Dizajn i konstrukcija izmjenjivača topline za teške uvjete rada

Izmjenjivač topline je oprema koja prenosi toplinu između dva ili više procesnih tokova. Odabir odgovarajuće vrste dizajna može smanjiti troškove energije i vrijeme zastoja.

Postoji nekoliko različitih vrsta izmjenjivača topline, uključujući paralelni tok, protutok i križni tok. Najbolji dizajn ovisi o budućoj skalabilnosti i jednostavnosti održavanja.

Oblikovati

Odabir odgovarajućeg dizajna izmjenjivača topline počinje razumijevanjem zahtjeva procesa, kao što je količina toplinske snage i promjena temperature potrebna između tekućina. Ostali čimbenici koje treba uzeti u obzir uključuju viskoznost uključenih tekućina, sadržaj čestica i kemijski sastav. Ovisno o vrsti procesa, izmjenjivači topline mogu biti plin-plin, plin-tekućina, tekućina-tekućina ili dvofazni.

Cijevni izmjenjivač topline sadrži niz cijevi u zatvorenoj, cilindričnoj tlačnoj posudi. Mogu biti izrađeni od ugljičnog čelika, nehrđajućeg čelika, titana, inconela ili drugih materijala. Cijevi su dizajnirane da izdrže temperaturu, pritisak i toplinska opterećenja. Postavljeni su s odstojnim klinom u sredini kako bi se spriječilo zaobilaženje i miješanje tekućine. Širina cijevne ploče i razmak optimizirani su za maksimalnu učinkovitost, lak pristup i čistoću.

Izrada

Za teške izmjenjivače topline postoji nekoliko mogućnosti izrade. Oni dizajnirani za korozivne primjene mogu koristiti cijevi ojačane vlaknima kako bi izdržali teške radne uvjete koji se često nalaze u kloriranim organskim tvarima. Pločasti izmjenjivači topline uključuju niz valovitih ploča od legure koje su zabrtvljene i stisnute zajedno unutar okvira od ugljičnog čelika kako bi se stvorio niz kanala za protok. Ovi protočni prolazi usmjeravaju protok tekućine i sprječavaju miješanje tekućine.

Nehrđajući čelici i legure nikla koriste se za izradu cjevastih i ljuskastih izmjenjivača topline. Ove jedinice su radni konj u industriji hrane, pića i farmaceutskoj industriji. Oni mogu podnijeti visoke temperature potrebne za nastavak proizvodnje.

Montaža

U procesima zelene anaerobne digestije koji proizvode bioplin iz stočnog gnoja, nusproizvoda hrane i masti, spiralni pločasti izmjenjivač topline može prenijeti metan bez patogena u cjevovode za transport i skladištenje. Bioplin se zatim može spaliti za proizvodnju električne energije i topline. Preostale biokrutine bez patogena mogu se isušiti i koristiti za kondicioniranje tla kao gnojivo.

U domovima, izmjenjivač topline zrak-zrak reciklira ustajali unutarnji zrak, zagrijavajući ga da unese svježi, zagrijani zrak i eliminira višak vodene pare koji bi doveo do kondenzacije na prozorima. Također pomaže u održavanju zdravlja putnika filtriranjem štetnih kemikalija, čestica, radona i drugih zagađivača.

Održavanje

Održavanje izmjenjivača topline u dobrom stanju ključno je za nesmetan rad proizvodnje. Pretjerano onečišćenje može dovesti do kontaminiranog ili neupotrebljivog proizvoda, korozije i curenja. Prema časopisu Ethanol Producer Magazine, može čak predstavljati opasnost od požara.

Srećom, postoji mnogo načina za održavanje čistoće izmjenjivača topline. Uzorkovanje je učinkovit način mjerenja stanja sustava i preporučuje se uzimanje više uzoraka tekućine iz cijelog sustava. Ove su informacije od ključne važnosti kada planirate dan održavanja.

Za školjkaste i cijevne izmjenjivače topline važno je odabrati dizajn s poklopcem za jednostavno održavanje. Ovaj tip glave može biti spojen s prirubnicom ili zavaren, a obično ima uklonjive poklopce kanala radi lakšeg pregleda. Duljina cijevi također mora biti dovoljna da omogući jednostavno uklanjanje i zamjenu.