Wymienniki ciepła są powszechnie używane do chłodzenia elektrycznego, a nawet podstawowe projekty mogą znacznie pomóc w obniżeniu kosztów ogólnych związanych z chłodzeniem elektrycznym. Jednak projekty wymienników ciepła znacznie ewoluowały na przestrzeni lat, aby sprostać bardziej zaawansowanym wymaganiom chłodzenia elektrycznego, co sprawia, że wybór właściwego jest trudniejszy niż kiedykolwiek. Przewiń w dół, aby zobaczyć najnowsze projekty i ich zastosowania.
Spis treści
Analiza rynku wymienników ciepła
Czym są wymienniki ciepła
Na co zwrócić uwagę przy wyborze wymiennika ciepła
Podsumowanie
Analiza rynku wymienników ciepła
Wartość światowego rynku wymienników ciepła oszacowano na kwotę17.58 miliardów dolarów w 2022 r. i przewiduje się, że w latach 5.1–2023 będzie rósł ze średnioroczną stopą wzrostu CAGR na poziomie 2030%. Oczekuje się, że rosnące zapotrzebowanie na ulepszone zarządzanie temperaturą w różnych sektorach, takich jak żywność, ropa i gaz, petrochemia, produkcja energii i chłodnictwo, zwiększy wzrost w prognozowanym okresie.
Ponadto postęp technologiczny ma na celu ulepszenie ciepło trwałość, koszt, efektywność energetyczna i kompaktowość wymienników będą napędzać sprzedaż w nadchodzących latach. USA stały się wiodącym rynkiem w 2022 r. dzięki industrializacji i szybkim inwestycjom w odnawialne źródła energii. Inne znaczące rynki energetyczne to Japonia, Chiny, Indie i Rosja.
Czym są wymienniki ciepła?
Wymienniki ciepła to urządzenia, które przenoszą energię cieplną z jednej cieczy do drugiej, aby kontrolować temperaturę substancji. Wymienniki ciepła zazwyczaj oddzielają dwa strumienie cieczy, jeden zimny i jeden gorący, za pomocą płyty przewodzącej ciepło, przenosząc energię cieplną z jednego strumienia do drugiego. Typowe wymienniki ciepła obejmują kotły, piece, lodówki, klimatyzatory i chłodnice samochodowe.
Ciepło wymienniki są powszechnie klasyfikowane do trzech typów na podstawie ich konstrukcji: platerowane, płaszczowo-rurowe i ACHE. Te trzy typy różnią się znacznie pod względem konstrukcji, złożoności i zastosowań.
Wymienniki ciepła płytowe lub płytowe
W tych płytach zastosowano płyty metalowe ciepło wymienniki działają jak bariera przewodząca ciepło pomiędzy płynami. Zimne i gorące płyny krążą pomiędzy płytami, podczas gdy stałe łopatki zwane przegrodami kierują przewodnikiem doboru wymiennika ciepła pomiędzy nimi. Ze względu na większą powierzchnię płyty są bardziej wydajne niż wymienniki rurowe. Jednak uszczelnianie dużych uszczelek pomiędzy tymi płytami jest trudne, co ogranicza te urządzenia do produkcji na małą skalę i zastosowań o niskiej lepkości z minimalnymi lub umiarkowanymi wymaganiami dotyczącymi ciśnienia roboczego i temperatury, zwykle poniżej 150 °C.
Zalety
Uważa się, że płytowe wymienniki ciepła są pięć razy bardziej wydajne niż konstrukcje rurowo-płaszczowe, ponieważ mogą odzyskiwać więcej ciepła. Zajmują również mniej miejsca na podłodze, mają dłuższą żywotność i wymagają niewielkiej konserwacji. Płyty można również łatwo sprawdzić lub wyczyścić. Ponadto płytowe wymienniki ciepła mają niskie koszty eksploatacji dzięki możliwości osiągnięcia wysokiego transferu ciepła przez małą powierzchnię. Główny koszt wiąże się z wymianą uszczelek i, okazjonalnie, płyt.
Wymienniki płytowe są doskonałym wyborem, ponieważ wykorzystują podejście bliskiej temperatury, w którym zimny płyn jest podgrzewany do temperatury zbliżonej do temperatury wchodzącego gorącego płynu, co pozwala na większą regenerację i odzysk ciepła. Są również dobrym wyborem w obszarach o ograniczonej przestrzeni.
Dodatkową zaletą tego produktu jest jego modułowość: można go łatwo zmontować i zdemontować na miejscu, gdyż waży zaledwie 6% tego, co jednostki rurowo-płaszczowe.
Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła
W wymiennikach ciepła rurowo-płaszczowych szereg prostokątnych lub okrągłych rur jest zamknięty w większej, cylindrycznej obudowie. Płyn, który ma zostać ogrzany lub schłodzony, przepływa przez te rury, podczas gdy wtórny (przenoszący ciepło) płyn przepływa nad nimi wewnątrz powłoki. Przepływ ten jest kierowany przez przegrody, które również podtrzymują wiązki rur.
Ten typ wymiennik jest dość popularny, stanowiąc 60% wszystkich wymienników ciepła. Mogą być stosowane zarówno w środowiskach o niskim, jak i wysokim ciśnieniu i temperaturze, ale ich solidna konstrukcja sprawia, że najlepiej nadają się do zastosowań wysokociśnieniowych. Mają również wysoki stosunek masy do objętości w przypadku wymiany ciepła. Typy płaszczowo-rurowe są powszechnie stosowane w generatorach pary, elektrowniach oraz w zastosowaniach chłodzenia oleju i płynu hydraulicznego w silnikach.
Zalety
Ze względu na duże odstępy między powłoką a rurami, konstrukcja ta doskonale nadaje się do płynów zawierających cząstki stałe. Mogą one również obsługiwać wyższe ciśnienie ciepło transferuje lepiej niż inne modele, ponieważ posiada duży zbiornik ciśnieniowy z wiązkami rur wewnątrz.
Ponadto, w konstrukcjach rurowo-płaszczowych, płyny rzadziej zanieczyszczają urządzenia. Zanieczyszczenie odnosi się do gromadzenia się osadów z płynów, które przepływają podczas wymiany ciepła. Ponadto, podczas przetwarzania cieczy o dużym zanieczyszczeniu, do rury można dodać przegrody, aby zwiększyć turbulencje i zmniejszyć prawdopodobieństwo przywierania cząstek do wnętrza rur.
Wymienniki ciepła chłodzone powietrzem (ACHE)
Wymienniki ciepła chłodzone powietrzem, znane również jako wentylatory żebrowe, wykorzystują powietrze do bezpośredniego odrzucania ciepła ze strumienia płynu. Wentylatory wypychają powietrze nad powierzchnię wiązek rur lub płyt, które zawierają płyn przetwarzający. Są świetną alternatywą dla standardowych wymienników ciepła rurowo-płaszczowych chłodzonych wodą, szczególnie gdy brakuje wody.
Ten typ wymiennika ciepła jest używany w wielu zastosowaniach. Są łatwe w obsłudze i konserwacji, ponieważ powietrze nie powoduje korozji ani nie zanieczyszcza płynu. Ponadto kwestie środowiskowe są również uważane za mniej istotne w przypadku wymienników ciepła chłodzonych powietrzem.
Zalety
Uważa się, że ACHE są bardziej wydajne niż systemy rurowo-płaszczowe projektyPonieważ mają zamknięty obieg, stwarzają niewielkie ryzyko skażenia płynem. Ponadto nie wymagają użycia wody, zapobiegając niedoborom wody i eliminując potrzebę zakład uzdatniania wodyPonadto nie wymagają częstej konserwacji i czyszczenia.
Na co zwrócić uwagę przy wyborze wymiennika ciepła
Pierwszym krokiem jest dogłębna analiza projektu i zastosowań wymiennika ciepła z różnych perspektyw. Obejmuje to zbadanie jego układu elektrycznego, właściwości zarządzania termicznego, projektu i innych aspektów. Ponadto system powinien mieć odpowiedni rozmiar, aby pasował do dostępnej przestrzeni i zapewniał optymalną wydajność chłodzenia. Wyniki tej analizy pomogą w określeniu najlepszego typu wymiennika ciepła do danego zastosowania.
Chłodzenie otoczenia
Wybierając wymienniki ciepła, warto poznać zalety chłodzenia otoczenia: proces utrzymywania temperatury wewnętrznej obudowy elektrycznej tuż powyżej temperatury otoczenia zewnętrznego. W wielu przypadkach chłodzenie otoczenia spełnia wymagania chłodzenia systemu.
Chłodzenie można osiągnąć, stosując przyjazne dla środowiska metody, takie jak pochłanianie i przenoszenie zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego za pomocą płynów chłodzących. ciepłoPonadto przejście z tradycyjnych metod, takich jak jednostki sprężania powietrza, na naturalne chłodzenie otoczenia może skutkować bardziej energooszczędnymi i wymagającymi niewielkiej konserwacji operacjami.
Zarządzania temperaturą
Jak opisano powyżej, bardziej usprawniony system chłodzenia ma wiele zalet, w tym niższe koszty operacyjne. Przedsiębiorstwa powinny jednak rozważyć inne obszary, w których zarządzanie termiczne może zostać usprawnione, a także czy odpowiedni ciepło wymiennik może to umożliwić.
Na przykład wiele z nich korzysta z wewnętrznych procesów oczyszczania ścieków, które wymagają stałego wykorzystania ciepła. Jeśli to możliwe, wymienniki ciepła można zaprojektować tak, aby ponownie wykorzystywać odpadowe ciepło elektryczne do innych zastosowań, takich jak oczyszczanie ścieków.
Zastosowania
Wymienniki płaszczowo-rurowe są stosowane w różnych procesach przemysłowych, w tym w wytwarzaniu pary, rafinacji i chłodzeniu ropy naftowej oraz chłodzeniu przemysłowym. Z drugiej strony, płytowe wymienniki ciepła są powszechnie stosowane w piecach i zakładach przetwórstwa chemicznego.
Wymienniki ciepła chłodzone powietrzem są powszechnie stosowane w przemyśle naftowym i gazowym, zakładach petrochemicznych i rafineriach w warunkach wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury, a także w środowiskach, w których występują agresywne ciecze.
Podsumowanie
Wymienniki ciepła są szeroko stosowane w różnych branżach do przenoszenia ciepła z jednego medium do drugiego. Zrozumienie zalet każdej konstrukcji wymiennika ciepła umożliwia osobom dokonywanie lepszych wyborów, jeśli chodzi o wybór właściwego dla nich, zwiększając produktywność i precyzję. Odwiedź Cooig.com aby zobaczyć wszystkie najnowsze innowacje.
