Sistem de recuperare a căldurii pentru unitatea de compresor de aer
Unitățile compresoare de aer produc o cantitate mare de căldură reziduală în timpul funcționării, iar scopul principal al sistemului de recuperare a căldurii este de a recicla această căldură reziduală. Acest lucru nu numai că îmbunătățește rata de utilizare a energiei și reduce costul energiei întreprinderii, dar reduce și poluarea termică a mediului.
Sistemul de recuperare a căldurii include în principal schimbător de căldură (cum ar fi schimbătorul de căldură cu tuburi cu aripioare), țevi de conectare, supape, senzori de temperatură, controlere și alte componente. Printre acestea, schimbătorul de căldură este componenta de bază, care este utilizată pentru a realiza transferul de căldură.
Schimbător de căldură cu tuburi cu aripioare
Caracteristici structurale
Secțiune cu aripioare: cheia schimbătorului de căldură cu tuburi cu aripioare constă în designul aripioarelor. Aripioarele sunt de obicei foi de metal subțiri (de exemplu aluminiu, cupru etc.) care sunt înfășurate strâns sau sudate pe suprafața exterioară a tubului de bază (de obicei, tub de oțel). Există diferite forme de aripioare, cum ar fi aripioare plate, aripioare ondulate și aripioare de tip pin. De exemplu, aripioarele plate au o structură simplă și ușor de fabricat; aripioarele ondulate pot crește perturbarea fluidelor și pot îmbunătăți eficiența transferului de căldură.
Secțiunea tubului de bază: Tubul de bază este canalul pentru fluidul intern, iar materialul său trebuie selectat în funcție de natura fluidului de lucru (de exemplu, temperatură, presiune, corozivitate etc.). Țeava de oțel este cel mai des folosit material, are o rezistență ridicată și o rezistență bună la presiune. Diametrul și grosimea peretelui tubului de bază afectează, de asemenea, performanța transferului de căldură și rezistența la presiune a schimbătorului de căldură.
Principiul de lucru
Când un fluid fierbinte (cum ar fi uleiul la temperatură ridicată sau gazul la temperatură ridicată de la o unitate de compresor de aer) trece printr-o parte a schimbătorului de căldură cu tub cu aripioare (de obicei, interiorul tubului), căldura este condusă prin peretele tubului către aripioare. . Deoarece aripioarele au o suprafață mare, acestea sunt capabile să transfere rapid căldura fluidului rece (de exemplu, apă, aer etc.) de pe cealaltă parte. Fluidul rece absoarbe căldura și crește temperatura, permițând astfel recuperarea căldurii. De exemplu, într-un sistem tipic de recuperare a căldurii pentru o unitate de compresor de aer, aerul comprimat la temperatură înaltă trece prin tuburile cu aripioare și apa rece curge în afara tuburilor cu aripioare. Prin schimbul de căldură, temperatura apei reci crește și poate fi folosită și în alte scopuri precum încălzirea de proces sau apă caldă menajeră.
Factori care afectează eficiența schimbului de căldură
Parametrii aripioarelor: distanța aripioarelor, înălțimea, grosimea și alți parametri au un impact semnificativ asupra eficienței transferului de căldură. Distanța mai mică a aripioarelor poate crește aria de transfer de căldură pe unitate de volum, dar poate duce și la creșterea rezistenței fluidului. O înălțime adecvată a aripioarelor poate asigura o zonă suficientă de transfer de căldură evitând în același timp pierderile excesive de rezistență. De exemplu, la proiectarea unui schimbător de căldură cu aripioare și tuburi pentru recuperarea căldurii într-o unitate de compresor de aer, dacă distanța dintre aripioare este prea mică și fluxul de aer între aripioare este împiedicat, eficiența globală a transferului de căldură poate scădea din cauza unei reducerea debitului de aer, chiar dacă aria de transfer de căldură crește.
Debitul fluidului: Debitul fluidelor reci și calde este, de asemenea, un factor cheie. Debitul mai mare poate spori transferul de căldură convectiv al fluidului, dar va crește și rezistența fluidului și consumul de energie. Pentru schimbătorul de căldură cu tuburi cu aripioare din sistemul de recuperare a căldurii al unei unități de compresor de aer, debitul fluidului trebuie optimizat în funcție de situația actuală (de exemplu, sarcina termică, proprietățile fluidului etc.). De exemplu, atunci când se folosește apa ca fluid rece pentru recuperarea căldurii, creșterea adecvată a debitului de apă poate accelera absorbția căldurii, dar un debit prea mare va duce la un consum crescut de energie al pompei și la creșterea pierderii de presiune în conducte. sistem.
Conductibilitatea termică a materialului: Conductivitatea termică a aripioarelor și a tubului de bază afectează direct eficiența transferului de căldură. Materialele cu conductivitate termică ridicată (de exemplu, cuprul) pot conduce mai repede căldura din partea fluidului fierbinte către partea fluidului rece. Cu toate acestea, în practică, costul și rezistența la coroziune a materialului trebuie de asemenea luate în considerare. De exemplu, deși cuprul are o conductivitate termică mai mare decât oțelul, costul mai mic al oțelului și capacitatea sa de a îndeplini cerințele de transfer de căldură în anumite medii necorozive a condus la utilizarea unei combinații de tuburi de bază din tuburi de oțel și aripioare de aluminiu în unele sisteme de recuperare a căldurii unității compresoare.
Avantajele aplicației
Transfer de căldură foarte eficient: în comparație cu schimbătorul de căldură obișnuit cu tub ușor, schimbătorul de căldură cu aripioare poate recupera mai eficient căldura reziduală generată de unitățile compresoare de aer datorită adăugării de aripioare, ceea ce mărește foarte mult zona de transfer de căldură. De exemplu, în aceleași condiții de curgere a fluidului și de diferență de temperatură, capacitatea de schimb de căldură a schimbătorului de căldură cu tub cu aripioare poate fi de câteva ori mai mare decât a schimbătorului de căldură cu tub ușor.
Structură compactă: Schimbătorul de căldură cu tuburi cu aripioare are o structură relativ compactă, ceea ce permite o capacitate mare de transfer de căldură într-un spațiu limitat. Acest lucru este foarte favorabil pentru locurile cu spațiu limitat, cum ar fi încăperile cu compresoare de aer, și poate fi instalat cu ușurință lângă echipament pentru a reduce pierderile de căldură.
Adaptabilitate puternică: poate fi adaptată la schimbul de căldură al unei varietăți de fluide, fie că sunt gazoase sau lichide lichide calde și reci, poate fi schimbată în schimbătorul de căldură cu tuburi cu aripioare printr-un design rezonabil al schimbului de căldură. De exemplu, poate fi folosit pentru schimbul de căldură între aer comprimat și apă, precum și între ulei și aer la temperatură ridicată.
