Yüksek sıcaklık ısı eşanjörleriKimya ve imalat da dahil olmak üzere birçok endüstride önemlidir. Özellikle, her zamankinden daha kritik hale gelen verimli enerji üretiminin geliştirilmesi açısından hayati önem taşıyorlar.
Yüksek-sıcaklıklı bir ısı eşanjörünün genellikle 500-1400 derece arasındaki sıcaklıkları idare eden ısı eşanjörlerini içerdiği kabul edilir. Bir kabuk ve borulu ısı eşanjörü, çeşitli sıcaklıklarla başa çıkacak şekilde tasarlanabilir, ancak özel malzemeler kullanıldığında bile, benzersiz hususların devreye girmesi gerekmeden bu sıcaklıklar nadiren 500 dereceyi aşar.
Yüksek sıcaklıklı kabuk ve borulu ısı eşanjörlerinin zorlukları
Yüksek sıcaklıklarda çalışan ısı eşanjörlerinin tasarlanması benzersiz zorlukları da beraberinde getirir.
Isı transferi
Radyasyon yoluyla ısı transferi, düşük sıcaklıklı ünitelerle karşılaştırıldığında yüksek sıcaklıklı kabuk ve borulu ısı değiştiricilerde daha belirgin bir role sahip olabilir. Bu, mühendislik hesaplamalarına ekstra karmaşıklık katar.
Isı değiştiricinin dış yüzeyinden çevreye ısı kaybı potansiyeli de daha fazladır. Bu, ünitenin tasarımının yanı sıra temeli ve diğer mahfazaların tasarımında da dikkate alınmalıdır.
Malzemeler
Tüm gövde borulu ısı değiştiricilerde olduğu gibi yüksek sıcaklıklı ısı değiştiricilerin de uygun malzemelerden yapılması gerekmektedir. Eklenen zorluk, çok daha az malzemenin artan sıcaklıklara dayanabilmesidir, özellikle de aşındırıcı malzemelerin işlenmesi gerekliliğiyle birleştiğinde. Bu, ilave maliyetler veya malzeme manipülasyonunda zorluklar gibi kısıtlamalara veya yeni zorluklara yol açabilir.
Spesifik yüksek sıcaklıklı kabuk ve borulu ısı eşanjörü için uygun malzeme ve kalınlığın seçilmesi, prosesin sıcaklık taleplerine dayanmaktadır. Malzemenin termal şok-taşıma kapasitesinin yanı sıra, ısı eşanjörünün kullanabileceği her türlü kire, tuza, sülfata, asitlere, alkaliye veya diğer malzemelere karşı korozyon direnci de önemli bir husustur.
Malzeme gerilim analizi, herhangi bir kabuk ve borulu ısı eşanjörü tasarımında esastır, ancak yüksek sıcaklık üniteleriyle ilişkili daha büyük riskler ve maliyetler nedeniyle daha da hayati hale gelir.
Hastelloy, özellikle kimyasal olarak agresif akışkanlar kullanıldığında, yüksek sıcaklıktaki kabuk ve borulu ısı eşanjörlerinde kullanılan bir malzeme örneğidir.
Hastelloy'a ek olarak, bunlarla sınırlı olmamak üzere aşağıdaki malzemeler kullanılır:
- İnkonel 617
- İnkonel 625
- 800H
- Haynes 230 ve 120
Yüksek sıcaklıklarda çalışırken soğutma sıvısı seçimi de ek bir zorluktur. Buhar, çok daha kalın kabuklar ve tüpler gerektiren aşırı basınçlar üretecektir; gazlar, sıvı metaller veya erimiş tuzlar gibi alternatif ortamların dikkate alınmasının nedeni budur.
Tasarım
Yüksek sıcaklıktaki ortamlarda sıcak gazların varlığı nedeniyle düşük ısı transfer katsayısı elde edilecektir. Daha düşük sıcaklıktaki bir tasarımda bu, ürünün kompakt boyutlarda daha verimli olmasına yardımcı olan kanatlı tüpler kullanılarak yapılabilir.
Bununla birlikte, yüksek sıcaklıktaki kabuk ve boru ünitelerinde, gaz akışı genellikle kirlenmeye yol açacak ve kanatçıklar arasındaki boşluğu dolduracak parçacıklar içerir. Bu, kanatçıkların standart tasarımlardan daha avantajlı olmamasına neden olacaktır. Ek olarak, gaz hızı genellikle kanatçıkların kayda değer bir fark yaratamayacağı kadar düşük olabilir.
Yüksek sıcaklık ısı değiştiricilerinde basınç kaybının düşük tutulması gerekmektedir. Bu, boru çaplarının ve aralıklarının genellikle daha büyük olması gerektiği anlamına gelir; bu da hâlâ uygun maliyetli fan veya üfleyici ekleme konusunda ek zorluklara yol açar-.
Düşük sıcaklıklı kabuk ve borulu ısı eşanjörlerinde kullanılan yaygın boru levha türleri, yüksek sıcaklık uygulamalarına her zaman uygun değildir. Örneğin, sızdırmazlık contası gerektiren yüzer boru levhaları çok yüksek sıcaklıklarda çalışmaz veya etkili bir şekilde çalışmaz.
Bununla birlikte, yüksek sıcaklıktaki kabuk ve borulu ısı eşanjörlerinde diferansiyel genleşmenin hesaba katılması hala hayati önem taşımaktadır. Mühendisler genellikle ürünün yüksek sıcaklıklarda etkili şekilde çalışmasını sağlamak için daha benzersiz çözümler bulmak zorunda kalıyor.
Yüksek sıcaklık kabuk ve borulu ısı değiştiricilerin uygulamaları
Yüksek sıcaklık kabuk ve borulu ısı değiştiricilerin çeşitli uygulamaları vardır. Yüksek sıcaklıktaki gazların üretilmesi veya işlenmesi gerektiğinde, yüksek sıcaklıkta bir ısı eşanjörü gerekli olacaktır.
Güç üretimi
Daha yüksek çalışma sıcaklıkları, enerji üretiminin verimliliğini artırmak için önemlidir; bu da yenilenebilir enerji üretiminin iyileştirilmesine ve dünyanın fosil yakıt güç kaynaklarına bağımlılığının azaltılmasına yardımcı olur.
Hidrojen, önde gelen bir enerji depolama ve yakıt biçimi olma potansiyeline sahiptir. Ancak şu anda büyük ölçekte uygulanabilir değil. Teknoloji bunun nasıl mümkün olabileceğini keşfetmeye devam ettikçe, yüksek sıcaklıktaki ısı eşanjörlerinin önemli bir rol oynayacağı açıktır.
Örneğin, uluslararası IV. Nesil projesi, fosil yakıt kullanmadan veya sera gazı yaymadan hidrojen üretebilen, çok yüksek sıcaklıkta gaz{0}}soğutmalı bir reaktör tasarımı belirledi. Bu uygulama için verimli bir yüksek sıcaklık ısı eşanjörü gerekli olacaktır.
Endüstriyel atık ısı geri kazanımı
Endüstriyel atık ısı geri kazanımı, ısı enerjisini kullanmak üzere endüstriyel ekipmandan çıkan sıcak gazları yakalar. Bu gazlardan bazıları son derece sıcak olabilir ve bunların etkili bir şekilde işlenmesi için uzman ısı eşanjörlerine ihtiyaç duyulur. Bu gazlar aşındırıcı olabilir.
Atık ısının geri kazanımı için kullanılan yüksek sıcaklıklı ısı eşanjörleri aynı zamanda yüksek sıcaklıktaki termal kirliliğin azaltılmasına da yardımcı olabilir. Atık ısı enerjisinin geri kazanılması ve yeniden kullanılması, endüstriyel süreçlerin çevre üzerindeki etkisini artırır.
Isı eşanjörünün spesifik özelliklerinin proses akışınıza uygun olup olmadığından emin değil misiniz? Bize ulaşın-profesyonel ekibimiz, ortam parametrelerinize, ısı transfer yükünüze ve kurulum alanınıza göre uygun spesifikasyonları önerecek ve benzer uygulama durumları sunacaktır.
E-posta:global@gneesteels.com