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Il Scambiatore di calore Hybrid

Hybrid Resi

In molti settori industriali, la riduzione al minimo dei consumi energetici e il mantenimento dei tempi di attività degli impianti sono essenziali per ottimizzare i costi di produzione. Il recupero del calore di processo è un approccio significativo alla riduzione del consumo energetico, mentre il miglioramento delle prestazioni del processo contribuirà all'efficienza dell'impianto.

Gli scambiatori di calore quando vengono utilizzati per il riscaldamento, il raffreddamento, la condensazione o l'evaporazione svolgono un ruolo importante nel recupero di energia dai gas di processo e dai liquidi, quindi ne consegue che la loro efficienza influenzerà i costi operativi.

Anche se una tecnologia matura e collaudata, scambiatori di calore sono costretti a evolvere per soddisfare le mutevoli esigenze dei processi industriali e gli ambienti in cui devono lavorare. Scambiatori di calore a piastre utilizzando la piastra modello ondulazione in combinazione con un divario relativamente stretta tra le piastre di trasferimento di calore offrono maggiore efficienza di trasferimento del calore ed economicità combinata con bassa inattività. La loro relativamente piccole dimensioni e peso permette loro di essere utilizzati dove c'è una piccola area di ingombro. Tuttavia, essi sono piuttosto limitato al solo trattamento di liquidi inquinanti, poiché le piastre non possono gestire solidi o altri contaminanti molto efficiente. Inoltre, le guarnizioni che forniscono la tenuta tra le piastre, limitano le pressioni di esercizio e le temperature a circa 20 bar e 200 ° C rispettivamente.

Questo numero di pressioni limitate e temperature può essere superato da scambiatori di calore che incorporano piastre semi-saldate. In questo disegno, due piastre sono saldati al laser per formare una tenuta o un canale privo di guarnizione. I canali tra le coppie di piastre saldate sono sigillate mediante una guarnizione elastomerica. Tuttavia, anch'esso può ospitare fluidi relativamente puliti. Dove liquidi più viscosi o quelli contenenti particelle e solidi vengono incontrati lo scambiatore di calore a fascio tubiero è stata a lungo la risposta per molte applicazioni. L'unico inconveniente di questo è che la sua efficienza termica è limitata.

La soluzione ideale che soddisfa i requisiti di liquidi puliti e sporchi, alte temperature e pressioni e raggiunge elevati livelli di efficienza energetica è uno scambiatore di calore che combina i vantaggi di entrambi i progetti. In altre parole, un ibrido. Rendere lo scambiatore di calore a piastre più simile a uno scambiatore di calore a fascio tubiero senza perdere i vantaggi intrinseci dell'efficienza termica, significa che una gamma più ampia di applicazioni può beneficiare di prestazioni di trasferimento di calore migliorate e di dimensioni di installazione ridotte. La soluzione si presenta sotto forma di tecnologia a piastre saldate. Il design ibrido ha ottimizzato i modelli di piastre sia sul lato ondulato che sul lato del tubo, che offre un'efficienza termica superiore a quella degli scambiatori di calore a fascio tubiero e offre una soluzione più compatta ed efficiente.

Il flusso laterale della piastra e il flusso laterale del tubo sono disposti in una configurazione a flusso incrociato con uno o più passaggi sulle piastre.

Fig.1: Il flusso lato piastra e il flusso lato tubi sono disposti in una configurazione a flusso incrociato con una o più passate sulle piastre.

L'ibrido
Ibridi completamente saldati unità scambiatore di calore (Fig. 1) offrono un'ampia gamma di opzioni di configurazione per ottimizzare le prestazioni per una varietà di condizioni termiche, fisiche e geometriche. Ciò significa che l'unità può essere utilizzata per una vasta gamma di applicazioni di scambiatori di calore a piastre e telaio convenzionali. Le applicazioni tipiche comprendono unità di calore di recupero, il riscaldamento di processo e di raffreddamento, condensatori di processo, riscaldatori a vapore, vapori, gas altamente fluidi viscosi, fluidi contenenti particelle e incrostazioni fluidi.

Lo scambiatore di calore ibrido offre numerosi vantaggi in termini di ingegneria del processo rispetto agli scambiatori di calore a fascio tubiero. Il suo design compatto consente un'area di trasferimento del calore fino a 1.800m m², mentre l'esclusivo design del diagramma di flusso garantisce un maggiore trasferimento di calore di gas e liquidi e un notevole risparmio sui costi dei materiali grazie all'aumento dell'efficienza operativa. L'uso estremamente efficiente della superficie della piastra massimizza l'area di trasferimento del calore, ottimizzando così le prestazioni di trasferimento del calore. L'eliminazione dei punti morti garantisce un trasferimento di calore molto efficiente a valori di bassa perdita di carico, consentendo un approccio più ravvicinato alla temperatura.

Il flusso lato piastra e il flusso lato tubi sono disposti in una configurazione a flusso incrociato con una o più passate sulle piastre (Fig. 2). Il modello piastra forma canali tubo ellittico sul passaggio laterale flusso tubo e il flusso delle onde sul lato piatto. Lacune piastre più grandi sono disponibili ad accogliere i tassi più elevati di flusso, perdite di carico ridotto, e media con le particelle più grandi. Questo facilita progettazione ottimale per una vasta gamma di esigenze di processo. Nel caso dello scambiatore di calore a piastre APV ibrido, esso può essere progettato per un intervallo di pressione da vuoto completo di 40 bar.

Al centro dello scambiatore di calore è un blocco scambiatore di calore costituito da uno o più pacchi lamellari. Le dimensioni dei pacchi lamellari sono determinati dalla lunghezza e il numero di piastre inclusi nel pacco lamellare. Le piastre sono saldate insieme per formare uno o più blocchi a tenuta di gas e resistenti alla pressione. Un ibrido saldata pacchetto impiega tecnologie di stampaggio e saldatura avanzati, assorbendo alternati carichi sulle saldature. Le saldature non sono sottoposti a sollecitazione meccanica durante il ciclo termico (effetti di espansione termica) e quindi sono più resistenti alla fatica.

Caratteristiche di progettazione di scambiatori di calore ibride sono progettati per fornire buone prestazioni. Ad esempio, fluidi contenenti solidi o contaminanti possono passare più facilmente attraverso il lato tubo perché non ci sono punti di contatto ostruente. L'accessibilità completa al pacco lamellare, in combinazione con la vera pulibilità meccanico sul lato tubo, di assicurare rapidi, manutenzione efficace quando è necessaria la pulizia. In aggiunta al riscaldamento e raffreddamento di liquidi, applicazioni che coinvolgono vapori e gas, che tradizionalmente sono stati trattati da scambiatori di calore a fascio tubiero, possono beneficiare del miglioramento dell'efficienza del disegno saldata ibrida.

Applicazioni
Nei condensatori di processo, un profilo di scambiatore di calore ibrido è adatto per la creazione di valori U elevati con una caduta a bassa pressione sul lato condensante. Una caduta a bassa pressione significa un MTD più efficace e, quindi, un migliore recupero dei vapori. Il profilo della piastra combinato con una dimensione di connessione flessibile consente inoltre di riscaldare e raffreddare i gas. Inoltre, uno scambiatore di calore a piastre ibrido è adatto per fluidi altamente viscosi che beneficiano dei canali di flusso a bassa resistenza combinati con elevati coefficienti di film offerti sia dal lato del tubo che dal modello di lamiera ondulata sul lato della piastra.

Nel caso di unità di recupero del calore, le efficienze alto scambio termico del design ibrido contribuire al raggiungimento ravvicinati e gli approcci di 1.8 ° F (1 ° C) temperatura sono possibile, recuperando così più calore per ridurre i costi operativi dei processi e migliorare l'impronta di carbonio .

Per applicazioni con alte temperature e pressioni, un ibrido saldato può anche essere usato. Senza guarnizioni per limitare il range di temperatura e pressione, i disegni dello scambiatore di calore ibride possono ospitare temperature da -40 a 350 ° C e pressioni fino a bar di pressione 40. L'assenza di guarnizioni aiuta ad evitare problemi di compatibilità e riduce il rischio di perdite rendendo il design ibrido saldata adatto a fluidi pericolosi o corrosivi. Le piastre possono essere prodotti in materiali quali acciai inossidabili 304L e 316L, ad alte prestazioni acciai inossidabili austenitici, Hastelloy e nichel per soddisfare quasi tutti flussi di prodotti corrosivi.

sommario
Scambiatori di calore a piastre e guarnizioni-telaio assicurano la massima efficienza termica rispetto ai disegni shell-and-tubo all'interno di un insieme specifico di parametri operativi. Tuttavia, la gamma di applicazioni per le quali sono adatti è limitato. Unità Shell-and-tubo sono più accomodante per alte temperature e pressioni e alta formazione di incrostazioni o fluidi contaminanti-carico, ma sono più pesanti, occupano una superficie installata più ampia, e non hanno l'efficienza di trasferimento di calore di tecnologia delle lastre. Un ibrido saldato scambiatore a piastre, con il suo profilo piatto tube-like e vero pulibilità meccanica e l'uso efficiente dello spazio di installazione, prende la gamma di applicazioni al di là della configurazione piastra-e-frame con guarnizioni in nuove aree.

Autore: Geoff Mahoney - AxFlow Product Manager Scambiatori di calore a piastre

Malcolm Walker
AxFlow Ltd
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Northfield Avenue,
Londra W13 9SJ
Tel: 020 8579 2111
E-mail: [Email protected]
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