蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器通過多孔填料或基質(zhì)的短暫能量儲存，將熱量從一種流體傳遞到另外一種流體。首先，在習(xí)慣上稱為加熱周期的時(shí)間內(nèi)，熱氣流流過蓄熱式換熱器中的填料，熱量從氣流傳遞到填料，氣流溫度降低。在這個(gè)周期結(jié)束時(shí)，流動方向進(jìn)行切換，冷流體流經(jīng)蓄熱體。在冷卻周期，流體從蓄熱填料吸收熱量。因此，對于常規(guī)的流向變換，蓄熱體內(nèi)的填料交替性的與冷熱流體進(jìn)行換熱，蓄熱體內(nèi)以及氣流在任意位置的溫度都不斷隨時(shí)間波動。啟動后，經(jīng)過數(shù)個(gè)切換周期，蓄熱式換熱器進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)狀態(tài)，蓄熱體內(nèi)某一位置隨時(shí)間的波動在相繼的周期內(nèi)都是相同的。從運(yùn)行的特性上很容易區(qū)分蓄熱式換熱器和回?zé)崾綋Q熱器，回?zé)崾綋Q熱器中兩種流體的換熱是通過各個(gè)位置的固定邊界進(jìn)行的，在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)換熱器的內(nèi)的溫度只與位置有關(guān)，而在蓄熱式換熱器熱量的傳遞都是動態(tài)的，同時(shí)依賴于位置和時(shí)間 。

蓄熱式換熱器在很多工業(yè)過程中都有應(yīng)用，燃燒中空氣的預(yù)熱就是一個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域。其可以利用燃燒排氣中的熱能，用于預(yù)熱未燃?xì)?，從而達(dá)到燃燒低品位燃料、提高燃燒過程的熱效率、實(shí)現(xiàn)更高的燃燒反應(yīng)溫度等目的。按照這種方式，蓄熱式換熱器可以用于金屬還原和熱處理過程，以及玻璃窯爐裝置，發(fā)電廠的鍋爐、高溫空氣燃燒裝置和燃?xì)廨啓C(jī)裝置。早期固定床蓄熱式換熱器應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域是鋼鐵制造工業(yè)中的熱風(fēng)爐，以及電廠中的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

在超過1300℃的高溫下，蓄熱式換熱器往往是唯一可以選擇的換熱器類型，其優(yōu)勢還在于能夠使用各種形狀和類型的材料。但是，蓄熱式換熱器在中低溫條件的使用廣泛程度則遠(yuǎn)不如回?zé)崾綋Q熱器。

蓄熱式換熱器的兩種主要形式是固定床型和旋轉(zhuǎn)型。固定床式的蓄熱式換熱器，通常需要兩個(gè)床體維持連續(xù)的熱量傳遞，因此在任意時(shí)刻總是一個(gè)床體運(yùn)行在加熱周期，而另一床體運(yùn)行在冷卻周期。蓄熱式換熱器內(nèi)的流向變換是通過切換閥實(shí)現(xiàn)的。在旋轉(zhuǎn)型蓄熱式換熱器中，通常冷熱兩種流體連續(xù)的流經(jīng)蓄熱體，所流經(jīng)的圓柱形填料蓄熱體沿著與氣流的流向平行的軸從一側(cè)轉(zhuǎn)動到另一側(cè)，另外一種旋轉(zhuǎn)型蓄熱式換熱器的設(shè)計(jì)中，冷熱流體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的切換，而填料蓄熱體則固定不動。旋轉(zhuǎn)型蓄熱式換熱器在實(shí)際的連續(xù)性換熱中，不再需要兩個(gè)蓄熱室，也不再需要切換閥。進(jìn)一步可以發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)型蓄熱式換熱器的圓柱形填料蓄熱體沿著流動方向被分成多個(gè)平行的部分。由于旋轉(zhuǎn)型蓄熱式換熱器每個(gè)部分在連續(xù)性的換熱中的作用和固定床型蓄熱式換熱中的單個(gè)床體的作用是相同的，因此，雖然有切換方式上的差異，但二者的基本原理是類似的。

蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)和工作原理

由固體填充物構(gòu)成的蓄熱體作為傳熱面的。與一般間壁式換熱器的區(qū)別在于換熱流體不是在各自的通道內(nèi)吸、放熱量，而是交替地通過同一通道利用蓄熱體來吸、放熱量。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行：先是熱介質(zhì)流過蓄熱體放出熱量，加熱蓄熱體并被儲蓄起來，接著是冷介質(zhì)流過蓄熱體吸取熱量，并使蓄熱體又被冷卻。重復(fù)上述過程就能使換熱連續(xù)進(jìn)行。必須有兩套并列設(shè)備或同一設(shè)備中具有兩套并列蓄熱體通道同時(shí)工作才行。

周期變換型蓄熱式換熱器按結(jié)構(gòu)可分為固定型（閥門切換型）和旋轉(zhuǎn)型（回轉(zhuǎn)式）兩類。

蓄熱式換熱器固定型

圖1為一種固定型結(jié)構(gòu)，其蓄熱體由耐火磚砌成的“火格子”構(gòu)成，很適合對高溫

氣體的加熱。

蓄熱式換熱器旋轉(zhuǎn)型

如圖2所示又稱熱輪，其外殼為圓筒形，本體為一多孔的圓盤狀蓄熱體。