Warmte-uitwisseling
Hoe zuivering van afvalwater te verbeteren
Alle Omnial productlijnen beschikken over warmtewisselaars die het zuiveringspotentieel optimaliseren en mogelijkheden bieden om het energieverbruik te verminderen. Warmte (energie) wordt uitgewisseld tussen twee systemen met verschillende temperaturen. Als er tijdens dit proces warmte wordt gecreëerd, is de afgegeven hoeveelheid warmte door het eerste systeem gelijk aan de hoeveelheid warmte ontvangen door het tweede systeem (principe van energiebehoud).
Warmte-uitwisseling kan op drie manieren plaatsvinden:
- Geleiding: wanneer er een temperatuurgradiënt in een stabiel medium is, vast of vloeibaar
- Convectie: wanneer er warmte-uitwisseling plaatsvindt tussen een oppervlak en een bewegende vloeistof, met beide een verschillende temperatuur
- Straling: vindt plaats tussen twee oppervlakken met verschillende temperaturen, via de emissie van energie in de vorm van elektromagnetische golven en bij de afwezigheid van een tussenliggend medium (bijv. straling van de zon op de aarde).
Waar is de warmteoverdracht door geleiding van afhankelijk?
Warmte-uitwisseling houdt verband met de amplitude van de thermische gradiënt (delta T) en het uitwisselingsoppervlak, gebaseerd op een constante die op zijn beurt afhangt van het materiaal, hoe het oppervlak is gemaakt en hoe vuil het is, volgens de formule:
Q = K x S x ∆T / s
Warmte-uitwisseling door geleiding vindt plaats tussen voorwerpen met verschillende temperaturen zonder een uitwisseling van materie.
In het geval van een voorwerp met een oppervlak (S) en een dikte (s) bij een interne temperatuur (T1) en een lagere externe temperatuur (T2), is de intensiteit van warmteoverdracht proportioneel met het temperatuurverschil (∆T = T1-T2) tussen de twee muuroppervlakken en hangt af van de kenmerken van laatstgenoemde, volgens een warmteoverdrachtconstante (K).
De stroom (Q) zal hoger zijn:
- hoe hoger de oppervlakte
- hoe kleiner de dikte
- hoe hoger de constante K
Dit betekent dat meer warmte wordt overgedragen als het temperatuurverschil groter is, hoe groter het oppervlak van de warmte-uitwisseling, hoe kleiner de dikte en hoe hoger de transmissiecoëfficiënt of thermische geleidbaarheid. Dit laatste (K) is afhankelijk van het soort materiaal, de vorm en de vervuiling.
Zijn er technologieën om water te verdampen die het energieverbruik beperken?
Om water (1 kg) van kamertemperatuur naar kooktemperatuur te brengen en de overgang van vloeibare naar de dampfase mogelijk te maken, bij een atmosferische druk (100 kPa), heeft het systeem ongeveer 2500 kJ nodig (wat overeenkomt met ongeveer 700 Wh).
Deze energie gaat onherstelbaar verloren in de atmosfeer als de latente warmte van condensatie niet wordt teruggewonnen.
Er zijn technologieën die deze energie kunnen terugwinnen en deze binnen de cyclus kunnen hergebruiken. Hierdoor wordt minder energie verbruikt voor verdamping van water:
- Vacuümverdamping door de warmtepomp
- Verdamping met meerdere effecten
- Recompressieverdamping mechanische damp
Door het gebruik van dergelijke technologieën kan het energieverbruik tot 25 keer worden verminderd.