थर्मल व्हील

थर्मल व्हील का आरेखीय संचालन

स्वीडिश इंजीनियर फ्रेड्रिक लजंगस्ट्रॉम द्वारा लजंगस्ट्रॉम एयर प्रीहीटर 1875-1964

थर्मल व्हील, जिसे घूर्णी हीट एक्सचेंजर या घूर्णी एयर टू एयर एन्थैल्पी व्हील के रूप में भी जाना जाता है और ऊर्जा रिकवरी व्हील या हीट रिकवरी व्हील एक प्रकार का ऊर्जा रिकवरी हीट एक्सचेंजर है, जो एयर हैंडलिंग इकाइयों या रुफटॉप इकाइयाँ या किसी औद्योगिक प्रक्रिया के निकास गैसों की आपूर्ति और निकास एयर धाराओं के भीतर स्थित ऊर्जा रिकवरी हीट एक्सचेंजर के रूप में होते है। इस प्रकार एयर हैंडलिंग इकाइयाँ में, ऊष्मा ऊर्जा की रिकवरी के लिए इसके अन्य प्रकारों में एन्थैल्पी व्हील और डिसिकैंट व्हील के रूप में प्रयोग होती हैं। शीतलन-विशिष्ट थर्मल व्हील को कभी-कभी क्योटो व्हील के रूप में जाना जाता है।

विवरण

थर्मल व्हील में हीट -अवशोषित सामग्री का एक गोलाकार हनीकोंब मैट्रिक्स होता है, जो एयर हैंडलिंग प्रणाली की आपूर्ति और निकास एयर धाराओं के भीतर धीरे-धीरे घूमता है। जैसे ही थर्मल व्हील घूमता है घूर्णन के एक आधे भाग में निकास एयर धारा से हीट को कैप्चर कर लेता है और घूर्णन के दूसरे आधे भाग में ताजी हवा की धारा में छोड़ देता है इस प्रकार निकास एयर धारा से अपशिष्ट ताप ऊर्जा को मैट्रिक्स सामग्री में स्थानांतरित कर देता है और फिर मैट्रिक्स सामग्री से ताजी हवा की धारा में स्थानांतरित कर देता है। इससे आपूर्ति एयर धारा का तापमान एयर धाराओं या थर्मल ग्रेडिएंट के बीच तापमान अंतर के आनुपातिक और डिवाइस की दक्षता के आधार पर बढ़ जाता है। इस प्रकार जब धाराएँ विपरीत दिशाओं में प्रवाहित होती हैं, तो हीट एक्सचेंज सबसे कुशल होता है, क्योंकि इससे व्हील की मोटाई में अनुकूल तापमान प्रवणता उत्पन्न होती है और इस प्रकार सिद्धांत विपरीत विधियों के रूप में काम करता है और यदि वांछित हो तो तापमान अंतर की अनुमति देता है, इस प्रकार शीतलन ऊर्जा को आपूर्ति एयर धारा में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।

हीट एक्सचेंज मैट्रिक्स एल्यूमीनियम प्लास्टिक या सिंथेटिक फाइबर के रूप में होता है और हीट एक्सचेंजर को एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर और बेल्ट ड्राइव प्रणाली द्वारा घुमाया जाता है। इस प्रकार इसमें बाहर निकलने वाली हवा के तापमान के अच्छे नियंत्रण के लिए मोटरों को अधिकांशतः इन्वर्टर गति से नियंत्रित किया जाता है। यदि किसी ताप विनिमय की आवश्यकता नहीं होती है, तो मोटर को पूरी तरह से बंद किया जा सकता है।

क्योंकि ऊष्मा को किसी विनिमय माध्यम से सीधे गुजरे बिना निकास एयर धारा से आपूर्ति एयर धारा में स्थानांतरित किया जाता है, इसलिए सकल क्षमताएं सामान्यतः किसी भी अन्य एयर पक्ष ताप पुनर्प्राप्ति प्रणाली की तुलना में अधिक होती हैं और इस प्रकार प्लेट हीट एक्सचेंजर की तुलना में हीट एक्सचेंज मैट्रिक्स की कम गहराई का अर्थ है कि डिवाइस के माध्यम से दबाव ड्रॉप सामान्य रूप से तुलना में कम है। इस प्रकार सामान्यतः , 1.5 और 3.0 मीटर प्रति सेकंड 4.9 और 9.8 फीट/सेकेंड के बीच फेस के वेग के लिए एक थर्मल व्हील का चयन किया जाता है और समान एयर मात्रा प्रवाह दर के साथ, 85% की सकल प्रत्यक्ष दक्षता की उम्मीद की जा सकती है। चूंकि व्हील को घुमाने के लिए थोड़ी ऊर्जा की आवश्यकता होती है इस प्रकार मोटर ऊर्जा की क्षय सामान्यतः कम होती है और डिवाइस की समयानुकूल दक्षता पर इसका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। इस प्रकार गुप्त ऊष्मा को पुनर्प्राप्त करने की क्षमता सकल दक्षता में 10-15% तक सुधार कर सकती है।

ऊर्जा स्थानांतरण प्रक्रिया

सामान्यतः डिवाइस द्वारा प्रदान की गई एयर धाराओं के बीच हीट हस्तांतरण को संवेदनशील हीट कहा जाता है, जो ऊर्जा या एन्थैल्पी का आदान-प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप इसमें मध्यम हवा के तापमान में बदलाव होता है, लेकिन नमी की मात्रा में कोई बदलाव नहीं होता है। चूंकि, यदि रिटर्न एयर स्ट्रीम में नमी या सापेक्ष आर्द्रता का स्तर डिवाइस में संघनन की अनुमति देने के लिए पर्याप्त होता है, तो इससे "गुप्त ऊष्मा निकल जाती है और हीट हस्तांतरण सामग्री पानी की एक फिल्म के साथ कवर किया जाता है। इस प्रकार गुप्त ऊष्मा के कोरेसपोंडिंग अवशोषण के अतिरिक्त पानी की कुछ फिल्म विपरीत एयर धारा में वाष्पित हो जाती है और पानी हीट एक्सचेंजर सामग्री की सीमा परत के थर्मल प्रतिरोध को कम कर देता है और इस प्रकार डिवाइस के हीट हस्तांतरण गुणांक में सुधार करता है और इसलिए दक्षता बढ़ाएँ जाती है। ऐसे उपकरणों के ऊर्जा विनिमय में अब प्रत्यक्ष और गुप्त ताप हस्तांतरण के रूप में दोनों में सम्मिलित हैं; इस प्रकार तापमान में बदलाव के अतिरिक्त एयर धाराओं में नमी की मात्रा में भी बदलाव होता है।

चूंकि, संघनन की फिल्म डिवाइस के माध्यम से दबाव ड्रॉप को थोड़ा बढ़ा देते है और मैट्रिक्स सामग्री की दूरी के आधार पर यह प्रतिरोध को 30% तक बढ़ा सकती है। इससे पंखे की ऊर्जा क्षय बढ़ जाती है और डिवाइस की मौसमी दक्षता कम हो जाती है।

एल्यूमिनियम मैट्रिसेस एक प्रयुक्त हीड्रोस्कोपिक कोटिंग के साथ भी उपलब्ध हैं और इसका उपयोग छिद्रपूर्ण सिंथेटिक फाइबर मैट्रिसेस के रूप में होता है, इस प्रकार संघनन और गुप्त उष्मा हस्तांतरण के लिए सामान्य रूप से आवश्यक नमी के स्तर से बहुत कम स्तर पर जल वाष्प के सोखने और छोड़ने की अनुमति देता है। इसका लाभ और भी अधिक ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप एयर धाराओं का सूखना या आर्द्रीकरण भी होता है, जो आपूर्ति एयर द्वारा प्रदान की जाने वाली विशेष प्रक्रिया के लिए भी वांछित हो सकता है।

इस कारण से इन उपकरणों को सामान्यतः एन्थैल्पी व्हील के रूप में भी जाना जाता है।

गैस टर्बाइन में उपयोग

Main article: क्रिसलर टर्बाइन कार

1965 के आसपास वाहन प्रणोदन के लिए गैस टर्बाइनों में ऑटोमोटिव उद्योग की रुचि के समय क्रिसलर ने एक अद्वितीय प्रकार के घूर्णी हीट एक्सचेंजर का आविष्कार किया था, जिसमें कोरुगेटेड कार्डबोर्ड के समान कोरुगेटेड धातु से निर्मित एक घूर्णी ड्रम सम्मिलित है। यह ड्रम टरबाइन द्वारा संचालित रिडक्शन गियर द्वारा लगातार घुमाया जाता है। इस प्रकार गर्म निकास गैसों को उपकरण के एक भाग के माध्यम से निर्देशित किया जाता है, जो फिर उस खंड में घूमता है जो प्रेरण हवा का संचालन करता है, जहां इस अंतर्ग्रहण हवा को गर्म किया जाता है। दहन की हीट की इस प्राप्ति से टरबाइन इंजन की दक्षता में बहुत वृदि होती है । यह इंजन अपने खराब आरपीएम टॉर्क के कारण ऑटोमोटिव अनुप्रयोग के लिए अव्यावहारिक साबित हुआ है। यहां तक ​​कि इतना कुशल इंजन यदि उचित प्रदर्शन देने के लिए पर्याप्त रूप में बड़ा है। तो उसकी औसत ईंधन दक्षता कम होती है। ऐसा इंजन भविष्य में किसी समय आकर्षक रूप में होता है जब इसे हाइब्रिड वाहन में इलेक्ट्रिक मोटर के साथ जोड़ा जाता है, क्योंकि इसकी प्रबल दीर्घायु और विभिन्न प्रकार के तरल ईंधन को जलाने की क्षमता होती है।

शुष्कक व्हील

शुष्कक व्हील एक थर्मल व्हील के समान होता है, लेकिन हवा की धारा को निरार्द्रीकृत करने या सुखाने के एकमात्र उद्देश्य के लिए कोटिंग लगाई जाती है। इस प्रकार शुष्कक सामान्यतः सिलिका जेल के रूप में होता है। जैसे ही व्हील घूमता है, शुष्कक बारी-बारी से आने वाली हवा से होकर गुजरता है जहां नमी सोख ली जाती है और "पुनर्जीवित" क्षेत्र के माध्यम से से होकर गुजरता है जहां शुष्कक सूख जाता है और नमी बाहर निकल जाती है और इस प्रकार व्हील घूमता रहता है और अधिशोषक प्रक्रिया दोहराई जाती है। पुनर्जनन सामान्यतः हीटिंग कॉइल के उपयोग से किया जाता है, जैसे कि पानी या भाप कॉइल या सीधे-फायर गैस बर्नर के रूप में किया जाता है।

थर्मल व्हील और जलशुष्कक व्हील का उपयोग अधिकांशतः श्रृंखला कॉन्फ़िगरेशन में आवश्यक निरार्द्रीकरण प्रदान करने के साथ-साथ पुनर्जनन चक्र से हीट को पुनर्प्राप्त करने के लिए थर्मल व्हील बहाली प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है

नुकसान

थर्मल व्हील उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं जहां आपूर्ति और निकास एयर धाराओं के पूर्ण पृथक्करण की आवश्यकता होती है, क्योंकि हवा हीट एक्सचेंजर सीमा पर एयर धाराओं के बीच इंटरफेस पर और उस बिंदु पर बायपास करती है, जहां व्हील एक एयर धारा से दूसरे में गुजरता है अन्य अपने सामान्य घूर्णन के समय पूर्व को ब्रश सील द्वारा कम किया जाता है और बाद को एक छोटे पर्ज अनुभाग द्वारा कम किया जाता है, जो सामान्य रूप से निकास एयर धारा में व्हील के एक छोटे खंड को चढ़ाकर बनाया जाता है।

गुप्त ऊष्मा के हस्तांतरण के लिए फ़िब्रोस सामग्री से या हाइग्रोस्कोपिक कोटिंग के साथ बने मैट्रिसेस सामान्य धातु या प्लास्टिक सामग्री की तुलना में गंदगी द्वारा क्षति और गिरावट के लिए कहीं अधिक संवेदनशील होते हैं और गंदे होने पर प्रभावी ढंग से साफ करना मुश्किल या असंभव होता है। इस प्रकार व्हील के निकास और ताजी हवा के लिए दोनों तरफ हवा की धाराओं को ठीक से फ़िल्टर करने का ध्यान रखा जाता है। दोनों ओर की एयर धारा में चिपकी कोई भी गंदगी निश्चित रूप से दूसरी ओर की एयर धारा में प्रवाहित होती है।

अन्य प्रकार के हवा से हवा में चलने वाले हीट एक्सचेंजर्स

• रन अराउंड कोइल
• रीक्युपरटेर या क्रॉस प्लेट हीट एक्सचेंजर
• हीट पाइप

यह भी देखें

• एचवीएसी
• ऊर्जा पुनर्प्राप्ति वेंटिलेशन
• हीट रिकवरी वेंटिलेशन
• पुनर्योजी ताप एक्सचेंजर
• रोटेटिंग-प्लेट रीजनरेटिव एयर प्रीहीटर
• हवा का संचालक
• उष्ण कम्फर्ट
• घर के अंदर हवा की गुणवत्ता
• सीसीएसआई

संदर्भ

• Heat Transfer Enhancement of Heat Exchangers.

बाहरी संबंध

• Enthalpy wheels at the Apogee energy library
• Study on using Enthalpy wheels at airports from San Jose State University
• Enthalpy wheel data from the Live Building at Queen's University