Τι είναι ένας Βιομηχανικός Ανταλλάκτης Θέρμανσης;

Έναβιομηχανικός εναλλάκτης θερμότηταςείναι μια μηχανική συσκευή βαριάς χρήσης που έχει σχεδιαστεί για την αποτελεσματική μεταφορά θερμικής ενέργειας (θερμότητας) από ένα υγρό (ρευστό ή αέριο) σε άλλο χωρίς να επιτρέπεται η φυσική ανάμειξη των δύο υγρών.

Είναι τα θερμοδυναμικά εργαζόμενα άλογα της παγκόσμιας παραγωγής, που χρησιμοποιούνται σε διυλιστήρια πετρελαίου, εργοστάσια επεξεργασίας χημικών, εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας και συστήματα HVAC μεγάλης κλίμακας.Αν ο στόχος είναι η ψύξη ενός θερμού χημικού προϊόντος πριν από την αποθήκευση, βράζουν νερό σε ατμό υψηλής πίεσης ή ανακτούν καύσιμη θερμότητα για εξοικονόμηση ενέργειας, οι εναλλάκτες θερμότητας είναι τα κρίσιμα συστατικά που καθιστούν δυνατή την βιομηχανική ρύθμιση της θερμοκρασίας.

Ανεξάρτητα από τη φυσική τους μορφή, όλοι οι εναλλάκτες θερμότητας βασίζονται στους θεμελιώδεις νόμους της θερμοδυναμικής.Τα υγρά διαχωρίζονται από ένα θερμικά αγωγό φράγμα (συνήθως μέταλλα όπως το ανοξείδωτο χάλυβα), χαλκού ή τιτανίου).

Οι μηχανικοί σχεδιάζουν αυτά τα συστήματα χρησιμοποιώντας δύο βασικές εξισώσεις.

1Η εξίσωση θερμικής πίεσης:

Αυτό υπολογίζει τη συνολική ποσότητα θερμικής ενέργειας που μεταφέρεται με βάση την αλλαγή μάζας και θερμοκρασίας των υγρών.

2Η εξίσωση επιφάνειας:

Με αυτόν υπολογίζεται το φυσικό μέγεθος (επιφανειακή έκταση) που απαιτείται για την επίτευξη της εν λόγω θερμικής εργασίας.

Για να κατανοήσετε πώς οι ιδιότητες των υγρών και οι θερμικοί στόχοι υπαγορεύουν το μέγεθος ενός βιομηχανικού εναλλάκτη θερμότητας, χρησιμοποιήστε τον παρακάτω προσομοιωτή.Ρυθμίστε τη ροή μάζας και την πτώση θερμοκρασίας μιας ροής θερμής διαδικασίας για τον υπολογισμό του συνολικού θερμοκηπίου, και δείτε πώς η απαιτούμενη επιφάνεια αλλάζει με βάση τον επιλεγμένο συντελεστή μεταφοράς θερμότητας.

Οι μηχανικοί των εργοστασίων επιλέγουν διαφορετικές γεωμετρίες με βάση την πίεση του συστήματος, την ιξώδες του υγρού και την παρουσία διαβρωτικών ή βρώμικων σωματιδίων.

Όταν καθορίζουν έναν εναλλάκτη θερμότητας για ένα εργοστάσιο, οι μηχανικοί πρέπει να εξετάζουν πέρα από τα θερμικά μαθηματικά και να εξετάζουν τη μακροπρόθεσμη λειτουργικότητα:

• Πτώση πίεσης ($Delta P$):Αν η πτώση της πίεσης είναι πολύ μεγάλη, το υγρό μπορεί να μειωθεί.Το εργοστάσιο θα πρέπει να δαπανήσει τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγαλύτερες αντλίες.

• Παράγοντας μόλυνσης:Με την πάροδο του χρόνου, τα ορυκτά, τα φύκια ή τα χημικά υποπροϊόντα κολλούν στις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας.Οι μηχανικοί σκόπιμα υπερμετράνε τους ανταλλακτές θερμότητας για να εξηγήσουν αυτή τη μελλοντική μόλυνση.

• Μεταλλουργία:Οι μηχανικοί πρέπει να αναβαθμίσουν σε ανοξείδωτο χάλυβα, διπλέξ, τιτάνιο,ή ακόμα και Hastelloy για να διασφαλιστεί ότι ο εξοπλισμός επιβιώνει την 20χρονη ζωή του σχεδιασμού.

Ε: Μπορούν τα ζεστά και τα κρύα υγρά να αναμειχθούν σε εναλλάκτη θερμότητας;

Στους τυπικούς βιομηχανικούς εναλλάκτες θερμότητας, τα υγρά χωρίζονται αυστηρά από ένα μεταλλικό τοίχωμα.σημαίνει ότι ο εναλλάκτης θερμότητας έχει υποστεί μηχανική βλάβη (όπως ρήξη σωλήνα ή φουσκωμένη συμπίεση), η οποία μπορεί να οδηγήσει σε μόλυνση του προϊόντος ή σε επικίνδυνες χημικές αντιδράσεις.

Ε: Τι είναι ένα "περάσιμο" σε έναν εναλλάκτη θερμότητας;

Α: Ένα "pass" αναφέρεται στο πόσες φορές ένα υγρό ταξιδεύει από το ένα άκρο του ανταλλακτή στο άλλο.,Πολλαπλές περάσεις αυξάνουν την ταχύτητα του υγρού και την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς θερμότητας, αλλά αυξάνουν επίσης την πτώση της πίεσης.

Ε: Γιατί οι εναλλάκτες θερμότητας έχουν φραγμούς;

Α: Οι φραγμοί είναι μεταλλικές πλάκες που τοποθετούνται στο εσωτερικό του κέλυφου ενός ανταλλάκτη κέλυφου και σωλήνων.Υποστηρίζουν τους μακρούς σωλήνες (αποτρέποντάς τους να δονούνται και να σπάσουν) και αναγκάζουν το υγρό στο πλευρό του κελύφους να ρέει σε ένα ταραχώδες σίγκ-ζαγκ μοτίβο, η οποία βελτιώνει δραστικά τη θερμική απόδοση.

Για να με βοηθήσετε να σας δώσω τις πιο σχετικές πληροφορίες για τη ροή εργασίας σας, αξιολογείτε επί του παρόντος έναν εναλλάκτη θερμότητας για ένα νέο σχεδιασμό εγκαταστάσεων,ή ψάχνετε για την αντιμετώπιση προβλημάτων μιας υπάρχουσας μονάδας που είναι χαμηλής απόδοσης?