Systém rekuperácie tepla pre jednotku vzduchového kompresora
Jednotky vzduchových kompresorov produkujú počas prevádzky veľké množstvo odpadového tepla a hlavným účelom systému spätného získavania tepla je recyklácia tohto odpadového tepla. To nielen zlepšuje mieru využitia energie a znižuje energetické náklady podniku, ale tiež znižuje tepelné znečistenie životného prostredia.
Systém rekuperácie tepla zahŕňa hlavne výmenník tepla (ako je rebrovaný rúrkový výmenník tepla), spojovacie potrubia, ventily, snímače teploty, ovládače a ďalšie komponenty. Medzi nimi je výmenník tepla hlavnou zložkou, ktorá sa používa na dosiahnutie prenosu tepla.
Rúrkový výmenník tepla
Štrukturálne charakteristiky
Rebrová časť: Kľúč k rebrovanému rúrkovému výmenníku tepla spočíva v konštrukcii rebier. Rebrá sú zvyčajne tenké kovové plechy (napr. hliník, meď atď.), ktoré sú tesne navinuté alebo privarené k vonkajšiemu povrchu základnej rúrky (zvyčajne oceľovej rúrky). Existujú rôzne tvary plutiev, ako sú ploché plutvy, vlnité plutvy a kolíkové plutvy. Napríklad ploché plutvy majú jednoduchú štruktúru a ľahko sa vyrábajú; vlnité rebrá môžu zvýšiť rušenie tekutín a zlepšiť účinnosť prenosu tepla.
Sekcia základnej rúrky: Základná rúrka je kanál pre vnútornú kvapalinu a jej materiál by mal byť vybraný podľa povahy pracovnej kvapaliny (napr. teplota, tlak, korozívnosť atď.). Oceľová rúra je bežnejšie používaný materiál, má vysokú pevnosť a dobrú odolnosť voči tlaku. Priemer a hrúbka steny základnej rúrky tiež ovplyvňujú výkon prenosu tepla a tlakovú odolnosť výmenníka tepla.
Pracovný princíp
Keď horúca tekutina (napríklad vysokoteplotný olej alebo vysokoteplotný plyn z jednotky vzduchového kompresora) prechádza jednou stranou rebrovaného rúrkového výmenníka tepla (zvyčajne vnútro rúrky), teplo sa vedie cez stenu rúrky do rebier. . Pretože rebrá majú veľký povrch, sú schopné rýchlo preniesť teplo do studenej tekutiny (napr. voda, vzduch atď.) na druhej strane. Studená kvapalina absorbuje teplo a zvyšuje teplotu, čím umožňuje spätné získavanie tepla. Napríklad v typickom systéme rekuperácie tepla pre jednotku vzduchového kompresora prechádza vysokoteplotný stlačený vzduch cez rebrované rúrky a studená voda prúdi mimo rebrované rúrky. Výmenou tepla stúpa teplota studenej vody a môže sa použiť na iné účely, ako je procesné vykurovanie alebo teplá úžitková voda.
Faktory ovplyvňujúce účinnosť výmeny tepla
Parametre rebier: Vzdialenosť rebier, výška, hrúbka a ďalšie parametre majú významný vplyv na účinnosť prenosu tepla. Menší rozstup rebier môže zväčšiť plochu prenosu tepla na jednotku objemu, ale môže tiež viesť k zvýšenému odporu voči tekutinám. Vhodná výška rebier môže zabezpečiť dostatočnú plochu prenosu tepla a zároveň zabrániť nadmerným stratám odporu. Napríklad pri navrhovaní rebrového výmenníka tepla na rekuperáciu tepla v jednotke vzduchového kompresora, ak je rozstup rebier príliš malý a prúdenie vzduchu medzi rebrami je obmedzené, celková účinnosť prenosu tepla sa môže znížiť v dôsledku zníženie rýchlosti prúdenia vzduchu, aj keď sa plocha prenosu tepla zväčší.
Rýchlosť prietoku tekutín: Rýchlosť prietoku studených a horúcich tekutín je tiež kľúčovým faktorom. Vyšší prietok môže zvýšiť konvekčný prenos tepla tekutiny, ale tiež zvýši odpor tekutiny a spotrebu energie. Pre rebrový rúrkový výmenník tepla v systéme rekuperácie tepla jednotky vzduchového kompresora je potrebné optimalizovať prietok tekutiny podľa aktuálnej situácie (napr. tepelné zaťaženie, vlastnosti tekutiny atď.). Napríklad pri použití vody ako studenej kvapaliny na rekuperáciu tepla môže vhodné zvýšenie prietoku vody urýchliť absorpciu tepla, ale príliš vysoký prietok povedie k zvýšeniu spotreby energie čerpadla a zvýšeniu tlakovej straty v potrubí. systém.
Tepelná vodivosť materiálu: Tepelná vodivosť rebier a základnej rúrky priamo ovplyvňuje účinnosť prenosu tepla. Materiály s vysokou tepelnou vodivosťou (napr. meď) môžu rýchlejšie viesť teplo zo strany horúcej tekutiny na stranu studenej. V praxi je však potrebné zvážiť aj cenu a odolnosť materiálu proti korózii. Napríklad, hoci má meď vyššiu tepelnú vodivosť ako oceľ, nižšie náklady na oceľ a jej schopnosť splniť požiadavky na prenos tepla v určitých nekorozívnych prostrediach viedli v niektorých prípadoch k použitiu kombinácie oceľových rúrok a hliníkových rebier. systémy rekuperácie tepla kompresorových jednotiek.
Výhody aplikácie
Vysoko účinný prenos tepla: V porovnaní s bežným výmenníkom tepla z ľahkých rúrok môže rebrový výmenník tepla efektívnejšie regenerovať odpadové teplo generované jednotkami vzduchového kompresora vďaka pridaniu rebier, čo výrazne zväčšuje plochu prenosu tepla. Napríklad pri rovnakých podmienkach prúdenia tekutiny a rozdielu teplôt môže byť kapacita výmeny tepla rebrového rúrkového výmenníka tepla niekoľkonásobne vyššia ako výmenníka tepla z ľahkých rúrok.
Kompaktná konštrukcia: Rúrkový výmenník tepla má relatívne kompaktnú štruktúru, ktorá umožňuje veľkú kapacitu prenosu tepla v obmedzenom priestore. To je veľmi výhodné pre miesta s obmedzeným priestorom, ako sú vzduchové kompresorové miestnosti, a možno ho jednoducho nainštalovať vedľa zariadenia, aby sa znížili tepelné straty.
Silná prispôsobivosť: dá sa prispôsobiť výmene tepla rôznych kvapalín, či už plynných alebo kvapalných, teplé a studené tekutiny sa môžu vymieňať v rebrovanom rúrkovom výmenníku tepla prostredníctvom rozumného návrhu výmeny tepla. Napríklad sa môže použiť na výmenu tepla medzi stlačeným vzduchom a vodou, ako aj medzi vysokoteplotným olejom a vzduchom.
