Návrh a konstrukce výměníku tepla pro vysoké zatížení

Tepelný výměník je zařízení, které přenáší teplo mezi dvěma nebo více procesními proudy. Výběr správného typu konstrukce může minimalizovat náklady na energii a prostoje.

Existuje několik různých typů výměníků tepla, včetně paralelního toku, protiproudu a křížového toku. Nejlepší návrh závisí na budoucí škálovatelnosti a snadné údržbě.

Design

Výběr vhodné konstrukce výměníku tepla začíná pochopením procesních požadavků, jako je množství tepelného výkonu a potřebná změna teploty mezi kapalinami. Mezi další faktory, které je třeba vzít v úvahu, patří viskozita použitých kapalin, obsah částic a chemické složení. V závislosti na typu procesu mohou být výměníky tepla plyn-plyn, plyn-kapalina, kapalina-kapalina nebo dvoufázové.

Plášťový a trubkový výměník tepla obsahuje řadu trubek v utěsněné, válcové tlakové nádobě. Mohou být vyrobeny z uhlíkové oceli, nerezové oceli, titanu, Inconelu nebo jiných materiálů. Trubky jsou navrženy tak, aby odolávaly teplotě, tlaku a tepelnému namáhání. Jsou umístěny s distančním kolíkem uprostřed, aby se zabránilo obtékání a promíchávání kapaliny. Šířka a mezera trubkovnice jsou optimalizovány pro maximální účinnost, snadný přístup a čistotu.

Výroba

Existuje několik možností výroby výměníků tepla pro vysoké zatížení. Ti, kteří jsou navrženi pro korozivní aplikace, mohou používat trubky vyztužené vlákny, aby vydržely drsné provozní podmínky, které se často vyskytují u chlorovaných organických látek. Deskové výměníky tepla obsahují řadu vlnitých slitinových desek, které jsou utěsněny a stlačeny dohromady uvnitř rámu z uhlíkové oceli, aby vytvořily řadu průtokových kanálů. Tyto průtokové kanály usměrňují toky tekutin a zabraňují promíchávání tekutin.

Nerezové oceli a slitiny niklu se používají ke konstrukci trubkových a trubkových výměníků tepla. Tyto jednotky jsou tahounem v potravinářském, nápojovém a farmaceutickém průmyslu. Zvládnou vysoké teploty potřebné k udržení výroby v chodu.

Instalace

V procesech zelené anaerobní digesce, které produkují bioplyn z hnoje hospodářských zvířat, vedlejších potravinových produktů a tuků, může spirálový deskový výměník tepla přenášet metan bez patogenů do potrubí pro přepravu a skladování. Bioplyn pak může být spalován k výrobě elektřiny a tepla. Zbývající biopevné látky bez patogenů lze odvodnit a použít pro úpravu půdy jako hnojivo.

V domácnostech výměník tepla vzduch-vzduch recykluje zatuchlý vnitřní vzduch, ohřívá jej, aby přivedl čerstvý, ohřátý vzduch a odstranil přebytečnou vodní páru, která by vedla ke kondenzaci oken. Pomáhá také udržovat zdraví cestujících tím, že filtruje škodlivé chemikálie, částice, radon a další znečišťující látky.

Údržba

Udržování výměníku tepla v dobrém stavu je klíčem k udržení hladkého chodu výroby. Nadměrné znečištění může vést ke kontaminovanému nebo nepoužitelnému produktu, korozi a netěsnostem. Podle časopisu Ethanol Producer Magazine může dokonce představovat nebezpečí požáru.

Naštěstí existuje mnoho způsobů, jak pomoci udržet výměník tepla čistý. Odběr vzorků je účinný způsob, jak změřit stav systému, a doporučuje se odebrat více vzorků tekutin z celého systému. Tyto informace jsou důležité při plánování dne údržby.

U plášťových a trubkových výměníků tepla je důležité zvolit design s hlavou typu kapoty pro snadnou údržbu. Tento typ hlavy může být přírubový nebo přivařený a obvykle má odnímatelné kryty kanálů pro snadné vyšetření. Délka trubek musí být také dostatečná, aby umožnila snadné vyjmutí a výměnu.