थर्मल व्हील

थर्मल व्हील का आरेखीय संचालन

स्वीडिश इंजीनियर फ्रेड्रिक लजंगस्ट्रॉम द्वारा लजंगस्ट्रॉम एयर प्रीहीटर (1875-1964)

एक थर्मल व्हील, जिसे रोटरी हीट एक्सचेंजर या रोटरी एयर-टू-एयर एन्थैल्पी व्हील एनर्जी रिकवरी व्हील या हीट रिकवरी व्हील के रूप में भी जाना जाता है और यह एक प्रकार का एनर्जी रिकवरी हीट एक्सचेंजर है, जो एयर हैंडलिंग इकाइयों की आपूर्ति और निकास वायु धाराओं के भीतर स्थित होता है। इस प्रकार एयर-हैंडलिंग इकाइयाँ या छत इकाइयाँ किसी औद्योगिक प्रक्रिया की निकास गैसों में, ऊष्मा ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने के लिए होती है। अन्य प्रकारों में एन्थैल्पी पहिये और डिसिकैंट पहिये के रूप में सम्मिलित हैं। शीतलन-विशिष्ट थर्मल व्हील को कभी-कभी क्योटो व्हील के रूप में जाना जाता है।

विवरण

थर्मल व्हील में गर्मी-अवशोषित सामग्री का एक गोलाकार मधुकोश मैट्रिक्स होता है, जो एयर-हैंडलिंग सिस्टम की आपूर्ति और निकास वायु धाराओं के भीतर धीरे-धीरे घूमता है। जैसे ही थर्मल व्हील घूमता है, रोटेशन के एक आधे हिस्से में निकास वायु धारा से गर्मी को पकड़ लिया जाता है और रोटेशन के दूसरे आधे हिस्से में ताजी हवा की धारा में छोड़ दिया जाता है। इस प्रकार निकास वायु धारा से अपशिष्ट ताप ऊर्जा को मैट्रिक्स सामग्री में स्थानांतरित किया जाता है और फिर मैट्रिक्स सामग्री से ताजी हवा की धारा में स्थानांतरित किया जाता है। इससे आपूर्ति वायु धारा का तापमान वायु धाराओं, या थर्मल ग्रेडिएंट के बीच तापमान अंतर के आनुपातिक और डिवाइस की दक्षता के आधार पर बढ़ जाता है। जब धाराएं काउंटर करंट एक्सचेंज में प्रवाहित होती हैं तो हीट एक्सचेंज सबसे कुशल होता है, क्योंकि इससे पहिये की मोटाई में अनुकूल तापमान प्रवणता उत्पन्न होती है। सिद्धांत विपरीत तरीके से काम करता है, और यदि वांछित हो और तापमान अंतर अनुमति देता है तो शीतलन ऊर्जा को आपूर्ति वायु धारा में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।

हीट एक्सचेंज मैट्रिक्स एल्यूमीनियम, प्लास्टिक या सिंथेटिक फाइबर हो सकता है। हीट एक्सचेंजर को एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर और बेल्ट ड्राइव सिस्टम द्वारा घुमाया जाता है। बाहर निकलने वाली हवा के तापमान के बेहतर नियंत्रण के लिए मोटरों को अक्सर इन्वर्टर गति-नियंत्रित किया जाता है। यदि किसी ताप विनिमय की आवश्यकता नहीं है, तो मोटर को पूरी तरह से बंद किया जा सकता है।

क्योंकि गर्मी को विनिमय माध्यम से सीधे गुजरने के बिना निकास वायु धारा से आपूर्ति वायु धारा में स्थानांतरित किया जाता है, सकल क्षमताएं आमतौर पर किसी भी अन्य वायु-पक्ष गर्मी वसूली प्रणाली की तुलना में अधिक होती हैं। प्लेट हीट एक्सचेंजर की तुलना में हीट एक्सचेंज मैट्रिक्स की कम गहराई का मतलब है कि डिवाइस के माध्यम से दबाव ड्रॉप सामान्य रूप से तुलना में कम है। आम तौर पर, बीच में मुख वेग के लिए एक थर्मल व्हील का चयन किया जाएगा 1.5 and 3.0 metres per second (4.9 and 9.8 ft/s), और समान वायु मात्रा प्रवाह दर के साथ, 85% की सकल समझदार दक्षता की उम्मीद की जा सकती है। हालाँकि पहिये को घुमाने के लिए थोड़ी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, मोटर ऊर्जा की खपत आमतौर पर कम होती है और डिवाइस की मौसमी दक्षता पर इसका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। गुप्त ऊष्मा को पुनर्प्राप्त करने की क्षमता सकल दक्षता में 10-15% तक सुधार कर सकती है।

ऊर्जा स्थानांतरण प्रक्रिया

आम तौर पर डिवाइस द्वारा प्रदान की गई वायुधाराओं के बीच गर्मी हस्तांतरण को संवेदनशील गर्मी कहा जाता है, जो ऊर्जा या तापीय धारिता का आदान-प्रदान है, जिसके परिणामस्वरूप माध्यम के तापमान (इस मामले में हवा) में बदलाव होता है, लेकिन [[नमी]] की मात्रा में कोई बदलाव नहीं होता है। हालाँकि, यदि रिटर्न एयर स्ट्रीम में नमी या सापेक्ष आर्द्रता का स्तर डिवाइस में संक्षेपण की अनुमति देने के लिए पर्याप्त है, तो इससे गुप्त गर्मी जारी होगी, और गर्मी हस्तांतरण सामग्री को पानी की एक फिल्म के साथ कवर किया जाएगा। . अव्यक्त गर्मी के संगत अवशोषण के बावजूद, चूंकि पानी की कुछ फिल्म विपरीत वायु धारा में वाष्पित हो जाती है, पानी हीट एक्सचेंजर सामग्री की सीमा परत के थर्मल प्रतिरोध को कम कर देगा और इस प्रकार डिवाइस के गर्मी हस्तांतरण गुणांक में सुधार करेगा, और इसलिए दक्षता बढ़ाएँ। ऐसे उपकरणों के ऊर्जा विनिमय में अब समझदार और गुप्त ताप हस्तांतरण दोनों सम्मिलित हैं; तापमान में बदलाव के अलावा, वायु धाराओं में नमी की मात्रा में भी बदलाव होता है।

हालाँकि, संक्षेपण की फिल्म डिवाइस के माध्यम से दबाव ड्रॉप को थोड़ा बढ़ा देगी, और मैट्रिक्स सामग्री की दूरी के आधार पर, यह प्रतिरोध को 30% तक बढ़ा सकती है। इससे पंखे की ऊर्जा खपत बढ़ जाएगी और डिवाइस की मौसमी दक्षता कम हो जाएगी।

एल्यूमिनियम मैट्रिसेस एक लागू हीड्रोस्कोपिक कोटिंग के साथ भी उपलब्ध हैं, और इसका उपयोग, या छिद्रपूर्ण सिंथेटिक फाइबर मैट्रिसेस का उपयोग, संक्षेपण और गुप्त गर्मी के लिए सामान्य रूप से आवश्यक नमी के स्तर से बहुत कम नमी के स्तर पर जल वाष्प के सोखने और रिलीज की अनुमति देता है। स्थानांतरण होना. इसका लाभ और भी अधिक गर्मी हस्तांतरण दक्षता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप वायु धाराओं का सूखना या ह्यूमिडिफायर भी होता है, जो आपूर्ति वायु द्वारा प्रदान की जाने वाली विशेष प्रक्रिया के लिए भी वांछित हो सकता है।

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

गैस टर्बाइन में उपयोग

Main article: Chrysler Turbine Car

वाहन प्रणोदन (लगभग 1965) के लिए गैस टर्बाइनों में ऑटोमोटिव उद्योग की रुचि के दौरान, क्रिसलर ने एक अद्वितीय प्रकार के रोटरी हीट एक्सचेंजर का आविष्कार किया जिसमें नालीदार धातु (दिखने में नालीदार कार्डबोर्ड के समान) से निर्मित एक रोटरी ड्रम सम्मिलित था। यह ड्रम टरबाइन द्वारा संचालित रिडक्शन गियर द्वारा लगातार घुमाया जाता था। गर्म निकास गैसों को उपकरण के एक हिस्से के माध्यम से निर्देशित किया गया था, जो फिर उस खंड में घूमेगा जो प्रेरण हवा का संचालन करता था, जहां इस सेवन हवा को गर्म किया जाता था। दहन की गर्मी की इस वसूली से टरबाइन इंजन की दक्षता में काफी वृद्धि हुई। यह इंजन अपने खराब निम्न-आरपीएम टॉर्क के कारण ऑटोमोटिव अनुप्रयोग के लिए अव्यावहारिक साबित हुआ। यहां तक ​​कि इतना कुशल इंजन, यदि उचित प्रदर्शन देने के लिए पर्याप्त बड़ा हो, तो उसकी औसत ईंधन दक्षता कम होगी। ऐसा इंजन भविष्य में किसी समय आकर्षक हो सकता है जब इसे हाइब्रिड वाहन में इलेक्ट्रिक मोटर के साथ जोड़ा जाए, क्योंकि इसकी मजबूत दीर्घायु और विभिन्न प्रकार के तरल ईंधन को जलाने की क्षमता है।

शुष्कक पहिया

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

आवश्यक निरार्द्रीकरण प्रदान करने के साथ-साथ पुनर्जनन चक्र से गर्मी को पुनर्प्राप्त करने के लिए थर्मल व्हील और desiccant व्हील का उपयोग अक्सर श्रृंखला विन्यास में किया जाता है।

नुकसान

थर्मल पहिये उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं जहां आपूर्ति और निकास वायु धाराओं के पूर्ण पृथक्करण की आवश्यकता होती है, क्योंकि हवा हीट एक्सचेंजर सीमा पर वायु धाराओं के बीच इंटरफेस पर और उस बिंदु पर बाईपास करेगी जहां पहिया एक वायु धारा से गुजरता है अन्य अपने सामान्य घूर्णन के दौरान। पूर्व को ब्रश सील द्वारा कम किया जाता है, और बाद को एक छोटे पर्ज सेक्शन द्वारा कम किया जाता है, जो आमतौर पर निकास वायु धारा में, पहिये के एक छोटे खंड को चढ़ाकर बनाया जाता है।

अव्यक्त गर्मी के हस्तांतरण के लिए रेशेदार सामग्री से या हाइग्रोस्कोपिक कोटिंग के साथ बने मैट्रिसेस, सादे धातु या प्लास्टिक सामग्री की तुलना में गंदगी से क्षति और गिरावट के लिए कहीं अधिक संवेदनशील होते हैं, और गंदे होने पर प्रभावी ढंग से साफ करना मुश्किल या असंभव होता है। पहिये के निकास और ताजी हवा दोनों तरफ हवा की धाराओं को ठीक से फ़िल्टर करने का ध्यान रखा जाना चाहिए। दोनों ओर की वायु धारा में चिपकी कोई भी गंदगी निश्चित रूप से दूसरी ओर की वायु धारा में प्रवाहित हो जाएगी।

अन्य प्रकार के हवा से हवा में चलने वाले हीट एक्सचेंजर्स

• कुंडली के चारों ओर दौड़ें
• ऋण संग्राहक, या क्रॉस प्लेट हीट एक्सचेंजर
• वेग पाइप

यह भी देखें

• एचवीएसी
• ऊर्जा पुनर्प्राप्ति वेंटिलेशन
• हीट रिकवरी वेंटिलेशन
• पुनर्योजी ताप एक्सचेंजर
• एयर प्रीहीटर#रोटेटिंग-प्लेट रीजनरेटिव एयर प्रीहीटर|रोटेटिंग-प्लेट रीजेनरेटिव एयर प्रीहीटर
• हवा का संचालक
• उष्ण आराम
• 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