રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં ઊર્જા પુનઃપ્રાપ્તિને સમજવું

ઊર્જા કાર્યક્ષમતાને અસર કરતા મુખ્ય ટેકનિકલ પરિબળો

રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં ઉર્જા પુનઃપ્રાપ્તિને સમજવું - ઉર્જા કાર્યક્ષમતાને અસર કરતા મુખ્ય તકનીકી તત્વો

ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રણાલીઓને સિસ્ટમના થર્મલ પરિમાણોના આધારે બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઉચ્ચ થર્મલ પરિમાણો (70 થી ઉપર) સાથે ઉર્જા પુનઃપ્રાપ્તિ અને કચરાના ગરમીમાંથી રૂપાંતર માટેની પ્રણાલીઓ^oC) અને નીચા થર્મલ પરિમાણો (70 થી નીચે) સાથે કચરો ગરમીમાંથી ઊર્જા પુનઃપ્રાપ્તિ અને રૂપાંતર માટેની સિસ્ટમો^oસી).

૭૦ થી ઉપર ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ અને ઊર્જા રૂપાંતર પ્રણાલીઓ^oC નો ઉપયોગ ઉર્જા, ખોરાક, રસાયણ અને અન્ય પ્રક્રિયા-આધારિત ઉદ્યોગોમાં થતી તકનીકી પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે જ્યાં મોટા પ્રમાણમાં કચરો ગરમી છોડવામાં આવે છે. ઉચ્ચ થર્મલ પરિમાણો સાથેની આ કચરો ગરમીનો ઉપયોગ વેન્ટિલેશન સિસ્ટમમાં હવાને સીધી ગરમ કરીને અથવા ઉચ્ચ તાપમાનની જરૂર હોય તેવી તકનીકી પ્રક્રિયાઓને વધારીને સાહસોની ઊર્જા અને આર્થિક કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે થઈ શકે છે (દા.ત. ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન માટે વપરાતા હીટ પંપ માટે ગરમીનો સ્ત્રોત, અથવા કાર્બનિક રેન્કાઇન સાયકલ અથવા કાલિના સાયકલ સિસ્ટમમાં વીજળીના ઉત્પાદન માટે). આવા ઉચ્ચ થર્મલ પરિમાણો સાથેની કચરો ગરમીનો ઉપયોગ રેફ્રિજરેશન અને એર-કન્ડીશનિંગ પ્રક્રિયાઓ માટે પણ થઈ શકે છે (દા.ત. શોષણ અથવા શોષણ ચિલરનો ઉપયોગ કરીને થર્મલ ઊર્જાને ઠંડા પાણીમાં રૂપાંતરિત કરવી).

૭૦ થી નીચે ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ અને ઊર્જા રૂપાંતર પ્રણાલીઓ^oC નો ઉપયોગ મોટાભાગે રહેણાંક ઇમારતોમાં ગરમીના હેતુઓ માટે થાય છે (દા.ત. હીટ પંપના ઉપયોગ સાથે અંડરફ્લોર હીટિંગ) અથવા વાણિજ્યિક ઇમારતોમાં (દા.ત. એર હેન્ડલિંગ યુનિટ્સ (AHU) માં "વપરાયેલ" અથવા "એક્ઝોસ્ટ" હવામાંથી ગરમી પુનઃપ્રાપ્ત કરીને "તાજી" અથવા "બહારની" હવા ગરમ કરવા માટે). આ લેખ વાણિજ્યિક ઇમારતોના ઉપયોગો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે.

એર હેન્ડલિંગ યુનિટ્સમાં હીટ રિકવરી સિસ્ટમ્સ બે સિસ્ટમ્સ પર આધારિત છે જે, યુનિટની ડિઝાઇનમાં અપનાવવામાં આવેલા સોલ્યુશનના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, વીજળીનો વપરાશ કરે છે (સક્રિય સિસ્ટમ્સ) કે નહીં (નિષ્ક્રિય સિસ્ટમ્સ). એર હેન્ડલિંગ યુનિટ્સમાં સક્રિય હીટ રિકવરી સિસ્ટમ્સમાં, ઉદાહરણ તરીકે, રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ અથવા રિવર્સિબલ હીટ પંપ પર આધારિત સિસ્ટમ્સનો સમાવેશ થાય છે. પેસિવ હીટ રિકવરી સિસ્ટમ્સમાં ક્રોસ અને હેક્સાગોનલ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો સમાવેશ થાય છે. વેન્ટિલેશન સિસ્ટમ્સમાં હીટ રિકવરી માટે લાક્ષણિકતા એ છે કે ઉચ્ચ તાપમાન હવા પ્રવાહ અને નીચલા તાપમાન હવા પ્રવાહ વચ્ચેના નાના તાપમાનના તફાવત પર ગરમી પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે, જ્યારે ઉચ્ચ તાપમાન હવા ભાગ્યે જ 30 થી વધુ હોય છે.^oસી (વાણિજ્યિક ઇમારતોમાં, ગરમીની પુનઃપ્રાપ્તિ નીચા હવાના તાપમાને પણ થાય છે).

મોટાભાગે, વેન્ટિલેશન અને એર-કન્ડીશનીંગ યુનિટમાં ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ રોટરી અથવા ક્રોસ-ફ્લો (ષટ્કોણ) હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે, ઓછી વાર હીટ પંપનો ઉપયોગ કરીને. રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ AHU માં થાય છે જ્યાં AHU માં ઇનલેટ અને આઉટલેટ હવા વચ્ચે માસ વિનિમયની મંજૂરી હોય છે (આ સામાન્ય રીતે જાહેર ઇમારતો હોય છે). ક્રોસ-ફ્લો અને ષટ્કોણ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો ઉપયોગ એર હેન્ડલિંગ યુનિટમાં થાય છે જ્યાં તાજી અને વપરાયેલી હવા વચ્ચે માસ વિનિમયની મંજૂરી આપી શકાતી નથી (દા.ત. હોસ્પિટલો). જ્યારે ગરમીના હેતુ માટે ઉચ્ચ તાપમાન સપ્લાય હવા જરૂરી હોય ત્યારે ઉલટાવી શકાય તેવા હીટ પંપનો ઉપયોગ થાય છે.

એર હેન્ડલિંગ યુનિટ્સમાં વપરાતા હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં દળ અને ઊર્જા સંતુલન

હવાના સંચાલન એકમોમાં ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ માટે રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જર કામગીરીની ગણતરી કરતી વખતે, ઉર્જા સંતુલન ઉપરાંત, યોગ્ય દળ સંતુલન જરૂરી છે. નીચે મુજબની ધારણા સાથે સ્થિર-સ્થિતિ પ્રવાહ સ્થિતિઓ માટે ઉર્જા અને દળ સંતુલન સમીકરણો છે. એક્સ્ચેન્જરના પરિભ્રમણ ગતિથી થતા સમયાંતરે પરિમાણ ફેરફારો એકંદર ઉર્જા અને ભેજ સંતુલનમાં સરેરાશ કરવામાં આવે છે - એટલે કે, ફરતા ચક્રની સપાટી પર તાપમાન અને ભેજમાં સમયાંતરે સ્થાનિક ફેરફારો નજીવા હોય છે અને તેથી ગણતરીમાં અવગણવામાં આવે છે.

a) રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ માટે દળ, સાંદ્રતા અને ઊર્જા સંતુલન: