30 نوامبر 2021- توسط موسسه ارتباطات علمی اروپا (ESCI)-اطلاعات گرافیکی که نقش HPHE را در تولید سرامیک توضیح می دهد. اعتبار ESCI
فرآیندهای صنعتی بیش از یک چهارم مصرف انرژی اولیه اروپا را تشکیل می دهند و مقدار زیادی گرما تولید می کنند. تحقیقات با بودجه اتحادیه اروپا در حال بررسی کار با سیستم های جدید است که گرمای اتلافی را بازیابی می کند و آن را برای استفاده مجدد در خطوط فرآیند صنعتی برمی گرداند.
بیشتر گرمای فرآیند به‌صورت جریان‌های اگزوز یا تخلیه به محیط از دست می‌رود. بازیابی و استفاده مجدد از این گرما باعث کاهش مصرف انرژی، انتشار گازهای گلخانه ای و آلاینده ها می شود. اینکار صنایع را قادر می‌سازد تا هزینه‌ها را کاهش دهند، مقررات را رعایت کنند و تصویر شرکت خود را با تأثیرات گسترده‌تری بر رقابت‌پذیری بهبود بخشند. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها مقابله با تنوع بی‌شمار دما و اجزای اگزوزها است که استفاده از مبدل‌های حرارتی را دشوار می‌کند. پروژه ETEKINA با بودجه اتحادیه اروپا مبدل‌های حرارتی لوله‌های حرارتی جدید (HPHEs) را توسعه داده است که به طور آزمایشی در صنایع سرامیک، فولاد و آلومینیوم به کار گرفته شده‌اند.
لوله های حرارتی لوله هایی هستند که در دو انتها مهر و موم شده اند و حاوی یک سیال عامل در حالت اشباع هستند، به این معنی که هر گونه افزایش دما باعث تبخیر آن می شود. آنها برای مدیریت گرما در برنامه های کاربردی از کامپیوتر گرفته تا ماهواره ها و فضاپیماها استفاده می شوند. در HPHE، لوله‌های حرارتی در بسته‌های متصل به صفحه نصب می‌شوند و در یک قاب قرار می‌گیرند. یک منبع گرما مانند گاز خروجی به بخش پایینی جریان می یابد. سیال عامل بخار می شود و در لوله ها بالا می رود، جایی که یک هیت سینک مانند هوای خنک به قسمت بالای پوسته جریان می یابد و گرما را جذب می کند. ساختار محصور تلفات را به حداقل می رساند در حالی که صفحه آلودگی متقاطع بین گاز خروجی و هوا را به حداقل می رساند. HPHE ها برای انتقال حرارت بیشتر نسبت به روش های مرسوم، به سطح کمتری نیاز دارند. این کار آنها را بسیار کارآمد می کند و رسوب را کاهش می دهد. چالش انتخاب پارامترهایی است که بیشترین گرمای ممکن از جریان های اتلافات پیچیده بازیافت شود. پارامترهای زیادی از جمله تعداد، قطر، طول و مواد لوله های حرارتی در پیکربندی مونتاژ شده آنها؛ و سیال کار وجود دارد.
با توجه به تنوع پارامتریک بسیار زیاد، مدل‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی و شبیه‌سازی سیستم گذرا TRNSYS برای کمک به دانشمندان در طراحی HPHEهای سفارشی برای سه کاربرد صنعتی توسعه داده شد. به عنوان مثال، جریان متقاطع، پره‌دار و مقاوم در برابر رسوب HPHEپره‌ها سطح را افزایش می‌دهند تا انتقال گرما را افزایش دهند که برای بازیابی گرمای اتلاف از کوره غلتکی سرامیک طراحی شده است، و اولین موردی بود که در این پیکربندی در صنعت سرامیک استفاده شد. پوسته لوله حرارتی از فولاد کربنی ساخته شده بود وبا آب مایع کار می کرد.
حسام جوهارا از دانشگاه برونل لندن و هماهنگ کننده فنی و علمی پروژه ETEKINA می گوید:
ما از هدف پروژه که حداقل 40 درصد بازیابی گرمای اتلاف از جریان های اگزوز است، فراتر رفته ایم. HPHE های ما همچنین بسیار فشرده تر از مبدل های حرارتی معمولی هستند و در فضای با ارزش کارخانه صرفه جویی می کنند. علاوه بر کارایی آنها که هزینه ها و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد، آنها نیز فشرده تر هستند.. این سیستم ها با موفقیت گرما را بدون آلودگی متقابل بازیابی کردند و آن را به کارخانه برگرداندند تا در فرآیندهای دیگر استفاده شود. مفهوم HPHE توسعه یافته در زمینه ETEKINA بسیار مقیاس پذیر است و می تواند با هر نوع اگزوز صنعتی در محدوده دمایی زیاد و برای انواع هیت سینک ها از جمله هوا، آب و روغن سازگار شود. یک ابزار تکرارپذیری جدید به ارزیابی سریع پتانسیل بازیابی گرمای زباله مشتریان آینده کمک می کند.
