Design und Konstruktion von Hochleistungswärmetauschern

Ein Wärmetauscher ist eine Ausrüstung, die Wärme zwischen zwei oder mehr Prozessströmen überträgt. Durch die Wahl des richtigen Designs können Energiekosten und Ausfallzeiten minimiert werden.

Es gibt verschiedene Arten von Wärmetauschern, darunter Parallelstrom, Gegenstrom und Kreuzstrom. Das beste Design hängt von der zukünftigen Skalierbarkeit und Wartungsfreundlichkeit ab.

Design

Die Auswahl des geeigneten Wärmetauscherdesigns beginnt mit dem Verständnis der Prozessanforderungen, wie z. B. der Menge an Wärmeabgabe und der erforderlichen Temperaturänderung zwischen den Flüssigkeiten. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind die Viskosität der beteiligten Flüssigkeiten, der Partikelgehalt und die chemische Zusammensetzung. Abhängig von der Art des Prozesses können Wärmetauscher Gas-zu-Gas, Gas-zu-Flüssigkeit, Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit oder zweiphasig sein.

Ein Rohrbündelwärmetauscher enthält eine Reihe von Rohren in einem versiegelten, zylindrischen Druckbehälter. Sie können aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Titan, Inconel oder anderen Materialien hergestellt sein. Die Rohre sind so konstruiert, dass sie Temperatur, Druck und thermischen Belastungen standhalten. Sie sind mit einem Abstandsbolzen in der Mitte positioniert, um ein Umgehen und Vermischen der Flüssigkeit zu verhindern. Die Breite und der Spalt des Rohrbodens sind für maximale Effizienz, einfachen Zugang und Sauberkeit optimiert.

Herstellung

Für Hochleistungswärmetauscher gibt es mehrere Herstellungsmöglichkeiten. Diejenigen, die für korrosive Anwendungen konzipiert sind, können faserverstärkte Rohre verwenden, um den rauen Betriebsbedingungen standzuhalten, die häufig bei chlorierten organischen Stoffen auftreten. Plattenwärmetauscher bestehen aus einer Reihe gewellter Legierungsplatten, die in einem Kohlenstoffstahlrahmen abgedichtet und zusammengepresst sind, um eine Reihe von Strömungskanälen zu erzeugen. Diese Strömungskanäle leiten die Flüssigkeitsströme und verhindern eine Flüssigkeitsvermischung.

Für den Bau von Rohr- und Rohrbündelwärmetauschern werden rostfreie Stähle und Nickellegierungen verwendet. Diese Einheiten sind ein Arbeitstier in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie. Sie halten den hohen Temperaturen stand, die zur Aufrechterhaltung der Produktion erforderlich sind.

Installation

Bei grünen anaeroben Vergärungsprozessen, bei denen aus Viehmist, Lebensmittelnebenprodukten und Fetten Biogas erzeugt wird, kann ein Spiralplattenwärmetauscher das krankheitserregerfreie Methan zum Transport und zur Lagerung in Rohrleitungen übertragen. Anschließend kann Biogas verbrannt werden, um Strom und Wärme zu erzeugen. Die verbleibenden pathogenfreien Biofeststoffe können entwässert und zur Bodenverbesserung als Dünger verwendet werden.

In Häusern recycelt ein Luft-Luft-Wärmetauscher verbrauchte Innenluft und erwärmt sie, um frische, erwärmte Luft hereinzubringen und überschüssigen Wasserdampf zu entfernen, der zur Fensterkondensation führen würde. Es trägt auch zur Gesundheit der Bewohner bei, indem es schädliche Chemikalien, Partikel, Radon und andere Schadstoffe herausfiltert.

Wartung

Die Wartung eines Wärmetauschers in gutem Zustand ist für einen reibungslosen Produktionsablauf von entscheidender Bedeutung. Übermäßige Verschmutzung kann zu verunreinigtem oder unbrauchbarem Produkt, Korrosion und Undichtigkeiten führen. Laut Ethanol Producer Magazine kann es sogar eine Brandgefahr darstellen.

Glücklicherweise gibt es viele Möglichkeiten, einen Wärmetauscher sauber zu halten. Die Probenahme ist eine effektive Möglichkeit, den Zustand eines Systems zu beurteilen. Es wird empfohlen, mehrere Flüssigkeitsproben aus dem gesamten System zu entnehmen. Diese Informationen sind für die Planung eines Wartungstages von entscheidender Bedeutung.

Bei Rohrbündelwärmetauschern ist es aus Gründen der Wartungsfreundlichkeit wichtig, ein Design mit einem Haubenkopf zu wählen. Dieser Kopftyp kann geflanscht oder geschweißt sein und verfügt in der Regel über abnehmbare Kanalabdeckungen zur einfachen Untersuchung. Die Länge der Rohre muss außerdem ausreichend sein, um ein einfaches Entfernen und Ersetzen zu ermöglichen.