← Torna alla categoria Scambiatori di calore

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.

Although a mature and well proven technology, heat exchangers are having to evolve in order to meet the ever-changing demands of industrial processes and the environments in which they have to work. Plate heat exchangers using the plate corrugation pattern in combination with a relatively narrow gap between the heat transfer plates deliver higher heat transfer efficiency and cost effectiveness combined with low downtime. Their relatively small size and weight allows them to be used where there is a small footprint area. However, they are rather limited to just handling clean liquids because the plates cannot handle solids or other contaminants very efficiently. Furthermore, the gaskets providing the seal between plates, limit the operating pressures and temperatures to around 20 bar and 200°C respectively.

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.

The hybrid heat exchanger delivers many process engineering advantages when compared to shell and tube heat exchangers. Its compact design allows a heat transfer area of up to 1.800m m², whilst the unique flow pattern design ensures enhanced gas and liquid heat transfer as well as significant savings on material costs due to enhanced operating efficiency. The extremely efficient use of the plate surface maximises the heat transfer area, thus optimising heat transfer performance. The elimination of dead spots provides for very efficient heat transfer at low-pressure drop values, enabling a closer temperature approach.

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
In process condensers, one hybrid heat exchanger’s profile is well suited for creating high U-values with a low-pressure drop on the condensing side. A low-pressure drop means a higher effective MTD and, thus, better recovery of vapours. The plate profile combined with a flexible connection size also allows gases to be heated as well as cooled. Also, a hybrid plate heat exchanger is suitable for highly viscous fluids that benefit from the low-resistance flow channels combined with high film coefficients offered by both the tube side and corrugated plate pattern on the plate side.

In the case of heat recovery units, the high heat-transfer efficiencies of the hybrid design help achieve close temperature approaches and approaches of 1.8°F (1°C) are possible, thereby recovering more heat to reduce process operating costs and improve carbon footprint.

For applications involving high temperatures and pressures, a welded hybrid also can be used. Without gaskets to limit the temperature and pressure range, hybrid heat exchanger designs can accommodate temperatures from -40 to 350°C and pressures up to 40 bar pressure. The absence of gaskets helps to avoid compatibility issues and reduces the risk of leaks while making the welded hybrid design suited to hazardous or corrosive fluids. Plates can be produced in materials such as 304L and 316L stainless steels, high-performance austenitic stainless steels, Hastelloy and nickels to suit almost all corrosive product streams.

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.

Author: Geoff Mahoney – AxFlow Product Manager Plate Heat Exchangers

Malcolm Walker
AxFlow Ltd
Orion Parco
Northfield Avenue,
Londra W13 9SJ
Tel: 020 8579 2111
E-mail: [Email protected]
www.axflow.co.uk

AxFlow Ltd

Conoscenza, soluzioni e servizi per la gestione dei fluidi affidabile nel vostro settore.

Firma: iscrizione Gold

Notizie correlate

Lascia un Commento

L'indirizzo email non verrà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Questo sito utilizza Akismet per ridurre lo spam. Scopri come vengono elaborati i dati dei tuoi commenti.