Что такое регенератор и как он работает
Регенератор представляет собой особый тип теплообменника, в котором передача тепловой энергии происходит не через постоянную стенку, а путем поочередного контакта теплоносителей с поверхностями самого аппарата. Основной принцип его действия базируется на цикличном нагреве и охлаждении материала насадки или стенок камеры. Сначала горячий теплоноситель (например, дымовые газы) отдает тепло материалу насадки, нагревая его. Затем, когда через эту же насадку пропускают холодный теплоноситель (например, воздух), происходит обратный процесс: насадка остывает, отдавая накопленное тепло и тем самым нагревая поступающий поток.
Конструктивные разновидности регенераторов
Существует два основных типа конструкций, различающихся по способу организации процесса:
Регенераторы с периодическим переключением. Они состоят из нескольких камер, заполненных насадкой — обычно это кладка из огнеупорного кирпича. Эти камеры попеременно работают в режиме нагрева (когда через них проходят горячие газы) и в режиме отдачи тепла (когда через них пропускают нагреваемый воздух или газ).
Регенераторы с непрерывным действием. В таких системах процесс теплообмена не прерывается. Они также могут иметь разное устройство: в одних подвижная насадка (например, вращающийся ротор) попеременно проходит через зоны горячего и холодного теплоносителей. В других — насадка неподвижна, а для перераспределения потоков используются вращающиеся газораспределительные патрубки внутри коробов. Эта конструкция считается более экономичной и эффективной по сравнению с периодической.
Применение в промышленности: доменные воздухонагреватели (кауперы)
Наиболее известное и широкое применение регенераторы нашли в металлургии, где они используются в качестве воздухонагревателей (воздухонагревательных аппаратов) для доменных печей. Конструкция такого регенератора, часто называемого каупером, представляет собой стальной цилиндрический кожух, внутри которого расположена насадка из ячеистого огнеупорного кирпича.
Устройство было изобретено в 1857 году английским инженером Эдвардом Альфредом Каупером, в честь которого и получило свое название. Принцип его работы идеально соответствует регенеративному циклу: через раскаленную кирпичную насадку попеременно пропускаются горячий колошниковый газ (отход доменного процесса) и холодный воздух, подаваемый в печь. Газ нагревает насадку, а затем эта насадка отдает тепло воздуху, значительно повышая его температуру перед подачей в горн доменной печи, что резко повышает эффективность сжигания топлива.