Vlastný výmenník tepla s rebrovanými rúrkami na využitie odpadového tepla vzduchového kompresora
V mnohých továrňach vzduchový kompresor beží niekoľko hodín každý deň a potichu vykonáva svoju prácu v rohu závodu. Dodáva stlačený vzduch pre ventily, nástroje, baliace linky, výrobné zariadenia, ale aj prekvapivo odvádza energiu vo forme tepla. Preto sa rekuperácii tepla kompresora začala venovať väčšia pozornosť. Atlas Copco poznamenáva, že viac ako 90 % elektrickej energie spotrebovanej kompresorom sa premieňa na kompresné teplo, zatiaľ čo Kaeser uvádza, že v podstate 100 % elektrickej energie, ktorá ide do priemyselného vzduchového kompresora, skončí ako teplo niekde v systéme, pričom veľmi veľký podiel tohto tepla možno využiť na užitočné účely.
Tu sa rebrovaný rúrkový výmenník tepla stáva veľmi praktickým riešením. Myšlienka je jednoduchá: namiesto toho, aby sa teplo kompresora vytratilo do atmosféry, systém prenesie toto teplo do iného prúdu vzduchu alebo tekutiny, ktorý sa môže skutočne použiť v závode. Konštrukcia rebrovanej rúrky funguje obzvlášť dobre, keď je vzduch jedným z médií, pretože rebrá zväčšujú povrch prenosu tepla a pomáhajú efektívnejšie prenášať teplo medzi tekutinou na strane rúrky-a okolitým vzduchom. Referencie amerického ministerstva energetiky o parnom a procesnom-vykurovaní konkrétne uvádzajú, že rebrové rúrkové výmenníky tepla sa bežne používajú na ohrev vzduchu v aplikáciách sušenia a vykurovania-priestorov, čo je presne dôvod, prečo tak prirodzene zapadajú do projektov rekuperácie tepla kompresora.
V skutočnom priemyselnom využití možno teplo zo vzduchového kompresora získavať dvoma bežnými spôsobmi. Prvým je zachytiť teplý odpadový vzduch zo vzduchom-chladeného kompresora a nasmerovať ho do inej oblasti, ktorá potrebuje teplo. Kaeser to opisuje ako priamu metódu vykurovania priestorov, pričom sa pomocou potrubia a ovládacích prvkov posiela ohriaty vzduch do dielní, skladov alebo blízkych miestností. Druhým spôsobom je spätné získavanie tepla do vodného alebo procesného-tekutinového okruhu a následne prechod horúcej tekutiny cez výmenník tepla na iný užitočný účel. Atlas Copco vysvetľuje, že vodou-chladené kompresorové systémy môžu rekuperovať teplo do okruhov horúcej vody, a Kaeser poznamenáva, že kvapalinový ohrev z kompresorov možno použiť na aplikácie, ako je doplňovanie vody do kotla, ohrev procesnej-kvapaliny, procesy prípravy jedla a nápojov a zásobovanie teplou vodou.
Pre mnohé zariadenia je rebrový výmenník tepla atraktívny, pretože premieňa získanú energiu na niečo, čo je okamžite užitočné: ohriaty vzduch. Továreň môže napríklad rekuperovať teplo z chladiča oleja kompresora alebo zo slučky chladiacej-vody, poslať túto horúcu tekutinu cez rebrovanú rúrkovú cievku a použiť ventilátor na fúkanie okolitého vzduchu cez rebrá. Výsledkom je teplý vzduch, ktorý možno počas chladnejších mesiacov privádzať do dielne, sušiarne, jednotky na úpravu čerstvého-vzduchu-alebo do výrobnej oblasti. Vďaka tomu systém pôsobí menej ako energetická-dodatok na zvýšenie účinnosti-a viac ako súčasť pracovného zariadenia, ktoré kompenzuje iné požiadavky na vykurovanie každý deň, keď je kompresor v prevádzke. Usmernenie DOE o kompresorových systémoch hovorí, že odpadové teplo kompresora možno efektívne využiť na vykurovanie miestností a proces{9}}ohrievanie vody, často s atraktívnou návratnosťou, pretože teplo sa už aj tak vyrába.
To, čo robí štýl rebrovanej rúrky obzvlášť vhodným, je povaha samotného vzduchu. Vzduch je v porovnaní s vodou relatívne slabé médium na prenos tepla-, takže ak chcete kompaktnú a efektívnu cievku, samotné holé trubice často nestačia. Pridaním rebier výmenník získa oveľa väčšiu kontaktnú plochu na strane vzduchu, čo zlepšuje výkon bez toho, aby bola jednotka príliš veľká. To je dôvod, prečo sa rebrované rúrkové špirály tak široko používajú v ohrievačoch vzduchu, ohrievačoch potrubí, -jednotkách na úpravu vzduchu a sušiacich zariadeniach. V kompresorovom systéme rekuperácie tepla tento istý princíp pomáha premieňať-nákladné odpadové teplo na stabilný a využiteľný prúd teplého procesného vzduchu.
Dobrá konštrukcia rekuperácie tepla kompresora nie je len o samotnom výmenníku tepla. Celý systém musí byť správne zladený. Kaeser zdôrazňuje dôležitosť tepelnej zhody medzi teplom dostupným z kompresora a teplom, ktoré proces skutočne potrebuje. Na tomto bode záleží viac, ako si mnohí ľudia uvedomujú. Ak kompresor beží len prerušovane, ale požiadavka na vykurovanie je nepretržitá, rekuperované teplo nemusí samo o sebe stačiť. Ak je dostupná teplota vody príliš nízka, vzduch opúšťajúci rebrovaný hadový had nemusí byť dostatočne teplý pre danú aplikáciu. A ak je cievka vybraná len odhadom, výsledkom môže byť veľký pokles tlaku, slabé prúdenie vzduchu alebo sklamanie výstupnej teploty. Dobre{7}}navrhnutý systém musí vyvážiť prevádzkové hodiny kompresora, dostupné teplo, teplotu kvapaliny, prietok vzduchu a cieľové podmienky-vypnutia vzduchu.
Ďalším dôvodom, prečo si tieto systémy zaslúžia pozornosť, je rozsah úspor. Atlas Copco hovorí, že až 94 % kompresného tepla je možné získať späť a Kaeser hovorí, že až 96 % tepla môže byť využitých za správnych podmienok. Nie sú to prísľuby pre každú inštaláciu, ale ukazujú, prečo je rekuperácia tepla z kompresorov často jedným z praktickejších energetických projektov v továrni. Namiesto spaľovania nového paliva alebo pridávania elektrických ohrievačov pri každom vykurovacom výkone môže závod opätovne použiť teplo, za ktoré už raz zaplatil prostredníctvom spotreby energie kompresora.
Z pohľadu prevádzkovateľa závodu- je to skutočne najsilnejší argument pre rebrový rúrkový výmenník tepla v tomto type systému. Nie je to očarujúce zariadenie. Zvyčajne sa nedostane do centra pozornosti. Pomáha však premeniť kompresor z čistého spotrebiča energie na čiastočný zdroj energie. Môže znížiť náklady na vykurovanie, zlepšiť celkovú účinnosť systému a lepšie využiť zariadenia, ktoré už bežia každý deň. V mnohých prípadoch to najinteligentnejšie teplo v továrni vôbec nie je nové teplo. Je to teplo, ktoré tu už bolo a čakalo na opätovné získanie a správne využitie.
