Високотемпературни топлообменнициса важни в много индустрии, включително химическата и производствената. Трябва да се отбележи, че те са жизненоважни за развитието на ефективно производство на енергия, което става все по-критично от всякога.
Обикновено се счита, че високотемпературният топлообменник включва топлообменници, които поддържат температури между 500-1400 градуса. Кожухотръбният топлообменник може да бъде проектиран да се справя с диапазон от температури, но дори когато се използват специализирани материали, те рядко надвишават 500 градуса, преди да се наложат уникални съображения.
Предизвикателствата при високотемпературните кожухотръбни топлообменници
Проектирането на топлообменници, които работят при високи температури, носи уникален набор от предизвикателства.
Пренос на топлина
Преносът на топлина чрез радиация може да има по-важна роля при високотемпературните кожухотръбни топлообменници в сравнение с по-нискотемпературните агрегати. Това добавя допълнителна сложност към инженерните изчисления.
Освен това има по-голям потенциал за загуба на топлина в околната среда от външната повърхност на топлообменника. Това трябва да се вземе предвид в дизайна на самия модул, както и в основата му и всеки друг корпус.
Материали
Както при всички кожухотръбни топлообменници, високотемпературните топлообменници трябва да бъдат направени от подходящи материали. Допълнителното предизвикателство е, че много по-малко материали могат да се справят с повишените температури, особено ако се комбинират с изискването за работа с корозивни материали. Това може да доведе до ограничения или нови предизвикателства, като допълнителни разходи или трудности при манипулиране на материали.
Изборът на подходящ материал и дебелина за конкретния високотемпературен кожухотръбен топлообменник се основава на температурните изисквания на процеса. Способностите на материала да издържат на термични удари-също са от съществено значение, както и устойчивостта му на корозия срещу всякакви замърсявания, соли, сулфати, киселини, основи или други материали, с които топлообменникът ще се справи.
Анализът на напрежението на материала е от съществено значение при всеки дизайн на кожухотръбен топлообменник, но с по-големи рискове и разходи, свързани с високотемпературни модули, той става още по-важен.
Hastelloy е един пример за материал, който се използва във високотемпературни кожухови и тръбни топлообменници, особено когато се използват химически агресивни течности.
В допълнение към Hastelloy се използват следните материали, но не само:
- Инконел 617
- Инконел 625
- 800H
- Хейнс 230 и 120
Изборът на охлаждаща течност също е допълнително предизвикателство при работа с по-високи температури. Парата ще създаде екстремни налягания, изискващи много по-дебели черупки и тръби; това е причината, поради която трябва да се обмислят алтернативни среди като газове, течни метали или разтопени соли.
Дизайн
В среда с висока температура, поради наличието на горещи газове, ще се постигне нисък коефициент на топлопреминаване. При дизайн с по-ниска температура това може да се направи с помощта на оребрени тръби, които помагат на продукта да бъде по-ефективен при компактни размери.
Въпреки това, при високотемпературни кожуто-тръбни агрегати газовият поток обикновено съдържа частици, които биха довели до замърсяване и запълване на пространството между ребрата. Това не би направило самите перки по-изгодни от стандартните дизайни. В допълнение, скоростта на газа често може да бъде твърде ниска, за да могат перките да направят забележима разлика.
Спадът на налягането във високотемпературните топлообменници трябва да се поддържа нисък. Това означава, че диаметрите и стъпките на тръбите често трябва да бъдат по-големи, което води до допълнителни предизвикателства при добавянето на вентилатори или вентилатори, които все още са ценово-ефективни.
Обичайните видове тръбни листове, използвани в кожухотръбни и тръбни топлообменници с по-ниска температура, не винаги са подходящи за приложения с висока температура. Например, плаващите тръбни листове, които изискват уплътняващо уплътнение, не работят или не работят ефективно при много високи температури.
Въпреки това, все още е жизненоважно диференциалното разширение да се отчита при високотемпературни кожухотръбни топлообменници. Инженерите често трябва да намерят по-уникални решения, за да осигурят ефективна работа на продукта при високи температури.
Приложения на високотемпературни кожухотръбни топлообменници
Високотемпературните кожухотръбни топлообменници имат редица приложения. Когато трябва да се произвеждат или обработват газове с висока температура, ще е необходим топлообменник с висока температура.
Производство на електроенергия
По-високите работни температури са важни за подобряване на ефективността на производството на електроенергия, което от своя страна спомага за подобряване на производството на енергия от възобновяеми източници и намаляване на световната зависимост от източници на енергия от изкопаеми горива.
Водородът има потенциала да бъде водеща форма за съхранение на енергия и гориво. В момента обаче не е жизнеспособен в голям мащаб. Тъй като технологията продължава да изследва как това може да стане възможно, е ясно, че високотемпературните топлообменници вероятно ще играят ключова роля.
Например международният проект Generation IV идентифицира конструкция на реактор с много висока температура-охлаждане, способен да произвежда водород без използване на изкопаеми горива или емитиране на парникови газове. За това приложение би бил от съществено значение ефективен високотемпературен топлообменник.
Възстановяване на промишлена отпадна топлина
Оползотворяването на промишлена отпадна топлина улавя горещи газове, когато излизат от промишленото оборудване, за да използват топлинната енергия. Някои от тези газове могат да бъдат изключително горещи и се нуждаят от специализирани топлообменници, за да се справят ефективно с тях. Тези газове могат да бъдат корозивни.
Високотемпературните топлообменници, използвани за оползотворяване на отпадната топлина, също биха могли да помогнат за намаляване на високотемпературното топлинно замърсяване. Възстановяването и повторното използване на отпадната топлинна енергия подобрява въздействието на промишлените процеси върху околната среда.
Не сте сигурни дали специфичните спецификации на топлообменника отговарят на вашия процес? Свържете се с нас-нашият професионален екип ще препоръча подходящи спецификации въз основа на вашите средни параметри, натоварване на топлообмен и пространство за инсталиране и ще предостави подобни случаи на приложение.
Имейл:global@gneesteels.com