Vysokoteplotné výmenníky teplasú dôležité v mnohých priemyselných odvetviach vrátane chemického a výrobného. Predovšetkým sú životne dôležité pre rozvoj efektívnej výroby energie, ktorá sa stáva kritickejšou ako kedykoľvek predtým.
Za vysokoteplotný výmenník tepla sa zvyčajne považuje výmenník tepla, ktorý zvláda teploty medzi 500 – 1400 stupňami . Plášťový a rúrkový výmenník tepla môže byť navrhnutý tak, aby sa vyrovnal s rozsahom teplôt, ale aj keď sa používajú špeciálne materiály, tieto zriedka prekročia 500 stupňov, kým sa do hry musia pustiť jedinečné úvahy.
Výzvy s vysokoteplotnými plášťovými a rúrkovými výmenníkmi tepla
Navrhovanie výmenníkov tepla, ktoré fungujú pri vysokých teplotách, prináša jedinečný súbor výziev.
Prenos tepla
Prenos tepla sálaním môže zohrávať významnejšiu úlohu vo vysokoteplotných plášťových a rúrkových výmenníkoch tepla v porovnaní s jednotkami s nižšou teplotou. To zvyšuje zložitosť inžinierskych výpočtov.
Existuje tiež väčší potenciál pre tepelné straty do okolia z vonkajšieho povrchu výmenníka tepla. Toto sa musí zohľadniť pri návrhu samotnej jednotky, ako aj pri jej základoch a akomkoľvek inom kryte.
Materiály
Ako u všetkých plášťových a rúrkových výmenníkov tepla, aj vysokoteplotné výmenníky tepla musia byť vyrobené z vhodných materiálov. Ďalšou výzvou je, že oveľa menej materiálov dokáže zvládnuť zvýšené teploty, najmä v kombinácii s požiadavkou na manipuláciu s korozívnymi materiálmi. To môže viesť k obmedzeniam alebo novým výzvam, ako sú dodatočné náklady alebo ťažkosti pri manipulácii s materiálom.
Výber vhodného materiálu a hrúbky pre konkrétny vysokoteplotný plášťový a rúrkový výmenník tepla je založený na teplotných požiadavkách procesu. Dôležitým hľadiskom je aj schopnosť materiálu znášať tepelný šok-, ako aj jeho odolnosť proti korózii voči akejkoľvek nečistote, soliam, síranom, kyselinám, zásadám alebo iným materiálom, s ktorými si výmenník tepla poradí.
Analýza namáhania materiálu je nevyhnutná v akomkoľvek dizajne výmenníka tepla s plášťom a rúrkou, ale s väčšími rizikami a nákladmi spojenými s vysokoteplotnými jednotkami sa stáva ešte dôležitejšou.
Hastelloy je jedným z príkladov materiálu, ktorý sa používa vo vysokoteplotných plášťových a rúrkových výmenníkoch tepla, najmä ak sa používajú chemicky agresívne kvapaliny.
Okrem Hastelloy sa okrem iného používajú nasledujúce materiály:
- Inconel 617
- Inconel 625
- 800H
- Haynes 230 a 120
Výber chladiacej kvapaliny je tiež ďalšou výzvou pri práci s vyššími teplotami. Para by vytvárala extrémne tlaky, čo by vyžadovalo oveľa hrubšie plášte a rúrky; to je dôvod, prečo je potrebné zvážiť alternatívne médiá, ako sú plyny, tekuté kovy alebo roztavené soli.
Dizajn
V prostredí s vysokou teplotou sa v dôsledku prítomnosti horúcich plynov dosiahne nízky koeficient prestupu tepla. V dizajne s nižšou teplotou sa to dá dosiahnuť pomocou rebrovaných rúrok, ktoré pomáhajú produktu byť efektívnejší pri kompaktných veľkostiach.
Vo vysokoteplotných plášťových a rúrkových jednotkách však prúd plynu zvyčajne obsahuje častice, ktoré by viedli k znečisteniu a vyplnili priestor medzi rebrami. Vďaka tomu by samotné plutvy neboli výhodnejšie ako štandardné konštrukcie. Okrem toho môže byť rýchlosť plynu často príliš nízka na to, aby rebrá spôsobili výrazný rozdiel.
Pokles tlaku vo vysokoteplotných výmenníkoch tepla sa musí udržiavať na nízkej úrovni. To znamená, že priemery rúr a rozstupy musia byť často väčšie, čo vedie k ďalším problémom s pridávaním ventilátorov alebo dúchadiel, ktoré sú stále nákladovo-efektívne.
Bežné typy rúrok používaných v plášťových a rúrkových výmenníkoch tepla s nízkou teplotou nie sú vždy vhodné pre vysokoteplotné aplikácie. Napríklad plávajúce rúrkové dosky, ktoré vyžadujú tesniace tesnenie, nefungujú alebo nefungujú efektívne pri veľmi vysokých teplotách.
Stále je však dôležité, aby sa pri vysokoteplotných plášťových a rúrkových výmenníkoch tepla zohľadňovala rozdielna expanzia. Inžinieri musia často nájsť unikátnejšie riešenia, aby zabezpečili efektívny chod produktu pri vysokých teplotách.
Aplikácie vysokoteplotných plášťových a rúrkových výmenníkov tepla
Vysokoteplotné plášťové a rúrkové výmenníky tepla majú celý rad aplikácií. Tam, kde je potrebné vyrábať alebo spracovávať plyny s vysokou teplotou, bude potrebný vysokoteplotný výmenník tepla.
Výroba energie
Vyššie prevádzkové teploty sú dôležité pre zlepšenie účinnosti výroby energie, čo zase pomáha zlepšovať výrobu energie z obnoviteľných zdrojov a znižovať závislosť sveta od zdrojov energie z fosílnych palív.
Vodík má potenciál stať sa vedúcou formou skladovania energie a paliva. V súčasnosti to však nie je vo veľkom meradle životaschopné. Keďže technológia stále skúma, ako by to bolo možné, je jasné, že kľúčovú úlohu budú pravdepodobne zohrávať vysokoteplotné výmenníky tepla.
Napríklad medzinárodný projekt IV. generácie identifikoval konštrukciu reaktora s veľmi vysokou teplotou chladeného plynom-, ktorý je schopný produkovať vodík bez použitia fosílnych palív alebo emisií skleníkových plynov. Pre túto aplikáciu by bol nevyhnutný účinný vysokoteplotný výmenník tepla.
Rekuperácia priemyselného odpadového tepla
Rekuperácia tepla z priemyselného odpadu zachytáva horúce plyny, ktoré opúšťajú priemyselné zariadenia na využitie tepelnej energie. Niektoré z týchto plynov môžu byť extrémne horúce a na efektívne zaobchádzanie s nimi potrebujú špeciálne výmenníky tepla. Tieto plyny môžu byť korozívne.
Vysokoteplotné výmenníky tepla používané na rekuperáciu odpadového tepla by tiež mohli pomôcť znížiť vysokoteplotné tepelné znečistenie. Obnova a opätovné využitie energie odpadového tepla zlepšuje vplyv priemyselných procesov na životné prostredie.
Nie ste si istí, či špecifické špecifikácie výmenníka tepla zodpovedajú vášmu toku procesu? Kontaktujte nás-náš profesionálny tím odporučí vhodné špecifikácie na základe parametrov vášho média, zaťaženia prenosom tepla a inštalačného priestoru a poskytne podobné prípady použitia.
Email:global@gneesteels.com