Thermal wheel
થર્મલ વ્હીલ, જેને રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જર અથવા રોટરી એર-ટુ-એર એન્થાલ્પી વ્હીલ, એનર્જી રિકવરી વ્હીલ અથવા હીટ રિકવરી વ્હીલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે એક પ્રકારનું એનર્જી રિકવરી હીટ એક્સ્ચેન્જર છે જે એર-હેન્ડલિંગ એકમો અથવા રૂફટોપ એકમોના પુરવઠા અને એક્ઝોસ્ટ એર સ્ટ્રીમ્સમાં અથવા ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાના એક્ઝોસ્ટ વાયુઓમાં સ્થિત છે, જેથી ગરમીની ઊર્જાને પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય. અન્ય પ્રકારોમાં એન્થાલ્પી વ્હીલ્સ અને ડેસીકેન્ટ વ્હીલ્સનો સમાવેશ થાય છે. કૂલિંગ-વિશિષ્ટ થર્મલ વ્હીલને કેટલીકવાર ક્યોટો વ્હીલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વર્ણન થર્મલ વ્હીલમાં ગરમી-શોષી લેતી સામગ્રીના ગોળાકાર હનીકોમ્બ મેટ્રિક્સનો સમાવેશ થાય છે, જે ધીમે ધીમે એર-હેન્ડલિંગ સિસ્ટમના પુરવઠા અને એક્ઝોસ્ટ એર સ્ટ્રીમ્સમાં ફેરવવામાં આવે છે. જેમ જેમ થર્મલ વ્હીલ ફરે છે તેમ, પરિભ્રમણના અડધા ભાગમાં એક્ઝોસ્ટ હવાના પ્રવાહમાંથી ગરમી લેવામાં આવે છે અને પરિભ્રમણના બીજા અડધા ભાગમાં તાજી હવાના પ્રવાહમાં મુક્ત થાય છે. આમ એક્ઝોસ્ટ હવાના પ્રવાહમાંથી નકામી ઉષ્મા ઊર્જા મેટ્રિક્સ સામગ્રીમાં અને પછી મેટ્રિક્સ સામગ્રીમાંથી તાજી હવાના પ્રવાહમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. આનાથી પુરવઠાના હવાના પ્રવાહનું તાપમાન હવાના પ્રવાહો વચ્ચેના તાપમાનના તફાવત અથવા "થર્મલ ગ્રેડિયન્ટ" ના પ્રમાણમાં અને ઉપકરણની કાર્યક્ષમતાના આધારે વધે છે. જ્યારે પ્રવાહો વિરુદ્ધ દિશામાં વહે છે ત્યારે ઉષ્મા વિનિમય સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ હોય છે, કારણ કે આ ચક્રની જાડાઈમાં અનુકૂળ તાપમાન ઢાળનું કારણ બને છે. સિદ્ધાંત વિપરીત રીતે કામ કરે છે, અને જો ઇચ્છિત હોય અને તાપમાનનો તફાવત પરવાનગી આપે તો "ઠંડક" ઊર્જા પુરવઠાના હવાના પ્રવાહમાં પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. હીટ એક્સચેન્જ મેટ્રિક્સ એલ્યુમિનિયમ, પ્લાસ્ટિક અથવા સિન્થેટિક ફાઇબર હોઈ શકે છે. હીટ એક્સ્ચેન્જરને નાની ઇલેક્ટ્રિક મોટર અને બેલ્ટ ડ્રાઇવ સિસ્ટમ દ્વારા ફેરવવામાં આવે છે. બહાર નીકળતા હવાના તાપમાનના વધુ સારા નિયંત્રણ માટે મોટર ઘણીવાર ઇન્વર્ટર સ્પીડ-નિયંત્રિત હોય છે. જો કોઈ હીટ એક્સચેન્જની જરૂર ન હોય, તો મોટરને સંપૂર્ણપણે રોકી શકાય છે. કારણ કે ગરમી એક્ઝોસ્ટ હવાના પ્રવાહમાંથી પુરવઠાના હવાના પ્રવાહમાં સીધા વિનિમય માધ્યમમાંથી પસાર થયા વિના સ્થાનાંતરિત થાય છે, તેથી કુલ કાર્યક્ષમતા સામાન્ય રીતે અન્ય કોઈપણ હવા-બાજુની ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રણાલી કરતા વધારે હોય છે. પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જરની સરખામણીમાં હીટ એક્સચેન્જ મેટ્રિક્સની છીછરી ઊંડાઈનો અર્થ એ છે કે ઉપકરણ દ્વારા દબાણમાં ઘટાડો સામાન્ય રીતે સરખામણીમાં ઓછો હોય છે. સામાન્ય રીતે, થર્મલ વ્હીલને વચ્ચે ફેસ વેગ માટે પસંદ કરવામાં આવશે, અને સમાન હવાના જથ્થાના પ્રવાહ દર સાથે, 85 ટકાની કુલ "સંવેદનશીલ" કાર્યક્ષમતાની અપેક્ષા રાખી શકાય છે. ચક્રને ફેરવવા માટે થોડી ઊર્જાની જરૂર પડે છે, તેમ છતાં મોટર ઊર્જાનો વપરાશ સામાન્ય રીતે ઓછો હોય છે અને ઉપકરણની મોસમી કાર્યક્ષમતા પર તેની બહુ ઓછી અસર પડે છે. "સુપ્ત" ગરમી પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની ક્ષમતા 10-15% દ્વારા કુલ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે. ઊર્જા સ્થાનાંતરણ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ઉપકરણ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા હવાઈ પ્રવાહો વચ્ચેના ઉષ્મા સ્થાનાંતરણને "સેન્સિબલ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે ઊર્જાનું વિનિમય અથવા એન્થાલ્પી છે, જેના પરિણામે માધ્યમના તાપમાનમાં ફેરફાર થાય છે (આ કિસ્સામાં હવા), પરંતુ ભેજની માત્રામાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી. જો કે, જો પરત ફરતા હવાના પ્રવાહમાં ભેજ અથવા સંબંધિત ભેજનું સ્તર ઉપકરણમાં ઘનીકરણ થવા દેવા માટે પૂરતું ઊંચું હોય, તો આ "સુપ્ત" ગરમી છોડવાનું કારણ બનશે, અને ગરમી સ્થાનાંતરણ સામગ્રી પાણીની ફિલ્મથી આવરી લેવામાં આવશે. સુપ્ત ગરમીનું અનુરૂપ શોષણ હોવા છતાં, કારણ કે પાણીની કેટલીક ફિલ્મ વિરુદ્ધ હવાના પ્રવાહમાં બાષ્પીભવન થાય છે, પાણી હીટ એક્સ્ચેન્જર સામગ્રીના સીમા સ્તરના થર્મલ પ્રતિકારને ઘટાડશે અને આમ ઉપકરણના હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકમાં સુધારો કરશે, અને તેથી કાર્યક્ષમતામાં વધારો થશે. આવા ઉપકરણોના ઊર્જા વિનિમયમાં હવે સંવેદનશીલ અને સુપ્ત ઉષ્મા સ્થાનાંતરણ બંનેનો સમાવેશ થાય છે; તાપમાનમાં ફેરફાર ઉપરાંત, હવાના પ્રવાહોમાં ભેજની માત્રામાં પણ ફેરફાર થાય છે. જો કે, ઘનીકરણની ફિલ્મ ઉપકરણ દ્વારા દબાણ ઘટાડવામાં પણ થોડો વધારો કરશે, અને મેટ્રિક્સ સામગ્રીના અંતરને આધારે, આ પ્રતિકારમાં 30 ટકા સુધી વધારો કરી શકે છે. આનાથી પંખાની ઉર્જાનો વપરાશ વધશે અને ઉપકરણની મોસમી કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો થશે. એલ્યુમિનિયમ મેટ્રિક્સ લાગુ કરાયેલ હાઇગ્રોસ્કોપિક કોટિંગ સાથે પણ ઉપલબ્ધ છે, અને આનો ઉપયોગ, અથવા છિદ્રાળુ કૃત્રિમ ફાઇબર મેટ્રિક્સનો ઉપયોગ, ભેજનું સ્તર સામાન્ય રીતે ઘનીકરણ અને સુપ્ત ઉષ્મા સ્થાનાંતરણ માટે જરૂરી હોય તેના કરતા ઘણું ઓછું હોય ત્યારે પાણીની વરાળના શોષણ અને મુક્તિની મંજૂરી આપે છે. આનો ફાયદો ગરમીના સ્થાનાંતરણની વધુ કાર્યક્ષમતા છે, પરંતુ તે હવાના પ્રવાહોના સૂકવણી અથવા ભેજમાં પણ પરિણમે છે, જે પુરવઠાની હવા દ્વારા પીરસવામાં આવતી ચોક્કસ પ્રક્રિયા માટે પણ ઇચ્છિત હોઈ શકે છે. આ કારણોસર આ ઉપકરણોને સામાન્ય રીતે એન્થાલ્પી વ્હીલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. ગેસ ટર્બાઇનમાં ઉપયોગ વાહન પ્રણોદન માટે ગેસ ટર્બાઇનમાં ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગના રસ દરમિયાન (1965 ની આસપાસ), ક્રાઇસ્લરે એક અનન્ય પ્રકારના રોટરી હીટ એક્સ્ચેન્જરની શોધ કરી હતી જેમાં લહેરિયું ધાતુ (દેખાવમાં લહેરિયું કાર્ડબોર્ડ જેવું) થી બનેલા રોટરી ડ્રમનો સમાવેશ થતો હતો. આ ડ્રમને ટર્બાઇન દ્વારા સંચાલિત રિડક્શન ગિયર્સ દ્વારા સતત ફેરવવામાં આવતો હતો. ગરમ એક્ઝોસ્ટ ગેસને ઉપકરણના એક ભાગ દ્વારા નિર્દેશિત કરવામાં આવ્યા હતા, જે પછી ઇન્ડક્શન હવાનું સંચાલન કરતા વિભાગમાં ફેરવવામાં આવશે, જ્યાં આ ઇન્ટેક હવા ગરમ કરવામાં આવી હતી. દહનની ગરમીની આ પુનઃપ્રાપ્તિએ ટર્બાઇન એન્જિનની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો કર્યો. આ એન્જિન તેના નબળા લો-સ્પીડ ટોર્કને કારણે ઓટોમોટિવ એપ્લિકેશન માટે અવ્યવહારુ સાબિત થયું. આવા કાર્યક્ષમ એન્જિન પણ, જો યોગ્ય કામગીરી કરવા માટે પૂરતું મોટું હોય, તો તેની સરેરાશ બળતણ કાર્યક્ષમતા ઓછી હશે. આવા એન્જિનને તેની મજબૂત દીર્ધાયુષ્ય અને વિવિધ પ્રકારના પ્રવાહી ઇંધણને બાળવાની ક્ષમતાને કારણે હાઇબ્રિડ વાહનમાં ઇલેક્ટ્રિક મોટર સાથે જોડવામાં આવે તો તે ભવિષ્યમાં આકર્ષક બની શકે છે. ડેસીકેન્ટ વ્હીલ એક ડેસીકેન્ટ વ્હીલ થર્મલ વ્હીલ જેવું જ હોય છે, પરંતુ હવાના પ્રવાહને ડિહ્યુમિડિફાય કરવા અથવા "સૂકવવા" ના એકમાત્ર હેતુ માટે કોટિંગ લાગુ કરવામાં આવે છે. ડેસીકેન્ટ સામાન્ય રીતે સિલિકા જેલ હોય છે. જેમ જેમ ચક્ર વળે છે, તેમ તેમ ડેસીકેન્ટ વારાફરતી આવતી હવામાંથી પસાર થાય છે, જ્યાં ભેજ શોષાય છે, અને "પુનર્જીવિત" ઝોનમાંથી પસાર થાય છે, જ્યાં ડેસીકેન્ટ સૂકાય છે અને ભેજ બહાર કાઢે છે. ચક્ર ફરવાનું ચાલુ રાખે છે, અને શોષક પ્રક્રિયા પુનરાવર્તિત થાય છે. પુનઃજનન સામાન્ય રીતે હીટિંગ કોઇલ, જેમ કે પાણી અથવા વરાળ કોઇલ અથવા ડાયરેક્ટ-ફાયર્ડ ગેસ બર્નરના ઉપયોગ દ્વારા કરવામાં આવે છે. થર્મલ વ્હીલ્સ અને ડેસીકેન્ટ વ્હીલ્સનો ઉપયોગ ઘણીવાર શ્રેણીબદ્ધ રૂપરેખાંકનમાં જરૂરી ડિહ્યુમિડિફિકેશન પ્રદાન કરવા તેમજ પુનર્જીવન ચક્રમાંથી ગરમીને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે થાય છે. ગેરફાયદા થર્મલ વ્હીલ્સ ઉપયોગ માટે યોગ્ય નથી જ્યાં પુરવઠો અને એક્ઝોસ્ટ હવાના પ્રવાહોનું સંપૂર્ણ વિભાજન જરૂરી છે, કારણ કે હીટ એક્સ્ચેન્જર સીમા પર હવાના પ્રવાહો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર હવા બાયપાસ કરશે, અને તે બિંદુ પર જ્યાં ચક્ર તેના સામાન્ય પરિભ્રમણ દરમિયાન એક હવાના પ્રવાહમાંથી બીજા પ્રવાહમાં પસાર થાય છે. પહેલું બ્રશ સીલ દ્વારા ઘટાડવામાં આવે છે, અને પછીનું નાના શુદ્ધિકરણ વિભાગ દ્વારા ઘટાડવામાં આવે છે, જે ચક્રના નાના ભાગને ઢાંકવાથી રચાય છે, સામાન્ય રીતે એક્ઝોસ્ટ એર સ્ટ્રીમમાં. સુપ્ત ગરમીના સ્થાનાંતરણ માટે તંતુમય સામગ્રીમાંથી અથવા હાઇગ્રોસ્કોપિક કોટિંગ્સથી બનેલા મેટ્રિક્સ, સાદા ધાતુ અથવા પ્લાસ્ટિક સામગ્રી કરતાં "અશુદ્ધ" દ્વારા નુકસાન અને અધઃપતન માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે, અને જો ગંદા હોય તો અસરકારક રીતે સાફ કરવું મુશ્કેલ અથવા અશક્ય હોય છે. ચક્રની એક્ઝોસ્ટ અને તાજી હવા બંને બાજુઓ પર હવાના પ્રવાહોને યોગ્ય રીતે ફિલ્ટર કરવા માટે કાળજી લેવી આવશ્યક છે. હવાની બંને બાજુએ જોડાયેલી કોઈપણ ગંદકી હંમેશા બીજી બાજુના હવાના પ્રવાહમાં પરિવહન કરવામાં આવશે. અન્ય પ્રકારના હવા-થી-હવા હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ રન-અરાઉન્ડ કોઇલ રિક્યુપેટર અથવા ક્રોસ પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર હીટ પાઇપ પણ જુઓ એચવીએસી એનર્જી રિકવરી વેન્ટિલેશન હીટ રિકવરી વેન્ટિલેશન રિજનરેટિવ હીટ એક્સ્ચેન્જર રોટેટિંગ-પ્લેટ રિજનરેટિવ એર પ્રીહિટર એર હેન્ડલર થર્મલ કમ્ફર્ટ ઇન્ડોર એર ક્વોલિટી સીસીએસઆઈ સંદર્ભો બાહ્ય લિંક્સ એપોગી એનર્જી લાઇબ્રેરી ખાતે એન્થાલ્પી વ્હીલ્સ ક્વીન્સ યુનિવર્સિટી એનર્જી રિકવરી હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ ઔદ્યોગિક સાધનો ખાતે લાઇવ બિલ્ડિંગમાંથી સેન જોસ સ્ટેટ યુનિવર્સિટી એન્થાલ્પી વ્હીલ ડેટા પરથી એરપોર્ટ પર એન્થાલ્પી વ્હીલ્સનો ઉપયોગ કરવા અંગે અભ્યાસ