مبادلات گرما صفحه ای پیشرفته برای انرژی زمین حرارتی با کارایی بالا

در تولید انرژی زمین حرارتی ٬ به ویژه در کارخانه های چرخه دوگانه ( چرخه ارگانیک رینکین) ٬ مبادله گرما مهمترین پیوند بین منبع حرارتی و حلقه تولید برق است.مبادلات گرما صفحه پیشرفته (PHEs)جایگزین طرح های سنتی پوسته و لوله به دلیل اثربخشی حرارتی برتر، اثر فشرده و توانایی کار با دمای نزدیک "approach" می شوند.با استفاده از آلیاژ های درجه بالا مثل تیتانیوم یا هستلوئی و استفاده از الگوهای جریان ضد جریان، این سیستم ها از دست دادن انرژی را به حداقل می رسانند و تولید برق را از آب شور زمین گرم به حداکثر می رسانند.

بهره وری یک نیروگاه دوگانه زمین گرمایی اساساً توسط اثربخشی انتقال گرما مبادله کننده آب نمک به مایع کار محدود می شود.برای به حداقل رساندن تولید آنتروپی و به حداکثر رساندن بهره وری حرارتی چرخه، ما باید تفاوت دمای متوسط (LMTD) را بهینه کنیم.

PHEs پیشرفته U را به طور قابل توجهی در مقایسه با واحدهای پوسته و لوله افزایش می دهد. الگوهای جریان آشفتگی بالا که توسط هندسه صفحه شفرون ایجاد می شود، لایه مرزی را مختل می کند،اجازه می دهد تا برای یک درجه حرارت بسیار نزدیک به نزدیکاین به این معنی است که مایع کار می تواند به دمای نزدیک به آب نمک زمین گرم گرم شود، که منجر به بهره وری چرخه بالاتر می شود.

آب نمک زمین گرم اغلب بسیار تهاجمی است و حاوی غلظت بالایی از کلریدها، سولفید هیدروژن (H2S) و مواد جامد محلول شده است.این ویژگی ها محدودیت های طراحی را برای هر مبادله گرما تعیین می کنند.

• انتخاب مواد:برای مبارزه با ترکیدن محلی و خوردگی خوردگی استرس (SCC) ، تولید کنندگان از آلیاژ های نیکل بالا (Hastelloy C-276) یا تیتانیوم (درجه 1 یا 2) استفاده می کنند. این مواد یک لایه اکسید منفعل قوی را تشکیل می دهند.اطمینان از طول عمر در مایعات ژئوترمال اسیدی یا شور.
• آشفتگی ها و آلودگی ها:فشار برش بالا و آشفتگی تولید شده در شکاف های باریک PHE به طور طبیعی رسوب سنگ سیلیکونی و کلسیت را مهار می کند.این اثر "خود تمیز کردن" به طور چشمگیری زمان توقف نگهداری را در مقایسه با لوله های سنتی قطر بزرگ کاهش می دهد که مناطق سرعت پایین باعث افزایش مقیاس می شود.
• جریان ضد جریان:طرح های پیشرفته جریان واقعی ضد جریان را تضمین می کنند که اجازه می دهد مشخصات دمای مایع گرمایش به نزدیک با مایع خنک کننده مطابقت داشته باشد،به طور موثر حداکثر مقدار انرژی را از آب نمک بیرون می کشند.

سوال:چگونه PHE "درجه حرارت نزدیک شدن" را در نیروگاه های دوگانه زمین گرمایی کاهش می دهد؟

الف:از آنجایی که PHEs یک ضریب انتقال گرما بسیار بالاتر (U) و جریان واقعی ضد جریان را ارائه می دهند،دمای مایع خروجی می تواند بسیار به دمای ورودی آب شور گرم زمین گرم نزدیک شود بدون نیاز به اندازه ی بیش از حد بزرگ مبادله گرما.

سوال:آیا PHEs در کاربردهای زمین گرمایی با جریان بالا در معرض کاهش فشار هستند؟

الف:در حالی که PHEs به طور کلی کاهش فشار بیشتری نسبت به واحدهای پوسته و لوله دارند، طرح های پیشرفته از "تبسیع لوله کشی صفحه" برای تعادل کاهش فشار در برابر ضریب انتقال گرما استفاده می کنند.این اجازه می دهد تا برای انتقال گرما با کارایی بالا در حالی که ماندن در محدوده سر پمپ از محلول نمک و حلقه مایع کار.

سوال:چه فایده ای از صفحات تیتانیوم در خدمات زمین گرمایی دارد؟

الف:آب شور ژئوترمال اغلب بسیار خوردنی است. تیتانیوم اساساً در برابر خراش و خوردگی شکاف ناشی از کلرید مصون است.که حالت اصلی خرابی برای مبادلات گرما فولاد ضد زنگ استاندارد در تولید انرژی زمین گرمایی است.

انتقال به مبادلات گرما صفحه پیشرفته یک ضرورت استراتژیک برای اپراتورهای زمین گرمایی است که به دنبال افزایش تولید برق خالص هستند.با بهینه سازی ترمودینامیک از طریق دمای نزدیک تر و کاهش چالش های شیمیایی با متالورژی پیشرفته، این سیستم ها بهره وری بیشتر از منابع زمین گرمایی موجود را باز می کنند.

آیا شما در حال ارزیابی بهره وری تبادل حرارتی یک نیروگاه چرخه دوگانه موجود هستید، یا در مرحله طراحی یک تاسیسات زمین گرمایی جدید هستید؟

آیا میخواهید تفاوت های خاص در محاسبه فشار کاهش را در هنگام انتخاب بین الگوهای صفحه "ثتا بالا" و "ثتا پایین" برای غلظت آب شور خود بحث کنید؟