Niestandardowy wymiennik ciepła z rurką żebrową do wykorzystania ciepła odpadowego sprężarki powietrza

W wielu fabrykach sprężarka powietrza pracuje codziennie godzinami, spokojnie wykonując swoją pracę w kącie fabryki. Dostarcza sprężone powietrze do zaworów, narzędzi, linii pakujących i urządzeń produkcyjnych, ale jednocześnie wyrzuca zaskakującą ilość energii w postaci ciepła. Dlatego coraz większą uwagę zwraca się na odzysk ciepła ze sprężarek. Atlas Copco zauważa, że ​​ponad 90% energii elektrycznej wykorzystywanej przez sprężarkę jest przekształcane w ciepło sprężania, natomiast firma Kaeser twierdzi, że zasadniczo 100% energii elektrycznej trafiającej do przemysłowej sprężarki powietrza kończy się w postaci ciepła gdzieś w systemie, a bardzo duża część tego ciepła można odzyskać do użytecznych celów.

W tym przypadku bardzo praktycznym rozwiązaniem staje się wymiennik ciepła z rurami żebrowanymi. Pomysł jest prosty: zamiast pozwalać, aby ciepło sprężarki ulatniało się do atmosfery, system przenosi to ciepło do innego strumienia powietrza lub strumienia płynu, który można faktycznie wykorzystać w instalacji. Konstrukcja z rurką żebrowaną sprawdza się szczególnie dobrze, gdy jednym z mediów jest powietrze, ponieważ żebra zwiększają powierzchnię wymiany ciepła i pomagają efektywniej przenosić ciepło pomiędzy cieczą-po stronie rury a otaczającym powietrzem. W dokumentach Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych dotyczących-ogrzewania procesowego i pary wodnej wyraźnie wskazano, że wymienniki ciepła z rurami żebrowanymi są powszechnie stosowane do podgrzewania powietrza w zastosowaniach związanych z suszeniem i-ogrzewaniem pomieszczeń i właśnie dlatego tak naturalnie pasują do projektów odzyskiwania ciepła ze sprężarek.

W rzeczywistych zastosowaniach przemysłowych ciepło ze sprężarki powietrza można odzyskać na dwa popularne sposoby. Pierwszy polega na wychwytywaniu ciepłego powietrza wylotowego z-sprężarki chłodzonej powietrzem i kierowaniu go do innego obszaru, który potrzebuje ciepła. Kaeser opisuje to jako prostą metodę ogrzewania pomieszczeń, wykorzystującą kanały i elementy sterujące do przesyłania ogrzanego powietrza do warsztatów, magazynów lub pobliskich pomieszczeń. Druga metoda polega na odzyskaniu ciepła do obiegu wody lub-płynu procesowego, a następnie przepuszczeniu tego gorącego płynu przez wymiennik ciepła do innego użytecznego celu. Atlas Copco wyjaśnia, że ​​systemy sprężarek chłodzonych wodą-mogą odzyskiwać ciepło do obiegów ciepłej wody, a firma Kaeser zauważa, że ​​podgrzewanie cieczy ze sprężarek można wykorzystać do takich zastosowań, jak uzupełnianie wody w kotłach, podgrzewanie-płynów procesowych, procesy związane z żywnością i napojami oraz dostarczanie ciepłej wody.

Dla wielu zakładów wymiennik ciepła z rurami żebrowanymi jest atrakcyjny, ponieważ zamienia odzyskaną energię w coś bezpośrednio użytecznego: ogrzane powietrze. Na przykład fabryka może odzyskać ciepło z chłodnicy oleju sprężarki lub-pętli wody chłodzącej, przesłać ten gorący płyn przez wężownicę z rurką żebrowaną i użyć wentylatora do przedmuchu powietrza z otoczenia przez żebra. W rezultacie powstaje ciepłe powietrze, które w chłodniejszych miesiącach może być dostarczane do warsztatu, suszarni,-urządzenia do uzupełniania świeżego powietrza-lub do obszaru produkcyjnego. To sprawia, że ​​system mniej przypomina-dodatek zwiększający efektywność energetyczną-, a bardziej element działającego wyposażenia zakładu, który kompensuje inne zapotrzebowanie na ciepło każdego dnia pracy sprężarki. Wytyczne DOE dotyczące systemów sprężarek mówią, że ciepło odpadowe ze sprężarki można efektywnie wykorzystać do ogrzewania pomieszczeń i-podgrzewania wody technologicznej, często z atrakcyjnym zwrotem kosztów, ponieważ ciepło i tak jest już produkowane.

Tym, co sprawia, że ​​rurka żebrowana jest szczególnie odpowiednia, jest natura samego powietrza. Powietrze jest stosunkowo słabym środkiem przenoszenia ciepła-w porównaniu z wodą, więc same gołe lampy często nie wystarczą, jeśli potrzebujesz kompaktowej i skutecznej wężownicy. Dzięki dodaniu żeberek wymiennik zyskuje znacznie większą powierzchnię styku po stronie powietrza, co poprawia wydajność bez nadmiernego zwiększania rozmiaru urządzenia. Właśnie dlatego wężownice z rurkami żebrowanymi są tak powszechnie stosowane w nagrzewnicach powietrza, nagrzewnicach kanałowych,-jednostkach powietrza uzupełniającego i urządzeniach suszących. W sprężarkowym systemie odzyskiwania ciepła ta sama zasada pomaga przekształcić-tanio ciepło odpadowe w stabilny i użyteczny strumień ciepłego powietrza procesowego.

Dobry projekt odzysku ciepła ze sprężarki to nie tylko kwestia samego wymiennika ciepła. Cały system musi być odpowiednio dobrany. Firma Kaeser podkreśla znaczenie dopasowania termicznego pomiędzy ciepłem dostępnym ze sprężarki a ciepłem faktycznie potrzebnym w procesie. Ten punkt ma większe znaczenie, niż wielu ludzi zdaje sobie sprawę. Jeśli sprężarka pracuje tylko z przerwami, ale zapotrzebowanie na ciepło jest ciągłe, odzyskane ciepło może samo w sobie nie wystarczyć. Jeśli dostępna temperatura wody jest zbyt niska, powietrze opuszczające wężownicę z rurką żebrowaną może nie być wystarczająco ciepłe dla danego zastosowania. Jeśli wężownica zostanie wybrana jedynie na podstawie domysłów, efektem może być duży spadek ciśnienia, słaby przepływ powietrza lub niezadowalająca temperatura na wylocie. Dobrze-zaprojektowany system musi równoważyć godziny pracy sprężarki, dostępne ciepło, temperaturę płynu, przepływ powietrza i docelowe warunki-wyłączenia powietrza.

Kolejnym powodem, dla którego warto zwrócić uwagę na te systemy, jest skala oszczędności. Atlas Copco twierdzi, że można odzyskać do 94% ciepła sprężania, a Kaeser twierdzi, że aż do 96% ciepła można wykorzystać w odpowiednich warunkach. Nie są to obietnice dla każdej instalacji, ale pokazują, dlaczego odzysk ciepła ze sprężarek jest często jednym z bardziej praktycznych projektów energetycznych w fabryce. Zamiast spalać nowe paliwo lub dodawać grzejniki elektryczne do każdego zadania grzewczego, instalacja może ponownie wykorzystać ciepło, za które już zapłaciła, poprzez zużycie energii przez sprężarkę.

Z punktu widzenia-operatora instalacji jest to naprawdę najmocniejszy argument przemawiający za wymiennikiem ciepła z rurami żebrowanymi w tego typu systemach. Nie jest to sprzęt rewelacyjny. Zwykle nie znajduje się w centrum uwagi. Pomaga jednak zmienić sprężarkę z zwykłego odbiorcy energii w częściowe źródło energii. Może obniżyć koszty ogrzewania, poprawić ogólną wydajność systemu i lepiej wykorzystać sprzęt, który już działa na co dzień. W wielu przypadkach najinteligentniejsze ogrzewanie w fabryce nie jest wcale nowym ogrzewaniem. To ciepło, które już tam było, czekając na odzyskanie i odpowiednie wykorzystanie.