Thermal wheel
थर्मल व्हील, जिसे रोटरी हीट एक्सचेंजर, या रोटरी एयर-टू-एयर एन्थैल्पी व्हील, एनर्जी रिकवरी व्हील, या हीट रिकवरी व्हील के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रकार का ऊर्जा रिकवरी हीट एक्सचेंजर है जो गर्मी ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करने के लिए एयर-हैंडलिंग इकाइयों या रूफटॉप इकाइयों की आपूर्ति और निकास वायु धाराओं के भीतर या एक औद्योगिक प्रक्रिया की निकास गैसों में स्थित होता है। अन्य प्रकारों में एन्थैल्पी पहिये और सुखाने वाले पहिये शामिल हैं। एक शीतलन-विशिष्ट तापीय चक्र को कभी-कभी क्योटो चक्र के रूप में संदर्भित किया जाता है। वर्णन एक तापीय चक्र में ऊष्मा-अवशोषित सामग्री का एक गोलाकार मधुकोश मैट्रिक्स होता है, जो धीरे-धीरे एक वायु-संचालन प्रणाली की आपूर्ति और निकास वायु धाराओं के भीतर घुमाया जाता है। जैसे ही तापीय चक्र घूमता है, घूर्णन के एक आधे हिस्से में निकास वायु धारा से गर्मी ली जाती है और घूर्णन के दूसरे आधे हिस्से में ताजी हवा की धारा में छोड़ दी जाती है। इस प्रकार निकास वायु धारा से अपशिष्ट ताप ऊर्जा को मैट्रिक्स सामग्री में और फिर मैट्रिक्स सामग्री से ताजा वायु धारा में स्थानांतरित किया जाता है। यह आपूर्ति वायु धारा के तापमान को वायु धाराओं के बीच तापमान अंतर, या "थर्मल ग्रेडिएंट" के आनुपातिक मात्रा में और उपकरण की दक्षता पर निर्भर करता है। ऊष्मा विनिमय सबसे अधिक कुशल तब होता है जब धाराएँ विपरीत दिशाओं में बहती हैं, क्योंकि इससे चक्र की मोटाई में एक अनुकूल तापमान प्रवणता होती है। सिद्धांत उल्टा काम करता है, और "शीतलन" ऊर्जा को आपूर्ति वायु धारा में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है यदि वांछित और तापमान अंतर अनुमति देता है। ऊष्मा विनिमय मैट्रिक्स एल्यूमीनियम, प्लास्टिक या सिंथेटिक फाइबर हो सकता है। हीट एक्सचेंजर को एक छोटी विद्युत मोटर और बेल्ट ड्राइव प्रणाली द्वारा घुमाया जाता है। बाहर निकलने वाले हवा के तापमान के बेहतर नियंत्रण के लिए मोटरों को अक्सर इन्वर्टर गति-नियंत्रित किया जाता है। यदि ऊष्मा विनिमय की आवश्यकता नहीं है, तो मोटर को पूरी तरह से रोका जा सकता है। चूँकि ऊष्मा को निकास वायु धारा से आपूर्ति वायु धारा में सीधे एक विनिमय माध्यम से गुजरने के बिना स्थानांतरित किया जाता है, सकल दक्षता आमतौर पर किसी भी अन्य वायु-पक्ष ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणाली की तुलना में अधिक होती है। प्लेट हीट एक्सचेंजर की तुलना में हीट एक्सचेंज मैट्रिक्स की उथली गहराई का मतलब है कि उपकरण के माध्यम से दबाव में गिरावट आम तौर पर तुलना में कम होती है। आम तौर पर, एक तापीय चक्र का चयन वायु की मात्रा के प्रवाह दर के बीच के वेग के लिए किया जाएगा, और समान वायु मात्रा प्रवाह दर के साथ, 85 प्रतिशत की सकल "संवेदनशील" दक्षता की उम्मीद की जा सकती है। हालांकि पहिये को घुमाने के लिए एक छोटी सी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, मोटर ऊर्जा की खपत आमतौर पर कम होती है और उपकरण की मौसमी दक्षता पर इसका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। "अव्यक्त" ऊष्मा को पुनः प्राप्त करने की क्षमता 10-15% द्वारा सकल दक्षता में सुधार कर सकती है। ऊर्जा हस्तांतरण प्रक्रिया आम तौर पर उपकरण द्वारा प्रदान की गई हवाई धाराओं के बीच गर्मी हस्तांतरण को "संवेदनशील" कहा जाता है, जो ऊर्जा का आदान-प्रदान या एन्थैल्पी है, जिसके परिणामस्वरूप माध्यम के तापमान (इस मामले में हवा) में परिवर्तन होता है, लेकिन नमी की मात्रा में कोई बदलाव नहीं होता है। हालाँकि, यदि वापसी वायु धारा में नमी या सापेक्ष आर्द्रता का स्तर इतना अधिक है कि उपकरण में संघनन हो सकता है, तो इससे "अव्यक्त" गर्मी निकल जाएगी, और गर्मी हस्तांतरण सामग्री को पानी की एक परत से ढक दिया जाएगा। अव्यक्त ऊष्मा के अनुरूप अवशोषण के बावजूद, क्योंकि कुछ जल फिल्म विपरीत वायु धारा में वाष्पित हो जाती है, पानी ऊष्मा विनिमायक सामग्री की सीमा परत के तापीय प्रतिरोध को कम कर देगा और इस प्रकार उपकरण के ऊष्मा हस्तांतरण गुणांक में सुधार करेगा, और इसलिए दक्षता में वृद्धि होगी। ऐसे उपकरणों के ऊर्जा आदान-प्रदान में अब संवेदनशील और अव्यक्त गर्मी हस्तांतरण दोनों शामिल हैं; तापमान में परिवर्तन के अलावा, हवा की धाराओं की नमी की मात्रा में भी परिवर्तन होता है। हालांकि, संघनन की फिल्म भी उपकरण के माध्यम से दबाव ड्रॉप को थोड़ा बढ़ाएगी, और मैट्रिक्स सामग्री के अंतराल के आधार पर, यह प्रतिरोध को 30 प्रतिशत तक बढ़ा सकती है। यह पंखे की ऊर्जा की खपत को बढ़ाएगा और उपकरण की मौसमी दक्षता को कम करेगा। एल्यूमीनियम मैट्रिक्स एक लागू हाइग्रोस्कोपिक कोटिंग के साथ भी उपलब्ध हैं, और इसका उपयोग, या झरझरा सिंथेटिक फाइबर मैट्रिक्स का उपयोग, जल वाष्प के अवशोषण और रिहाई की अनुमति देता है, जो सामान्य रूप से संघनन और अव्यक्त गर्मी हस्तांतरण के लिए आवश्यक नमी स्तरों की तुलना में बहुत कम होता है। इसका लाभ और भी अधिक ऊष्मा हस्तांतरण दक्षता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप हवा की धाराओं का सूखना या आर्द्रता भी होती है, जो आपूर्ति हवा द्वारा प्रदान की जा रही विशेष प्रक्रिया के लिए भी वांछित हो सकती है। इस कारण से इन उपकरणों को आमतौर पर एन्थैल्पी व्हील के रूप में भी जाना जाता है। गैस टर्बाइनों में उपयोग वाहन प्रणोदन के लिए गैस टर्बाइनों में मोटर वाहन उद्योग की रुचि के दौरान (1965 के आसपास), क्रिसलर ने एक अद्वितीय प्रकार के रोटरी हीट एक्सचेंजर का आविष्कार किया जिसमें नालीदार धातु से निर्मित एक रोटरी ड्रम शामिल था (दिखने में नालीदार कार्डबोर्ड के समान)। इस ड्रम को टरबाइन द्वारा संचालित रिडक्शन गियर द्वारा लगातार घुमाया जाता था। गर्म निकास गैसों को उपकरण के एक हिस्से के माध्यम से निर्देशित किया जाता था, जो फिर एक ऐसे खंड में घूमता था जो प्रेरण हवा का संचालन करता था, जहां इस अंतर्ग्रहण हवा को गर्म किया जाता था। दहन की गर्मी की इस वसूली ने टरबाइन इंजन की दक्षता में काफी वृद्धि की। यह इंजन अपने खराब कम गति वाले टॉर्क के कारण एक मोटर वाहन अनुप्रयोग के लिए अव्यावहारिक साबित हुआ। यहां तक कि इस तरह के एक कुशल इंजन, यदि उचित प्रदर्शन देने के लिए पर्याप्त बड़ा है, तो इसकी औसत ईंधन दक्षता कम होगी। इस तरह का इंजन भविष्य में आकर्षक हो सकता है जब इसकी मजबूत दीर्घायु और विभिन्न प्रकार के तरल ईंधन को जलाने की क्षमता के कारण हाइब्रिड वाहन में इलेक्ट्रिक मोटर के साथ जोड़ा जाता है। सुखाने वाला पहिया एक सुखाने वाला पहिया थर्मल व्हील के समान होता है, लेकिन हवा की धारा को डिह्युमिडिफाई करने या "सुखाने" के एकमात्र उद्देश्य के लिए एक कोटिंग के साथ लगाया जाता है। सुखाने वाला पदार्थ आम तौर पर सिलिका जेल होता है। जैसे ही पहिया मुड़ता है, सुखाने वाला पदार्थ बारी-बारी से आने वाली हवा के माध्यम से गुजरता है, जहां नमी अवशोषित होती है, और एक "पुनर्योजी" क्षेत्र से गुजरता है, जहां सुखाने वाला पदार्थ सूख जाता है और नमी बाहर निकल जाती है। पहिया घूमता रहता है, और अधिशोषक प्रक्रिया को दोहराया जाता है। पुनर्जनन आम तौर पर एक हीटिंग कॉइल, जैसे कि पानी या भाप कॉइल, या सीधे-संचालित गैस बर्नर के उपयोग से किया जाता है। थर्मल पहियों और सुखाने वाले पहियों का उपयोग अक्सर श्रृंखला विन्यास में आवश्यक निर्जलीकरण प्रदान करने के साथ-साथ पुनर्जनन चक्र से गर्मी को पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जाता है। नुकसान तापीय पहिये उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं जहां आपूर्ति और निकास वायु धाराओं को पूरी तरह से अलग करने की आवश्यकता होती है, क्योंकि ऊष्मा विनिमायक सीमा पर वायु धाराओं के बीच इंटरफेस पर हवा बाईपास करेगी, और उस बिंदु पर जहां पहिया अपने सामान्य घूर्णन के दौरान एक वायु धारा से दूसरी में गुजरता है। पहले वाले को ब्रश मुहरों द्वारा कम किया जाता है, और बाद वाले को एक छोटे से शुद्धिकरण खंड द्वारा कम किया जाता है, जो चक्र के एक छोटे से हिस्से को आमतौर पर निकास वायु धारा में चढ़ाकर बनाया जाता है। अव्यक्त गर्मी के हस्तांतरण के लिए रेशेदार सामग्रियों, या हाइग्रोस्कोपिक कोटिंग्स से बने मैट्रिक, सादे धातु या प्लास्टिक सामग्री की तुलना में "अशुद्ध" होने से नुकसान और क्षरण के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं, और गंदे होने पर प्रभावी ढंग से साफ करना मुश्किल या असंभव होता है। पहिये के निकास और ताजी हवा दोनों तरफ हवा की धाराओं को ठीक से फ़िल्टर करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए। हवा के दोनों ओर से जुड़ी किसी भी गंदगी को हमेशा दूसरी तरफ की हवा की धारा में ले जाया जाएगा। अन्य प्रकार के एयर-टू-एयर हीट एक्सचेंजर्स रन-अराउंड कॉइल रिक्यूपरेटर, या क्रॉस प्लेट हीट एक्सचेंजर हीट पाइप भी देखें एच. वी. ए. सी. एनर्जी रिकवरी वेंटिलेशन हीट रिकवरी वेंटिलेशन रीजनरेटिव हीट एक्सचेंजर रोटेटिंग-प्लेट रीजनरेटिव एयर प्रीहीटर एयर हैंडलर थर्मल कम्फर्ट इनडोर एयर क्वालिटी सी. सी. एस. आई. संदर्भ बाहरी लिंक अपोगी एनर्जी लाइब्रेरी में एंथैल्पी व्हील्स क्वींस यूनिवर्सिटी एनर्जी रिकवरी हीट एक्सचेंजर्स औद्योगिक उपकरण में लाइव बिल्डिंग से सैन जोस स्टेट यूनिवर्सिटी एंथैल्पी व्हील डेटा से हवाई अड्डों पर एंथैल्पी व्हील्स का उपयोग करने पर अध्ययन