Ontwerp en constructie van warmtewisselaars voor zwaar gebruik

Een warmtewisselaar is apparatuur die warmte overdraagt ​​tussen twee of meer processtromen. Door het juiste type ontwerp te kiezen, kunnen energiekosten en uitvaltijd worden geminimaliseerd.

Er zijn verschillende soorten warmtewisselaars, waaronder parallelstroom, tegenstroom en kruisstroom. Het beste ontwerp hangt af van toekomstige schaalbaarheid en onderhoudsgemak.

Ontwerp

Het kiezen van het juiste ontwerp van de warmtewisselaar begint met het begrijpen van procesvereisten, zoals de hoeveelheid thermisch vermogen en de temperatuurverandering die nodig is tussen vloeistoffen. Andere factoren waarmee rekening moet worden gehouden, zijn onder meer de viscositeit van de betrokken vloeistoffen, het deeltjesgehalte en de chemische samenstelling. Afhankelijk van het type proces kunnen warmtewisselaars gas-naar-gas, gas-naar-vloeistof, vloeistof-naar-vloeistof of tweefasig zijn.

Een shell and tube warmtewisselaar bevat een reeks buizen in een afgesloten, cilindrisch drukvat. Ze kunnen zijn gemaakt van koolstofstaal, roestvrij staal, titanium, Inconel of andere materialen. De buizen zijn ontworpen om temperatuur, druk en thermische spanningen te weerstaan. Ze zijn gepositioneerd met een afstandsbout in het midden om te voorkomen dat vloeistof wordt omzeild en vermengd. De breedte en opening van de buisplaat zijn geoptimaliseerd voor maximale efficiëntie, gemakkelijke toegang en netheid.

fabricage

Er zijn verschillende fabricagemogelijkheden voor zware warmtewisselaars. Degenen die zijn ontworpen voor corrosieve toepassingen kunnen vezelversterkte buizen gebruiken om bestand te zijn tegen de ruige bedrijfsomstandigheden die vaak worden aangetroffen in gechloreerde organische stoffen. Platenwarmtewisselaars bevatten een reeks gegolfde legeringsplaten die met pakkingen en samengeperst zijn in een koolstofstalen frame om een ​​reeks stroomkanalen te creëren. Deze stromingsdoorgangen leiden vloeistofstromen en voorkomen vermenging van vloeistof.

Roestvast staal en nikkellegeringen worden gebruikt om buisvormige en shell-and-tube warmtewisselaars te bouwen. Deze units zijn een werkpaard in de voedingsmiddelen-, dranken- en farmaceutische industrie. Ze kunnen de hoge temperaturen aan die nodig zijn om de productie draaiende te houden.

Installatie

Bij groene anaerobe vergistingsprocessen die biogas produceren uit dierlijke mest, voedselbijproducten en vetten, kan een spiraalvormige platenwarmtewisselaar het pathogeenvrije methaan overbrengen naar pijpleidingen voor transport en opslag. Biogas kan vervolgens worden verbrand om elektriciteit en warmte op te wekken. De resterende pathogeenvrije biologische vaste stoffen kunnen worden ontwaterd en gebruikt voor bodemverbetering als meststof.

In huizen recycleert een lucht-lucht-warmtewisselaar muffe binnenlucht, verwarmt deze om frisse, verwarmde lucht binnen te brengen en overtollige waterdamp te verwijderen die zou leiden tot condensatie van ramen. Het helpt ook de inzittenden gezond te houden door schadelijke chemicaliën, deeltjes, radon en andere verontreinigende stoffen uit te filteren.

Onderhoud

Het in goede staat houden van een warmtewisselaar is essentieel om de productie soepel te laten verlopen. Overmatige vervuiling kan leiden tot vervuild of onbruikbaar product, corrosie en lekkages. Volgens Ethanol Producer Magazine kan het zelfs brandgevaar opleveren.

Gelukkig zijn er veel manieren om een ​​warmtewisselaar schoon te houden. Bemonstering is een effectieve manier om de toestand van een systeem te meten en het wordt aanbevolen om meerdere vloeistofmonsters uit het gehele systeem te nemen. Deze informatie is essentieel bij het plannen van een onderhoudsdag.

Voor shell-and-tube warmtewisselaars is het belangrijk om een ​​ontwerp te kiezen met een kop van het motorkaptype voor eenvoudig onderhoud. Dit type kop kan worden geflensd of gelast en heeft meestal verwijderbare kanaalafdekkingen voor eenvoudig onderzoek. De lengte van de buizen moet ook voldoende zijn om ze gemakkelijk te kunnen verwijderen en vervangen.