Dimensionering av en roterande värmeväxlare för gruvventilation

Sammanfattning: I underjordiska gruvor behöver stora mängder luft tillföras. När utetemperaturen sjunker under 0 °C leder detta till stort uppvärmningsbehov för att fukten i tilluftschaktet inte ska frysa, vilket inte bara är kostsamt, utan även negativt ur ett hållbarhetsperspektiv. Vanligtvis återvinns ca 35 % av det årliga energibehovet för uppvärmningen. Med en roterande värmeväxlare anpassad för gruvventilation är det möjligt att återvinna hela energibehovet för att värma tilluften över 0 °C för att förhindra isbildning i luftschaktet. Syftet med projektet var att undersöka och beräkna värme- (och energi) överföring i en roterande värmeväxlare som funktion av luftflödet, effekten för att värma tilluften och dimension på värmeväxlarens rotordiameter.   Kontaktarean på ackumulatormaterialet av en pilotanläggning har beräknats för att undersöka hur stor värmeöverförande yta som förekommer och hur denna yta påverkas vid olika dimensioner på materialet. Teoretisk värmeöverföring och värmeöverföringen av pilotanläggningen vid kallt klimat har beräknats. Dessa resultat har sedan använts för att dimensionera värmeväxlarens rotordiameter i full skala.    Den totala värmeöverföringsytan vid med pilotanläggningens dimensioner beräknades till 4086 m2. Den teoretiska värmeöverföringen beräknades till 214 kW. Vid uppskalning till ett vanligt förekommande luftflöde i full skala (150 m3/s) beräknades värmeöverföringen till 2988 kW, kommer en rotordiameter på 11 m krävas. Eftersom beräkningarna inte tar hänsyn till praktiska förluster, är resultatet en grov uppskattning. Möjligheten att jämföra resultatet med andra befintliga anläggning är begränsad, eftersom denna typ av roterande värmeväxlare ej förekommer i gruvventilation idag.