Самодельный рекуператор с мембранным теплообменником

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Не должно обмерзать. Мембрана же не только как стенка теплообменника, а еще и мембрана (теплоперенос и массоперенос через стенку мембраны). Грубо говоря для обмерзания неоходимы:
- температура ниже температуры кристаллизации;
- концентрация паров воды близкая к точке росы при данной температуре;
- активные центры кристаллизации.
Бутылка не тот пример. Здесь идет рост кристаллов из паровой фазы минуя жидкую. Иней - рыхлый. Нагрузок нет.
Не люблю оффтоп. Форум становится не читабелен. Плииз ближе к теме.

 

Ну если иней рыхлый и не рвет мембраны, и если мембранные рекуператоры не обмерзают, то тогда я наоффтопил, сам себя поругаю и накажу и пойду своим лесом.
Удач и творческих узбеков!

 

Не будте так категочны. Мы же обсуждаем. Главное разобаться в причинах обмерзания. По Вашему мнению почему это обмерзание происходит? Как этого избежать? Почему рвет мембраны? Это опыт?

 

Много вопросов. Есть такая вещь - коммерческая тайна
Наивно верить что кто то выложит все реальные аспекты работы энтальпийного рекуператора.
А вот предположений прочитаете много.

 

Это ж форум самодельщиков. А конструторы-инженеры и продавцы-маркетологи пусть идут лесом со своими тайнами и преложениями. Хватит оффтопа! Давайте по теме: САМОДЕЛЬНЫЙ рекурператор. Здесь никто никому ничего не впарит - го в другие темы. Здесь делаем САМИ.

 

Я иду лесом - тут Вы правы. Только кто Вам правильно и точно на вопросы ответит?

 

Формулы для определения температуры точки росы и температуры десублимации (внимание-имеется погрешность в 5%). Взято здесь. Также по этой теме температур -здесь.

 

Литература для рачета массопереноса через мембрану

 

Более менее разобрался с обмерзанием. Очень высокий КПД (наверное больше 90% - надо считать) рекурператора в принципе невозможен. Все из-за относительной влажности наружного воздуха. Когда последняя близка к 100% то это температура точки росы, а давление паров воды больше равновесного давления паров воды со льдом. Т. е. будет происходить десублимация. Что бы десублимации не присходило необходимо понизить относительную влажность наружного воздуха примерно до 50%. Это можно сделать используя преднагрев (увеличив температуру воздуха влажность упадет) либо электрический либо... часть потока из дома пустить в не мембранный теплообменник (причем подобать толщину и материал стенок что бы тем более температура стенки не доходила до точки росы). Поэтому и КПД не 100%. По мембране засада: паропроницаемость должна быть 0.002-0.03 г/с м2 (Па?) иначе поверхность мембраны выходит очень больш
ая. Эта паропроницаемость еще сильно падает с понижением температуры. Почему все табличные значения паропроницаемости даются без Па? Водяной пар - самый быстрый газ и поэтому перепед давления неважен? Выход - уменьшить толщину мембраны до 0,1 мкм нанесением на пористую подложку сопротивлением которой можно пренебречь. Либо использовать более проницаемый материал забив на возврат СО2. Если последнее то площадь мембраны ограничивается только необходимой площадью теплообмена (не противоток) и массообмена но высокого КПД не будет (более 90%). Так чтобы не было обмерзания. Поэтому ТО рекурператоров делают перекрестно точными скорее всего. Только что делать с СО2?

 

Абсалютные значения концентрации воды в воздухе От температуры точки росы таблица.

 

Взято здесь. Быстрый имеется в виду проницаемость через мембрану.

 

Присоединяюсь к вопросу, очень актуально. Цены неадекватные. Полагаю усилить внимание на двух моментах:

1. Использовать выхлоп из грязных помещений необходимо. Весь цивилизованный мир так делает. Чтобы не было перетока, в рекуператоре (не только мембранном) давление притока должно быть выше давления вытяжки. Т. е. вентилятор на притоке перед рекуператором, а вентилятор на вытяжке - после. Таким образом, снижается требование к мембране по перетоку СО2 и других газов. Почему так не делают в готовых мембранных ПВУ? Видимо выгибает и рвёт тонкие мембраны. Надо учесть конструктивно, например сеточный каркас. Хотя вряд-ли. Работают же один вдох, два выдоха.

2. Про обмерзание. Конденсат образуется в точке росы. По траектории движения выходящего воздуха по мембранному рекуператору влажность его снижается вместе с температурой. Например:
На входе: 20С, 55%: точка росы +10С - точка росы ниже температуры воздуха
15С, 50%: +4С
10С, 45%: - 1,7С
5С, 40%: -7,3С
0С, 40%: -11,3С
-5С, 40%: -15,8С
-10, 35%: -21,8С
Т. е. с понижением температуры и влажности (за счет передачи влаги и температуры притоку) значение точки росы тоже снижается. Паропроницаемость да, сильно падает с понижением температуры. Но наивысший градиент по влажности (парциальному давлению) на внутренних (теплых) концах рекуператора. Там и же и наивысшая передача влаги через мембрану. Поэтому сначала влажность выходного потока снижается резко, а потом почти не изменяется - зависимость нелинейная.

В этой таблице значения точки росы из таблицы, а вот влажности - почти от балды - нелинейность на глаз. Это был пример. Надо обеспечить такую степень передачи влажности, чтобы температура вытяжного воздуха не стала ниже точки росы. Поскольку здесь еще подмешивается дополнительная энергия при конденсировании, то рассчитать это всё не представляется возможным. Только экспериментальным путём. Т. е. заранее сделать несколько модулей с разным шагом и с разным материалом и менять по ходу эксплуатации.

Из изложенного мысль - если использовать модули из разных материалов, внутренний, где нет низких температур делать мембранным, а наружный - алюминиевым. Вся влага передастся во внутреннем, где тепло и высокий градиент. Наружный - как преднагрев против десублимации.

Есть ещё камень. Если оба вентилятора на холодных концах, то влага может и не пойти в приток из-за разности давлений. Хотя капиллярное давление сильнее атмосферного - деревья то растут. Но капиллярное возникнет только после конденсации.

С материалом хорошим пока не ясно.

 

Таблица неверна

 

В нашем полку прибыло!

Вот с этим точно не соглашусь. Для массопереноса важно по мимо градиента концентраций еще и градиент давлений через мембрану. Иначе никакого массопереноса... точнее он будет, но уже в другую сторону.
Далее про конденсат и десублимацию и точку росы:
- конденсата не должен образовываться в рекуператоре точно. Т. Е. рабочую поверхность мембраны брать с запасом от расчетной;
- равновесное давление паров над льдом чуть ли не в два раза меньше равновесного с водой (точка росы), т. е. при отрицательной температуре десублимация наступает при меньших концентрациях воды в воздухе чем точка росы (если есть центры кристаллизации);
- из предыдущего пункта вывод, что при минус 50 и концентрации воды в наружном воздухе RH100% (а такое бывает когда резко холодает и стоит туман и потом все в инее) даже в приточной части рекуператора нЕ исключено обмерзание. В вытяжном воздухе не удастся понизить концентрацию воды ниже чем в приточном (RH100 при минус 50), т. е. десублимация будет;
- из предыдущего пункта смысла в хорошей проводимости стенок для оконечного теплообменника нет т. к. все замерзнет (алюминий отметаем сразу-высокая теплопроводность) необходимо выбрать материал и толщину стенок так, что бы температура стенки (естественно со стороны вытяжки) не понижалась до температуры десублимации (при нашей концентрации). Т. Е. температура выбрасываемого воздуха будет явно выше чем наружного иначе замерзнет. Я бы предпочел вариант сначала пустить с дома в один не мембранный теплообменник вытяжной воздух охладив его до RH90-95%, а затем уже в мембранный, так ничего обрезать не должно. Но надо все считать.
По материалу (думаю в этом направлении): калька как подложка и... наносить диацетатцеллюлозу 1 мкм (или еще меньше) получая раствор в ацетоне. Незнаю как это все дело из раствора будет полимеризоваться, переживаю за пластификаторы и прочие добавки и саму структуру получившейся пленки. Но лучше пока идей нету.