Dizajn a konštrukcia vysokovýkonného výmenníka tepla

Výmenník tepla je zariadenie, ktoré prenáša teplo medzi dvoma alebo viacerými procesnými prúdmi. Výber správneho typu dizajnu môže minimalizovať náklady na energiu a prestoje.

Existuje niekoľko rôznych typov výmenníkov tepla, vrátane paralelného toku, protiprúdu a krížového toku. Najlepší dizajn závisí od budúcej škálovateľnosti a jednoduchosti údržby.

Dizajn

Výber vhodného dizajnu výmenníka tepla začína pochopením procesných požiadaviek, ako je množstvo tepelného výkonu a potrebná zmena teploty medzi kvapalinami. Medzi ďalšie faktory, ktoré treba zvážiť, patrí viskozita použitých tekutín, obsah častíc a chemické zloženie. V závislosti od typu procesu môžu byť výmenníky tepla plyn-plyn, plyn-kvapalina, kvapalina-kvapalina alebo dvojfázové.

Plášťový a rúrkový výmenník tepla obsahuje sériu rúrok v utesnenej valcovej tlakovej nádobe. Môžu byť vyrobené z uhlíkovej ocele, nehrdzavejúcej ocele, titánu, Inconelu alebo iných materiálov. Rúry sú navrhnuté tak, aby odolali teplote, tlaku a tepelnému namáhaniu. Sú umiestnené s dištančným čapom v strede, aby sa zabránilo obtekaniu tekutiny a zmiešaniu. Šírka a medzera rúrkovnice sú optimalizované pre maximálnu účinnosť, ľahký prístup a čistotu.

Výroba

Pre vysokovýkonné výmenníky tepla existuje niekoľko možností výroby. Tie, ktoré sú navrhnuté pre korozívne aplikácie, môžu používať rúrky vystužené vláknami, aby vydržali drsné prevádzkové podmienky, ktoré sa často vyskytujú v chlórovaných organických látkach. Doskové výmenníky tepla obsahujú sériu vlnitých zliatinových dosiek, ktoré sú utesnené a stlačené dohromady vo vnútri rámu z uhlíkovej ocele, aby vytvorili pole prietokových kanálov. Tieto prietokové kanály usmerňujú prúdenie tekutín a zabraňujú premiešaniu tekutín.

Nehrdzavejúce ocele a zliatiny niklu sa používajú na konštrukciu rúrkových a rúrkových výmenníkov tepla. Tieto jednotky sú ťahúňom v potravinárskom, nápojovom a farmaceutickom priemysle. Zvládnu vysoké teploty potrebné na udržanie behu výroby.

Inštalácia

V procesoch zelenej anaeróbnej digescie, ktoré produkujú bioplyn z maštaľného hnoja, potravinových vedľajších produktov a tukov, môže špirálový doskový výmenník tepla prenášať metán bez patogénov do potrubí na prepravu a skladovanie. Bioplyn sa potom môže spaľovať na výrobu elektriny a tepla. Zvyšné biopevné látky bez patogénov možno odvodniť a použiť na úpravu pôdy ako hnojivo.

V domácnostiach výmenník tepla vzduch-vzduch recykluje zatuchnutý vnútorný vzduch, ohrieva ho, aby priviedol čerstvý, ohriaty vzduch a odstránil prebytočnú vodnú paru, ktorá by viedla ku kondenzácii na oknách. Pomáha tiež udržiavať zdravie cestujúcich filtrovaním škodlivých chemikálií, častíc, radónu a iných znečisťujúcich látok.

Údržba

Udržiavanie výmenníka tepla v dobrom stave je kľúčom k plynulému chodu výroby. Nadmerné znečistenie môže viesť ku kontaminovanému alebo nepoužiteľnému produktu, korózii a netesnostiam. Podľa magazínu Ethanol Producer Magazine môže dokonca predstavovať nebezpečenstvo požiaru.

Našťastie existuje mnoho spôsobov, ako pomôcť udržať výmenník tepla čistý. Odber vzoriek je účinný spôsob merania stavu systému a odporúča sa odobrať viacero vzoriek tekutín z celého systému. Tieto informácie sú dôležité pri plánovaní dňa údržby.

Pre plášťové a rúrkové výmenníky tepla je dôležité zvoliť dizajn s hlavou typu kapoty, aby sa uľahčila údržba. Tento typ hlavy môže byť prírubový alebo zváraný a zvyčajne má odnímateľné kryty kanálov pre ľahké vyšetrenie. Dĺžka rúrok musí byť tiež dostatočná, aby sa dala ľahko vybrať a vymeniť.