نحوه اندازه گیری یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز برای بازیابی حرارت گاز دودکش صنعتی

گازهای دودکش صنعتی اغلب مقدار زیادی گرمای قابل بازیافت را حمل می کنند، به ویژه در کوره ها، بویلرها، کوره ها، سیستم های خشک کردن، فرآیندهای شیمیایی و عملیات نفت و گاز. یک اندازه مناسب مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز می تواند این گرمای تلف شده را از گاز خروجی داغ به جریان گاز سردتر بدون اختلاط دو رسانه منتقل کند. اندازه صحیح فقط مربوط به محاسبه مساحت انتقال حرارت نیست. همچنین به بررسی ترکیب گاز دودکش، سرعت جریان، خوردگی نقطه شبنم، تمایل رسوب، افت فشار، استحکام مواد، انبساط حرارتی و محدودیت‌های نصب نیاز دارد.

خوراکی های کلیدی

●  الف مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز باید بر اساس نرخ جریان واقعی، دما، افت فشار، ترکیب گاز و هدف بازیابی حرارت اندازه‌گیری شود.

●  وظیفه حرارتی، LMTD، ضریب انتقال حرارت کلی، و سطح انتقال حرارت مورد نیاز مقادیر اندازه هسته هستند.

●  رسوب گاز دودکش، رسوب خاکستر، خوردگی نقطه شبنم و تنش در دمای بالا باید در مرحله طراحی گنجانده شود.

●  جریان مخالف و ساختارهای چند گذری بهینه شده می توانند کارایی بازیابی گرما را در تجهیزات فشرده بهبود بخشند.

●  یک دستگاه سفارشی مورد نیاز است. مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز برای شرایط گاز دودکش با دمای بالا، خورنده، گرد و غبار یا حجم زیاد، معمولاً

 

مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز چیست؟

اصل کار پایه

الف مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز با صفحات فلزی جوش داده شده ساخته شده است که کانال های گاز مستطیل شکل باریکی را تشکیل می دهند. گاز گرم و گاز سرد از طریق کانال های جداگانه جریان می یابد و گرما از طریق دیواره صفحه از جریان گرمتر به جریان سردتر عبور می کند. دو جریان گاز ایزوله باقی می مانند، این مهم زمانی است که گاز خروجی حاوی گرد و غبار، بو، اجزای خورنده یا محصولات جانبی احتراق باشد.

تفاوت با مبدل های حرارتی گاز معمولی

یک مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز معمولاً ساختار فشرده‌تری نسبت به بسیاری از مبدل‌های حرارتی معمولی پوسته و لوله ارائه می‌دهد. کانال‌های جریان صفحه‌ای آن، سطح بالایی را در یک حجم محدود تجهیزات فراهم می‌کنند که تراکم بازیابی گرما را بهبود می‌بخشد. ساختار جوش داده شده همچنین از برنامه هایی پشتیبانی می کند که در آن کنترل نشت و یکپارچگی سازه حیاتی است.

چرا طراحی پلاتولی برای بازیابی حرارت گاز دودکش مناسب است؟

مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز برای بازیابی حرارت گاز دودکش مناسب است زیرا اگزوز صنعتی اغلب دارای حجم جریان بالا و دمای متوسط ​​تا بالا است. آرایش صفحه را می توان در مسیرهای جریان مختلف سفارشی کرد تا با مجرای سایت، سرعت گاز و محدودیت های افت فشار مطابقت داشته باشد. این انعطاف‌پذیری به مبدل اجازه می‌دهد تا برای خروجی‌های دیگ بخار، اگزوز کوره، اگزوز خشک‌کن، گازهای شیمیایی و جریان‌های فرآیند نفت یا گاز سازگار شود.

داده های کلیدی مورد نیاز قبل از اندازه

نرخ جریان گاز دودکش

اولین ورودی اندازه برای یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز، نرخ جریان واقعی یا نرمال شده گاز دودکش است. نرخ جریان ظرفیت حرارتی موجود را تعیین می کند و به شدت بر اندازه کانال، سرعت گاز، افت فشار و کل منطقه انتقال حرارت تأثیر می گذارد. برای سیستم های صنعتی، جریان باید در شرایط عملیاتی معمولی، حداقل و حداکثر تایید شود و نه تنها در یک نقطه طراحی.

دمای ورودی و خروجی

داده های دما هدف بازیابی حرارت مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز را مشخص می کند . دمای ورودی و خروجی گاز داغ نشان می دهد که چه مقدار گرما را می توان حذف کرد، در حالی که دمای ورودی و خروجی گاز سرد نشان می دهد که چقدر می توان به پیش گرمایش مفید دست یافت. دمای خروجی مورد نظر باید واقع بینانه باشد، زیرا خنک شدن بیش از حد ممکن است باعث تراکم یا خوردگی نقطه شبنم اسیدی شود.

ترکیب گاز و نقطه شبنم

ترکیب گاز هنگام اندازه‌گیری ضروری است . مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز برای سرویس گاز دودکش اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن، کلریدها، فلوریدها، رطوبت و بخارات اسیدی بر خطر خوردگی و انتخاب مواد تأثیر می گذارند. نقطه شبنم باید به دقت ارزیابی شود زیرا دمای پایین دیواره می تواند باعث ایجاد میعانات تهاجمی بر روی سطح انتقال حرارت شود.

افت فشار مجاز

افت فشار یک مرز طراحی کلیدی برای هر مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز است . سطح انتقال حرارت بزرگتر می تواند بازیابی گرما را افزایش دهد، اما کانال های باریک و سرعت بالای گاز ممکن است مصرف برق فن را افزایش دهد. طراحی نهایی باید بازده بازیابی گرما را با مقاومت عملیاتی قابل قبول متعادل کند.

 

مراحل اندازه گیری پایه برای مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز

مرحله 1: محاسبه Heat Duty

وظیفه حرارتی یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز را می توان با معادله Q = m × Cp × ΔT تخمین زد. در این معادله Q بار حرارتی، m سرعت جریان جرمی، Cp ظرفیت گرمایی ویژه و ΔT تغییر دمای گاز است. از آنجایی که جریان گاز صنعتی اغلب بر حسب Nm³/h داده می شود، تبدیل به جریان جرمی معمولاً قبل از محاسبه نهایی مورد نیاز است.

مرحله 2: تفاوت دما را تعیین کنید

اختلاف دمای موثر نیروی محرکه انتقال حرارت را در داخل مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز کنترل می کند . مهندسان اغلب از اختلاف دمای میانگین لگاریتم یا LMTD استفاده می کنند، زیرا دمای گاز به طور مداوم از طریق مبدل تغییر می کند. جریان مخالف یا جریان چند گذری بهینه شده می تواند اختلاف دمای متوسط ​​قوی تری نسبت به جریان موازی ساده حفظ کند.

مرحله 3: ضریب انتقال حرارت کلی را تخمین بزنید

ضریب انتقال حرارت کلی یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز به سرعت گاز، ضخامت صفحه، هدایت مواد، وضعیت سطح، میزان رسوب و آرایش جریان بستگی دارد. در بسیاری از موارد صنعتی گاز به گاز، بسته به محیط عملیاتی، ضریب عملی ممکن است در محدوده 30-40 W/(m²·℃) باشد. گاز کثیف، غبارآلود یا کم سرعت معمولاً به ضریب محافظه‌کارانه‌تری برای جلوگیری از کوچک‌تر شدن نیاز دارد.

مرحله 4: محاسبه منطقه انتقال حرارت مورد نیاز

منطقه انتقال حرارت یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز را می توان از طریق A = Q / U × LMTD تخمین زد که واحدها به درستی چیده شوند. وظیفه حرارتی بزرگتر، ضریب انتقال حرارت کمتر یا اختلاف دما کمتر، سطح مورد نیاز را افزایش می دهد. انتخاب منطقه نهایی باید شامل حاشیه رسوب، محدودیت های تولید، توزیع جریان و تغییرات عملیاتی آینده باشد.

 

عوامل طراحی برای کاربردهای گاز دودکش صنعتی

رسوب گیری و رسوب خاکستر

مورد مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز استفاده در سرویس گاز دودکش باید خاکستر، گرد و غبار، دوده و ذرات چسبنده را در نظر بگیرد. رسوب گیری مقاومت حرارتی روی سطح صفحه ایجاد می کند و عملکرد واقعی انتقال حرارت را در طول زمان کاهش می دهد. اگر فاصله کانال یا سرعت گاز نامناسب باشد، رسوب ممکن است باعث افزایش افت فشار و عملکرد ناپایدار شود.

خوردگی نقطه شبنم

خوردگی نقطه شبنم یکی از جدی ترین خطرات برای مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز است که اگزوز صنعتی را مدیریت می کند. هنگامی که دمای دیواره فلزی به زیر نقطه شبنم اسیدی می‌رسد، میعانات اسیدی می‌توانند تشکیل شده و به سطح انتقال حرارت حمله کنند. دمای خروجی، مواد صفحه و مسیر جریان باید انتخاب شوند تا مبدل در حاشیه خوردگی ایمن قرار گیرد.

انبساط حرارتی و تنش در دمای بالا

گاز دودکش با دمای بالا باعث ایجاد انبساط حرارتی در داخل مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز می شود . اگر سازه خیلی سفت و سخت باشد، سیکل های گرمایش و سرمایش مکرر ممکن است باعث خستگی، تغییر شکل یا تنش جوش شود. طراحی ساختاری الاستیک و کمک هزینه انبساط مناسب برای عملیات پایدار طولانی مدت مهم هستند.

پیشگیری از نشت

یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز باید جریان گاز سرد و گرم را در طول کار مداوم از هم جدا نگه دارد. نشت ممکن است کیفیت بازیافت گرما را کاهش دهد، طرف گاز تمیز را آلوده کند یا مشکلات ایمنی را در شرایط فرآیند خاص ایجاد کند. بنابراین جوش کامل، آزمایش فشار و طراحی ساختاری مناسب برای عملکرد قابل اعتماد آب بندی ضروری است.

ترتیب جریان و انتخاب سازه

ترتیب جریان متقابل

یک مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز ، گاز داغ و گاز سرد را در جهت مخالف می فرستد. این چیدمان معمولاً اختلاف دمای متوسط ​​بالاتر و راندمان بازیابی گرما را بهتر ارائه می دهد. اغلب زمانی ترجیح داده می شود که فرآیند به حداکثر بازیابی انرژی در یک ردپای فشرده نیاز داشته باشد.

ترتیب جریان متقاطع

یک مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز به دو جریان گاز اجازه می دهد تا در عرض یکدیگر در یک زاویه حرکت کنند. این ترتیب می تواند اتصال کانال را ساده کند و مکان هایی را با فضای نصب محدود مناسب کند. ممکن است زمانی انتخاب شود که انعطاف پذیری چیدمان مهمتر از دستیابی به بالاترین رویکرد دمایی ممکن باشد.

سازه های پلاتولی چند پاس

یک چند پاس مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز می‌تواند از طرح‌بندی کانال‌های نوع U، نوع W، نوع S، نوع I، نوع L یا دیگر طرح‌بندی کانال‌های سفارشی استفاده کند. طراحی چند گذری می تواند توزیع گاز را بهبود بخشد، زمان ماندگاری موثر را افزایش دهد و با جهت کانال های موجود مطابقت داشته باشد. بهترین ساختار به وظیفه گرمایی، افت فشار، اندازه تجهیزات، دسترسی تعمیر و نگهداری و شرایط نصب میدان بستگی دارد.

 

اشتباهات رایج در اندازه گیری مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز

نادیده گرفتن ترکیب گاز

تعیین اندازه مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز فقط بر اساس سرعت جریان و دما خطرناک است. ترکیب گاز بر خوردگی، رسوب، نقطه شبنم، سازگاری مواد و عمر مفید تأثیر می گذارد. بدون داده‌های ترکیب، مبدل ممکن است به وظیفه گرمای محاسبه‌شده دست یابد اما در عملکرد واقعی پیش از موعد از کار بیفتد.

بزرگ کردن بدون کنترل افت فشار

یک بزرگ مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز همیشه راه حل بهتری نیست. سطح بیش از حد می تواند هزینه تجهیزات، سختی نصب و وزن سازه را افزایش دهد. سرعت کم گاز نیز ممکن است نشست گرد و غبار را تشویق کند که به تدریج بازده حرارتی را کاهش می دهد.

تنظیم دمای خروجی خیلی پایین

کاهش بیش از حد دمای گاز دودکش خروجی می تواند به مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز آسیب برساند . دمای پایین خروجی ممکن است دمای دیواره فلزی را زیر نقطه شبنم کاهش دهد و تراکم اسیدی ایجاد کند. یک طراحی ایمن اغلب دمای اگزوز را بالاتر از آستانه خوردگی نگه می‌دارد به جای اینکه حداکثر بازیابی نظری را دنبال کند.

استفاده از تجهیزات استاندارد برای گازهای دودکش پیچیده

شرایط پیچیده گاز دودکش اغلب به یک سفارشی نیاز دارد مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز . دمای بالا، گاز خورنده، بارگیری گرد و غبار زیاد و جریان حجم زیاد همیشه با طراحی استاندارد قابل کنترل نیستند. اندازه سفارشی اجازه می دهد تا ناحیه انتقال حرارت، فاصله کانال، مواد، ساختار و افت فشار با فرآیند واقعی مطابقت داده شود.

 

زمان استفاده از مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز سفارشی

گاز دودکش با دمای بالا

یک مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز سفارشی توصیه می شود. هنگامی که دمای گاز دودکش بسیار بالا است، سرویس در دمای بالا به استحکام مواد مناسب، طراحی انبساط حرارتی، عایق و کیفیت جوش نیاز دارد. محدوده دمای عملیاتی باید همراه با ترکیب گاز ارزیابی شود زیرا خطر خوردگی می تواند در دماهای بالا افزایش یابد.

حجم جریان گاز بزرگ

کاربردهای گاز دودکش با حجم زیاد اغلب به یک مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز سفارشی شده نیاز دارند تا یک واحد استاندارد کوچک. جریان بزرگ به توزیع دقیق کانال نیاز دارد تا از سرعت ناهموار، گرمای بیش از حد موضعی و افت فشار بالا جلوگیری شود. هنگامی که جریان گاز دودکش به حجم های صنعتی می رسد ممکن است از سازه های مدولار یا بزرگ شده استفاده شود.

گاز خورنده یا گرد و غبار

یک فرآیند خورنده یا گرد و غبار نیاز به یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز با مواد مناسب و طراحی کانال جریان دارد. گاز مملو از گرد و غبار به فاصله کانال کافی، سرعت کنترل شده و توجه به تعمیر و نگهداری نیاز دارد. گاز خورنده نیاز به ارزیابی نقطه شبنم و انتخاب مواد بر اساس شیمی واقعی گاز دارد.

 

چک لیست عملی اندازه گیری قبل از نقل قول

پارامترهای فرآیند

قبل از انتخاب یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز ، پارامترهای فرآیند کامل باید آماده شوند. اینها شامل جریان گاز داغ، جریان گاز سرد، دمای ورودی، دمای خروجی هدف، فشار عملیاتی و محدودیت های افت فشار است. از دست رفتن داده‌های فرآیند اغلب منجر به تجدید نظرهای مکرر و اندازه‌گیری نادرست تجهیزات می‌شود.

پارامترهای کیفیت گاز

داده های کیفیت گاز به اندازه داده های حرارتی برای مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز مهم است . رطوبت، گوگرد، کلر، غلظت گرد و غبار، خواص خاکستر و ترکیبات خورنده بر انتخاب مواد و چیدمان ساختاری تأثیر می‌گذارند. اگر مواد متراکم شونده یا چسبنده وجود داشته باشد، طرح باید شامل ملاحظات اضافی رسوب زدایی و تمیز کردن باشد.

شرایط سایت و نصب

مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز باید با محل نصب واقعی مناسب باشد، نه تنها با محاسبات حرارتی. جهت مجرا، شکل فلنج، فضای نگهداری، پشتیبانی تجهیزات، شرایط بالابر و الزامات عایق، همگی بر طراحی نهایی تأثیر می گذارند. رابط های گرد یا مربع ممکن است با توجه به سیستم گاز دودکش موجود انتخاب شوند.

 

نتیجه گیری

تعیین اندازه مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز برای بازیابی حرارت گاز دودکش صنعتی به بیش از یک محاسبه ساده ناحیه انتقال حرارت نیاز دارد. سرعت جریان، وظیفه حرارتی، LMTD، ضریب انتقال حرارت، ضریب رسوب، افت فشار، ترکیب گاز، خوردگی نقطه شبنم، انتخاب مواد و طرح ساختاری باید با هم در نظر گرفته شوند. شرکت تجهیزات تبادل حرارتی نانجینگ پراندتل، با مسئولیت محدود، برای پروژه‌های سخت شامل دمای بالا، حجم گاز زیاد، اجزای خورنده یا اگزوز پر از گرد و غبار، می‌تواند راه‌حل‌های مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز را بر اساس شرایط عملیاتی واقعی و اهداف بازیابی حرارت ارائه دهد.

 

سوالات متداول

برای اندازه گیری یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز چه اطلاعاتی لازم است؟

یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز به نرخ جریان گاز سرد و گرم، دمای ورودی، دمای خروجی هدف، فشار کاری و محدودیت‌های افت فشار نیاز دارد. ترکیب گاز، میزان رطوبت، غلظت گرد و غبار و اطلاعات نقطه شبنم نیز برای طراحی ایمن ضروری هستند. اطلاعات نصب مانند جهت مجرا، اندازه فلنج و فضای موجود باید قبل از انتخاب نهایی تایید شود.

مساحت انتقال حرارت چگونه محاسبه می شود؟

مساحت انتقال حرارت یک مبدل حرارتی پلاتولی گاز به گاز معمولاً از وظیفه حرارتی، ضریب انتقال حرارت کلی و LMTD تخمین زده می شود. معادله ساده شده A = Q / U × LMTD است زمانی که همه واحدها سازگار باشند. اندازه نهایی باید شامل میزان رسوب، تأیید افت فشار، محدودیت مواد و اصلاح توزیع جریان باشد.

آیا مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز می تواند گاز دودکش با دمای بالا را مدیریت کند؟

یک مبدل حرارتی پلاتولار گاز به گاز که به درستی طراحی شده باشد ، می تواند گاز دودکش با دمای بالا را زمانی که از مواد و ساختارهای مناسب استفاده می شود، تحمل کند. سرویس در دمای بالا مستلزم توجه به انبساط حرارتی، استحکام جوش، عایق و پایداری طولانی مدت فلز است. دمای مجاز نهایی به ترکیب گاز، پتانسیل خوردگی و مواد تبادل حرارتی انتخاب شده بستگی دارد.