Hava Kompresörü Ünitesi İçin Isı Geri Kazanım Sistemi
Hava kompresörü üniteleri çalışma sırasında büyük miktarda atık ısı üretirler ve ısı geri kazanım sisteminin temel amacı bu atık ısının geri dönüştürülmesidir. Bu hem enerji kullanım oranını arttırıp işletmenin enerji maliyetini düşürmekle kalmıyor, hem de çevreye verilen ısı kirliliğini azaltıyor.
Isı geri kazanım sistemi esas olarak ısı eşanjörünü (kanatlı borulu ısı eşanjörü gibi), bağlantı borularını, vanaları, sıcaklık sensörlerini, kontrol cihazlarını ve diğer bileşenleri içerir. Bunların arasında ısı eşanjörü, ısı transferini sağlamak için kullanılan temel bileşendir.
Kanatlı borulu ısı değiştirici
Yapısal özellikler
Kanatçık bölümü: Kanatlı borulu ısı değiştiricinin anahtarı kanatçıkların tasarımında yatmaktadır. Kanatlar genellikle taban borunun (genellikle çelik boru) dış yüzeyine sıkıca sarılmış veya kaynaklanmış ince metal levhalardır (örneğin alüminyum, bakır vb.). Düz kanatçık, oluklu kanatçık ve pimli kanatçık gibi çeşitli kanatçık şekilleri vardır. Örneğin, düz kanatçıkların yapısı basit ve üretimi kolaydır; oluklu kanatçıklar sıvı rahatsızlığını artırabilir ve ısı transfer verimliliğini artırabilir.
Taban borusu bölümü: Taban borusu, iç akışkanın kanalıdır ve malzemesi, çalışma akışkanının doğasına (örn. sıcaklık, basınç, aşındırıcılık vb.) göre seçilmelidir. Çelik boru daha yaygın olarak kullanılan malzemedir, yüksek mukavemete ve iyi basınç direncine sahiptir. Taban borusunun çapı ve et kalınlığı aynı zamanda ısı değiştiricinin ısı transfer performansını ve basınç direncini de etkiler.
Çalışma Prensibi
Sıcak bir akışkan (yüksek sıcaklıktaki yağ veya bir hava kompresörü ünitesinden gelen yüksek sıcaklıktaki gaz gibi) kanatlı borulu ısı değiştiricinin bir tarafından (genellikle borunun içinden) geçtiğinde, ısı boru duvarından kanatlara iletilir. . Kanatçıklar geniş bir yüzey alanına sahip oldukları için ısıyı diğer taraftaki soğuk akışkana (örneğin su, hava vb.) hızlı bir şekilde aktarabilirler. Soğuk akışkan ısıyı emer ve sıcaklığı artar, böylece ısı geri kazanımı sağlanır. Örneğin, bir hava kompresörü ünitesi için tipik bir ısı geri kazanım sisteminde, yüksek sıcaklıktaki basınçlı hava kanatlı boruların içinden geçer ve soğuk su kanatlı boruların dışından akar. Isı değişimi yoluyla soğuk suyun sıcaklığı yükselir ve proses ısıtması veya kullanım sıcak suyu gibi başka amaçlar için kullanılabilir.
Isı değişim verimliliğini etkileyen faktörler
Kanat parametreleri: Kanat aralığı, yükseklik, kalınlık ve diğer parametreler ısı transfer verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Daha küçük kanat aralığı, birim hacim başına ısı transfer alanını artırabilir, ancak aynı zamanda sıvı direncinin artmasına da yol açabilir. Uygun bir kanat yüksekliği, aşırı direnç kayıplarını önlerken yeterli ısı transfer alanını sağlayabilir. Örneğin, bir hava kompresörü ünitesinde ısı geri kazanımı için kanatlı ve borulu bir ısı değiştirici tasarlarken, kanatçık aralığı çok küçükse ve kanatçıklar arasındaki hava akışı engellenirse, genel ısı transfer verimliliği, Isı transfer alanı artmasına rağmen hava akış hızının azalması.
Sıvı Akış Hızı: Soğuk ve sıcak sıvıların akış hızı da önemli bir faktördür. Daha yüksek akış hızı, akışkanın konvektif ısı transferini arttırabilir ancak aynı zamanda akışkanın direncini ve enerji tüketimini de arttıracaktır. Bir hava kompresörü ünitesinin ısı geri kazanım sistemindeki kanatlı borulu ısı eşanjörü için, akışkan akış hızının fiili duruma göre (örn. ısı yükü, akışkan özellikleri vb.) optimize edilmesi gerekmektedir. Örneğin, ısı geri kazanımı için soğuk akışkan olarak su kullanıldığında, suyun akış hızının uygun şekilde arttırılması, ısı emilimini hızlandırabilir ancak çok yüksek bir akış hızı, pompanın enerji tüketiminin artmasına ve borularda basınç kaybının artmasına neden olur. sistem.
Malzeme Isı İletkenliği: Kanatların ve taban borusunun ısı iletkenliği, ısı transferinin verimliliğini doğrudan etkiler. Isıl iletkenliği yüksek olan malzemeler (örneğin bakır), ısıyı sıcak akışkan tarafından soğuk akışkan tarafına daha hızlı iletebilir. Ancak pratikte malzemenin maliyeti ve korozyon direncinin de dikkate alınması gerekir. Örneğin, bakırın ısıl iletkenliği çelikten daha yüksek olmasına rağmen, çeliğin daha düşük maliyeti ve bazı aşındırıcı olmayan ortamlarda ısı transferi gereksinimlerini karşılayabilmesi, bazılarında çelik boru tabanlı borular ve alüminyum kanatçıkların bir kombinasyonunun kullanılmasına yol açmıştır. kompresör ünitesi ısı geri kazanım sistemleri.
Uygulama Avantajları
Yüksek verimli ısı transferi: Sıradan hafif borulu ısı değiştiriciyle karşılaştırıldığında kanatlı borulu ısı değiştirici, ısı transfer alanını büyük ölçüde artıran kanatçıkların eklenmesi nedeniyle hava kompresörü üniteleri tarafından üretilen atık ısıyı daha verimli bir şekilde geri kazanabilir. Örneğin, aynı akışkan akışı ve sıcaklık farkı koşulları altında, kanatlı borulu ısı değiştiricinin ısı değişim kapasitesi, hafif borulu ısı değiştiricinin ısı değişim kapasitesinin birkaç katı olabilir.
Kompakt yapı: Kanatlı borulu ısı eşanjörü, sınırlı bir alanda büyük bir ısı transfer kapasitesine olanak tanıyan nispeten kompakt bir yapıya sahiptir. Bu, hava kompresörü odaları gibi sınırlı alana sahip yerler için çok uygundur ve ısı kaybını azaltmak için ekipmanın yanına kolayca monte edilebilir.
Güçlü uyarlanabilirlik: Gaz veya sıvı sıcak ve soğuk akışkanlar olsun, çeşitli akışkanların ısı değişimine uyarlanabilir, makul ısı değişimi tasarımı yoluyla kanatlı borulu ısı değiştiricide değiştirilebilir. Örneğin, basınçlı hava ile su arasında ve ayrıca yüksek sıcaklıktaki yağ ile hava arasında ısı alışverişi için kullanılabilir.
