기 흐름으로 전달됩니다.제조업체는 장치의 사양에 따라 최대 95%의 총 효율성을 주장합니다.
이 장치의 특성은 장치의 물리적 크기, 특히 공기 경로 거리와 플레이트 간격 사이의 관계에 기인합니다.장치를 통해 동일한 공기압을 떨어뜨리기 위해 작은 유닛은 큰 유닛보다 플레이트 간격이 좁고 공기 속도가 낮지만 두 유닛 모두 효율적일 수 있습니다.유닛의 직교류 설계로 인해 물리적인 크기가 공기통로의 길이를 좌우하며, 이것이 증가함에 따라 열전달은 증가하지만 압력강하도 증가하므로 플레이트 간격이 증가하여 압력강하를 감소시키지만 이는 다시 열전달이 감소합니다.
일반적으로 150~250패스칼(0.022~0.036psi)의 압력 강하를 위해 선택된 환열기는 효율이 좋으면서도 팬 전력 소비에는 약간의 영향을 미치지만, 물리적 크기는 작지만 압력 강하 환열기보다 계절 효율성이 높습니다.
열회수가 필요하지 않은 경우에는 환기 분배 시스템 내에 배치된 댐퍼를 사용하여 장치를 우회하는 것이 일반적입니다.팬에 인버터 속도 컨트롤이 장착되어 있고 환기 시스템에서 일정한 압력을 유지하도록 설정되어 있다고 가정하면 압력 강하가 감소하면 팬 모터의 속도가 느려지고 그에 따라 전력 소비량이 감소하며 시스템의 계절 효율성이 향상됩니다.
야금로에 사용
환열기는 또한 에너지 비용과 운영 시 탄소 배출량을 줄이기 위해 수년간 금속 환열기를 통해 연소 공기와 연료를 예열하기 위해 폐가스에서 열을 회수하는 데 사용되어 왔습니다.회생로와 같은 대체 고로에 비해 초기 비용이 저렴하고, 밸브를 앞뒤로 전환할 필요가 없으며, 유도 통풍 팬도 없으며, 고로 전체에 가스 덕트를 설치할 필요도 없습니다.
역사적으로 환열기의 회수율은 회생 버너에 비해 낮았습니다.그러나 최근 기술의 향상으로 환열기는 폐열의 70-80%를 회수할 수 있게 되었고 최대 850–900°C(1,560–1,650°F)까지 예열된 공기가 가능해졌습니다.
가스 터빈
배기 가스가 압축기 출구 온도보다 뜨거울 경우 환열기를 사용하여 발전용 가스 터빈의 효율성을 높일 수 있습니다.터빈의 배기 열은 컴프레서에서 나오는 공기를 연소기에서 추가로 가열하기 전에 예열하는 데 사용되어 필요한 연료 입력을 줄입니다.터빈 출력과 컴프레서 출력의 온도 차이가 클수록 환열기의 이점이 커집니다.[1] 따라서 일반적으로 압력 비율이 낮은 마이크로터빈(1MW 미만)은 환열기를 사용하여 얻을 수 있는 이점이 가장 큽니다.실제로 환열기를 [2]사용하면 효율성을 두 배로 높일 수 있습니다.마이크로터빈 응용 분야에서 환열기의 주요 실질적인 과제는 750°C(1,380°F)를 초과할 수 있는 배기 가스 온도를 처리하는 것입니다.
기타 가스 대 가스 열교환기
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ 첸겔, 유누스 A;Boles, Michael (1994)열역학:엔지니어링 어프로치
- ^ "Microturbine Recuperators". Hiflux Limited.
