Roda tèrmica
Una roda tèrmica, també coneguda com a bescanviador de calor rotativa, o roda giratòria d'entalpia aire-aire, roda de recuperació d'energia, o roda de recuperació de calor, és un tipo de bescanviador de calor destinat a la recuperació d'energia, colocat dins de les corrents d'aire de suministrament i escape de les unitats d'aire acondicionat o be en els conductes dels gasos d'escape d'un procés industrial, per a recuperar l'energia tèrmica. Atres variants inclouen rodes d'entalpia i rodes dessecants. Una roda tèrmica específica de refredat a voltes es denomina roda de Kyoto.
Descripció
[editar | editar còdic]
Una roda tèrmica consistix en un tambor cilíndric o en forma de disc en el que es dispon una matriu en disposició de panal d'un material absorbent de calor, que gira llentament dins de les corrents d'aire de suministrament i escape d'un sistema de gestió d'aire. A mida que gira la roda tèrmica, es captura calor de la corrent d'aire d'escape en una mitat de la rotació i es llibera a la corrent d'aire fresc en l'atra mitat de la rotació. Per lo tant, l'energia en forma de calor residual de la corrent d'aire d'escape es transferix al material de la matriu i després del material de la matriu a la corrent d'aire fresc. Açò aumenta la temperatura de la corrent d'aire de suministrament en una cantitat proporcional a la diferència de temperatura entre les corrents d'aire, o "gradient tèrmic", depenent també de l'eficiència del dispositiu. L'intercanvi de calor és més eficient quan les corrents fluïxen en sentits oposts, ya que açò provoca un gradient de temperatura favorable en la gruixa de la roda. El principi funciona a l'inversa, i l'energia de "refrigeració" es pot recuperar en la corrent d'aire de suministrament si es desija i el diferencial de temperatura ho permet.
La matriu d'intercanvi de calor pot ser d'alumini, plàstic o fibra sintètica. El bescanviador de calor gira per mig d'un chicotet motor elèctric i un sistema de transmissió per correja. Els motors són a sovint controlats per un inversor de velocitat per a millorar el control de la temperatura de l'aire d'eixida. Si no es requerix intercanvi de calor, el motor pot detindre's per complet.
Degut a que la calor es transferix de la corrent d'aire d'escape a la corrent d'aire de suministrament sense passar directament a través d'un mig d'intercanvi, les eficiència brutes solen ser més altes que en qualsevol atre sistema de recuperació de calor del costat de l'aire. La menor profunditat de la matriu d'intercanvi de calor, en comparació a un bescanviador de calor de plaques, significa que la caiguda de pressió a través del dispositiu és normalment menor en comparació. En general, se seleccionarà una roda tèrmica per a velocitats nominals d'entre Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist., i en taxes de fluix de volum d'aire iguals, es poden esperar eficiència brutes "sensibles" de l'orde del 85%. Encara que es requerix una chicoteta energia per a fer girar la roda, el consum d'energia del motor sol ser baix i té poc efecte sobre l'eficiència total del dispositiu. La capacitat de recuperar la calor "latent" pot millorar les eficiència brutes entre un 10 i un 15 %.
Procés de transferència d'energia
[editar | editar còdic]Normalment, la transferència de calor entre les corrents d'aire proporcionades pel dispositiu es denomina "calor sensible", que és l'intercanvi d'energia, o entalpia, que dona com resultat un canvi en la temperatura del mig (aire en este cas), pero sense canvis en el contingut d'humitat. No obstant, si la humitat o els nivells relatius d'humitat de l'aire en la corrent d'aire de tornada són lo suficientment alts com per a permetre que es produïxca condensació en el dispositiu, açò farà que es llibere calor "calor latent" i el material de transferència de calor es cobrirà en una película d'aigua. A pesar de la corresponent absorció de calor latent, a mida que partix de la película d'aigua s'evapora en la corrent d'aire oposta, l'aigua reduirà la resistència tèrmica de la capa llímit del material del bescanviador de calor i, per lo tant, millorarà el coeficient de transferència de calor del dispositiu, i per lo tant aumentar l'eficiència. L'intercanvi d'energia de tals dispositius ara comprén tant la transferència de calor sensible com a latent; ademés d'un canvi de temperatura, també hi ha un canvi en el contingut d'humitat de les corrents d'aire.
No obstant, la película de condensació també aumentarà llaugerament la caiguda de pressió a través del dispositiu i, depenent de l'espayat del material de la matriu, açò pot aumentar la resistència fins a en un 30 %, lo que aumentarà el consum d'energia del ventilador i reduirà l'eficiència estacional del dispositiu.
Les matrius d'alumini també estan disponibles en un recobriment higroscòpic aplicat, i el seu us o l'us de matrius de fibra sintètica porosa, permet l'adsorció i la lliberació de vapor d'aigua, a nivells d'humitat molt més baixos que els que normalment es requerixen per a que es produïxca la condensació i la transferència de calor latent en el procés. El benefici d'esta disposició és una eficiència de transferència de calor encara major, pero també dona com resultat el secat o humidificación de les corrents d'aire, lo que també pot ser desijable per al procés particular al que servix l'aire de suministrament.
Per esta raó, estos dispositius també es coneixen comunament com a rodes d'entalpia.
Us en turbines de gas
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Chrysler Turbine.
Durant el periodo que l'indústria automotriz es va interessar en les turbines de gas com a possible sistema per a la propulsió de vehículs (al voltant de 1965), Chrysler va inventar un tipo únic de bescanviador de calor[1] que consistia en un tambor rotatori construït en metal corrugado (similar en apariència al cartó corrugado). Este tambor girava contínuament per mig d'engranages reductors accionados per la turbina. Els gasos d'escape calents eren dirigit a través d'una part del dispositiu, que després girava fins a passar per una secció que conduïa l'aire d'inducció, a on es calfava l'aire d'admissió. Esta recuperació de la calor de combustió va aumentar significativament l'eficiència del motor de turbina, encara que finalment es va demostrar que era poc pràctic per a una aplicació automotriz pel seu baix parell motriu a baixes revolucions. Inclús un motor tan eficient, si és lo suficientment gran com per a oferir el rendiment adequat, tindria una eficiència de combustible promig baixa. Tal motor pot ser atractiu en el futur, si es combinara en un motor elèctric en un vehícul híbrit per la seua robusta longevitat i a la seua capacitat per a cremar una àmplia varietat de combustibles líquits.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Rueda térmica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.