復帰者 - 百科事典

リカバレータとは、空調システムの給気と排気の流れ中、または産業過程の排気ガス中に配置された特別な用途の逆流エネルギー回収熱交換器で、廃熱を回収するために使用されます。一般的には、排気から熱を取り出して、燃焼システムに流入する空気を予熱するために使用されます。このようにして、廃棄エネルギーを利用して空気を温め、燃料を一部補完し、システム全体のエネルギー効率を向上させます。

説明
多くのプロセスにおいて、燃焼が熱を生成するために使用され、リカバレータはこの熱を回収し、再利用またはリサイクルするために使用されます。リカバレータという用語は、化学や精製工場産業およびアンモニア-水やLiBr-水吸収冷凍サイクルなどの閉鎖プロセスにおける液体-液体逆流熱交換器にも適用されます。

リカバレータは、熱エンジンの燃焼部分と組み合わせて使用されることが多く、全体の効率を向上させるために使用されます。例えば、ガスタービンエンジンでは、空気を圧縮し、燃料と混ぜ合わせ、それを燃焼させ、タービンを駆動するために使用されます。リカバレータは、排気中の廃熱の一部を圧縮空気に転移し、燃料燃焼ステージに入る前に予熱します。ガスが予熱されたため、タービン入口温度にまで熱を加えるために必要な燃料は少なくなります。廃熱として通常失われるエネルギーの一部を回収することで、リカバレータは熱エンジンやガスタービンを大幅に効率化できます。

エネルギー転移プロセス
通常、装置によって提供される空気流れ間の熱伝搬は「感熱」と呼ばれ、これはエネルギー（またはエンタルピー）の交換であり、中間物質（この場合、空気）の温度が変化しますが、水分含量は変化しません。しかし、返却空気流れ中の水分や相対湿度が十分に高く、装置中で凝縮が発生する場合は、「潜熱」が放出され、熱伝搬材料は水の薄膜で覆われます。対流薄膜が反対の空気流れで蒸発するため、潜熱が吸収されるにもかかわらず、水は熱交換器材料の境界層の熱抵抗を減少させ、装置の熱伝搬係数を向上させ、効率を高めます。このような装置のエネルギー交換は、感熱と潜熱の両方を含みます；温度の変化に加えて、排気空気流れの水分含量も変化します。

しかし、凝縮膜は装置を通過する圧力降下を少し増加させ、マトリックス材料の間隔に応じて、抵抗を最大30%増加させることもあります。装置が適切に落下されず、凝縮水が適切に排水されない場合、これによりファンのエネルギー消費量が増加し、装置の季節効率が低下します。

通風システムへの使用
暖房、換気、空調（HVAC）システムにおいて、リカバレータは通常、大気に排出される排気の廃熱を再利用するために使用されます。装置は、アルミニウム、プラスチック、ステンレス鋼、または合成繊維の平行板のシリーズで構成され、対向する2つのパターンの板が交互に配置され、供給と排気の空気流れを含む右角に垂直なダクトの2セットを形成します。このようにして、排気空気流れの熱は分離板を通じて移行し、供給空気流れに移行します。メーカーによると、装置の仕様に応じて95%までの総効率が宣伝されています。

この装置の特性は、特に空気の流れ距離の物理的サイズと板の間隔の関係に依存します。装置を通過する空気圧力降下が等しい場合、小さな装置はより狭い板間隔と低い空気速度を持つが、大きな装置と同じように効率が良くなることもあります。装置の横流設計により、物理的サイズは空気の流れ長度を決定し、これが増えると熱伝搬が増加しますが、圧力降下も増加します。したがって、圧力降下を減少させるために板間隔を増加させますが、これにより熱伝搬が減少します。

一般的に、150から250パスカル（0.022から0.036 psi）の圧力降下に対して選択されたリカバレータは、良い効率を持ち、ファンの電力消費量に小さな影響を与えますが、物理的に小さいが圧力降下が高いリカバレータよりも季節効率が高いです。

熱回収が必要でない場合、装置は通風配管システム内に配置されたダンパーを使用してバイパスされます。ファンがインバータ速度制御で装備され、通風システムの恒常圧力を維持するように設定されている場合、減少した圧力降下により、ファンモーターの速度が遅くなり、その結果、電力消費量が減少し、システムの季節効率が向上します。

鋼鋼製炉への使用
リカバレータは、廃棄ガスから熱を回収して、燃焼空気と燃料を予熱するために長年使用されており、エネルギーコストと運営の炭素足跡を削減するために金属リカバレータが使用されています。再生炉などの代替案に比べて、初期コストが低く、バルブが交互に切り替えられる必要がなく、吸気ファンもなく、炉全体にガスダクトが張り巡らされる必要がありません。

歴史的に、リカバレータと再生焼焼器の回収率は低かったです。しかし、技術の最近の改善により、リカバレータは70-80%の廃熱を回収し、850-900 °C（1,560-1,650 °F）までの予熱空気を回収することが可能です。

ガスタービン
リカバレータは、発電用ガスタービンの効率を向上させるために使用できますが、排気ガスの温度が圧縮器出口温度よりも高い場合に限られます。タービンからの排気熱は、燃焼器内でのさらなる加熱前に圧縮器からの空気を予熱するために使用されます。タービン出口と圧縮器出口の温度差が大きいほど、リカバレータの利点が大きくなります。したがって、低圧比の典型のマイクロタービン（<1 MW）は、リカバレータの使用から最大の利益を得ることができます。実際には、リカバレータの使用により効率が倍増する可能性があります。マイクロタービンにおけるリカバレータの主要な実際の課題は、750 °C（1,380 °F）を超える排気ガス温度を制御することです。

他のガスからガスの熱交換器の種類
熱管
ルンアラウコイル
熱輪または回転式熱交換器（エンタルピー輪および吸湿輪を含む）
対流リカバレータ
放射リカバレータ

参考資料
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外部リンク
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