Kaasun ja kaasun platulaarisen lämmönvaihtimen mitoitus teollisuuden savukaasujen lämmön talteenottoon

Teollisuuden savukaasut kuljettavat usein paljon talteen otettavaa lämpöä, erityisesti uuneissa, kattiloissa, uuneissa, kuivausjärjestelmissä, kemiallisissa prosesseissa sekä öljy- ja kaasutoiminnoissa. Oikean kokoinen kaasusta kaasuksi levylämmönvaihdin voi siirtää tämän hukkalämmön kuumasta pakokaasusta kylmempään kaasuvirtaan sekoittamatta kahta väliainetta. Oikea mitoitus ei tarkoita vain lämmönsiirtoalueen laskemista; se edellyttää myös savukaasujen koostumuksen, virtausnopeuden, kastepistekorroosion, likaantumisalttiuden, painehäviön, materiaalin lujuuden, lämpölaajenemisen ja asennusrajoitusten tarkistamista.

Key Takeaways

●  A kaasusta kaasuun levylämmönvaihdin tulee mitoittaa todellisen virtausnopeuden, lämpötilan, painehäviön, kaasun koostumuksen ja lämmöntalteenottotavoitteen mukaan.

●  Lämpöteho, LMTD, kokonaislämmönsiirtokerroin ja tarvittava lämmönsiirtopinta-ala ovat sydämen mitoitusarvot.

●  Suunnitteluvaiheessa on huomioitava savukaasun likaantuminen, tuhkakerrostuminen, kastepistekorroosio ja korkean lämpötilan rasitus.

●  Vastavirtaus ja optimoidut monipäästörakenteet voivat parantaa lämmön talteenoton tehokkuutta kompakteissa laitteissa.

●  Räätälöity kaasusta kaasuksi levylämmönvaihdin vaaditaan usein korkeissa lämpötiloissa, syövyttävissä, pölyisissä tai suurissa savukaasumäärissä.

 

Mikä on kaasusta kaasuun platulaarinen lämmönvaihdin?

Perustoimintaperiaate

A kaasusta kaasuksi levylämmönvaihdin on rakennettu hitsatuilla metallilevyillä, jotka muodostavat kapeita suorakaiteen muotoisia kaasukanavia. Kuuma kaasu ja kylmä kaasu virtaavat erillisten kanavien kautta ja lämpö kulkee levyseinän läpi kuumemmasta virrasta kylmempään virtaan. Kaksi kaasuvirtaa pysyvät erillään, mikä on tärkeää, kun pakokaasu sisältää pölyä, hajua, syövyttäviä komponentteja tai palamisen sivutuotteita.

Ero tavanomaisiin kaasulämmönvaihtimiin

Kaasu -kaasu-levylämmönvaihdin tarjoaa yleensä kompaktimman rakenteen kuin monet perinteiset vaippa-putki-kaasulämmönvaihtimet. Sen levytyyppiset virtauskanavat tarjoavat suuren pinta-alan rajoitetussa laitetilavuudessa, mikä parantaa lämmön talteenoton tiheyttä. Hitsattu rakenne tukee myös sovelluksia, joissa vuotojen hallinta ja rakenteen eheys ovat kriittisiä.

Miksi Platular Design sopii savukaasujen lämmön talteenottoon

Kaasu -kaasu-levylämmönvaihdin soveltuu savukaasujen lämmön talteenottoon, koska teollisuuden pakokaasujen virtausmäärä on usein suuri ja lämpötila kohtalainen tai korkea. Levyjärjestely voidaan räätälöidä erilaisiin virtausreitteihin vastaamaan työmaan kanavistoa, kaasun nopeutta ja paineenpudotuksen rajoja. Tämän joustavuuden ansiosta vaihdin voidaan sovittaa kattilan poistoon, uunin poistoon, kuivauksen poistoon, kemiallisiin poistokaasuihin sekä öljy- tai kaasuprosessivirtoihin.

Keskeiset tiedot vaaditaan ennen koon määrittämistä

Savukaasun virtausnopeus

Ensimmäinen mitoitussyöttö kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen on todellinen tai normalisoitu savukaasun virtausnopeus. Virtausnopeus määrittää käytettävissä olevan lämpökapasiteetin ja vaikuttaa voimakkaasti kanavan kokoon, kaasun nopeuteen, painehäviöön ja lämmönsiirtopinta-alaan. Teollisissa järjestelmissä virtaus tulee vahvistaa normaaleissa, minimi- ja maksimikäyttöolosuhteissa eikä vain yhdessä suunnittelupisteessä.

Tulo- ja ulostulolämpötilat

Lämpötilatiedot määrittelevät kaasusta kaasuun levylämmönvaihtimen lämmöntalteenoton tavoitteen . Kuuman kaasun tulo- ja ulostulolämpötilat osoittavat, kuinka paljon lämpöä voidaan poistaa, kun taas kylmän kaasun tulo- ja ulostulolämpötilat osoittavat, kuinka paljon hyödyllistä esilämmitystä voidaan saavuttaa. Lähtölämpötilan on oltava realistinen, koska liiallinen jäähdytys voi aiheuttaa kondensaatiota tai happokastepistekorroosiota.

Kaasun koostumus ja kastepiste

Kaasun koostumus on olennainen mitoitettaessa kaasusta kaasuun levymäistä lämmönvaihdinta savukaasuhuoltoa varten. Rikin oksidit, typen oksidit, kloridit, fluoridit, kosteus ja happamat höyryt vaikuttavat korroosioriskiin ja materiaalien valintaan. Kastepiste on arvioitava huolellisesti, koska alhainen seinämän lämpötila voi aiheuttaa aggressiivisen lauhteen muodostumisen lämmönsiirtopinnalle.

Sallittu paineen lasku

Painehäviö on keskeinen suunnitteluraja jokaiselle kaasu-kaasulevylämmönvaihtimelle . Suurempi lämmönsiirtopinta voi lisätä lämmön talteenottoa, mutta kapeat kanavat ja suuri kaasun nopeus voivat lisätä puhaltimen tehonkulutusta. Lopullisen suunnittelun tulee tasapainottaa lämmön talteenoton hyötysuhde hyväksyttävän käyttövastuksen kanssa.

 

Perusmitoitusvaiheet kaasusta kaasuun platulaariselle lämmönvaihtimelle

Vaihe 1: Laske lämpöteho

lämpöteho Kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen voidaan arvioida yhtälöllä Q = m × Cp × ΔT. Tässä yhtälössä Q on lämpökuorma, m on massavirtaus, Cp on ominaislämpökapasiteetti ja ΔT on kaasun lämpötilan muutos. Koska teollisuuskaasun virtaus annetaan usein Nm³/h, vaaditaan yleensä muuntaminen massavirtaukseksi ennen lopullista laskentaa.

Vaihe 2: Määritä lämpötilaero

Tehokas lämpötilaero säätelee lämmönsiirron käyttövoimaa kaasu-kaasulevylämmönvaihtimen sisällä . Insinöörit käyttävät usein keskimääräistä lämpötilaeroa tai LMTD:tä, koska kaasun lämpötilat muuttuvat jatkuvasti vaihtimen läpi. Vastavirtaus tai optimoitu monivirtaus voi ylläpitää voimakkaampaa keskimääräistä lämpötilaeroa kuin yksinkertainen rinnakkaisvirtaus.

Vaihe 3: Arvioi kokonaislämmönsiirtokerroin

kokonaislämmönsiirtokerroin Kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen riippuu kaasun nopeudesta, levyn paksuudesta, materiaalin johtavuudesta, pinnan kunnosta, likaantumissuojasta ja virtausjärjestelystä. Useissa kaasusta kaasuksi teollisuustapauksissa käytännön kerroin voi olla 30–40 W/(m²·℃) käyttöympäristöstä riippuen. Likainen, pölyinen tai hitaalla nopeudella kulkeva kaasu vaatii yleensä konservatiivisemman kertoimen alimittauksen välttämiseksi.

Vaihe 4: Laske tarvittava lämmönsiirtoala

-ala Kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen lämmönsiirtopinta voidaan arvioida kaavalla A = Q / U × LMTD, kun yksiköt on järjestetty oikein. Suurempi lämpöteho, pienempi lämmönsiirtokerroin tai pienempi lämpötilaero lisää tarvittavaa pinta-alaa. Lopullisen alueen valinnan tulee sisältää likaantumismarginaali, valmistusrajoitukset, virtauksen jakautuminen ja tuleva toimintavaihtelu.

 

Teollisuuden savukaasusovellusten suunnittelutekijät

Likaantuminen ja tuhkan laskeuma

hiukkaset . Savukaasupalveluissa käytettävässä kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimessa on otettava huomioon tuhka, pöly, noki ja tahmeat Likaantuminen luo lämpövastuksen levyn pinnalle ja heikentää todellista lämmönsiirtokykyä ajan myötä. Jos kanavaväli tai kaasun nopeus ei ole sopiva, likaantuminen voi myös lisätä painehäviötä ja aiheuttaa epävakaata toimintaa.

Kastepistekorroosio

Kastepistekorroosio on yksi vakavimmista riskeistä teollisuuspakokaasuja käsittelevälle kaasu-kaasulevylämmönvaihtimelle . Kun metalliseinän lämpötila laskee alle happaman kastepisteen, voi muodostua hapanta kondensaattia, joka hyökkää lämmönsiirtopintaan. Poistolämpötila, levymateriaali ja virtausreitti on valittava niin, että vaihdin pysyy turvallisen korroosiomarginaalin sisällä.

Lämpölaajeneminen ja korkean lämpötilan stressi

Korkean lämpötilan savukaasut aiheuttavat lämpölaajenemista kaasu -kaasulevylämmönvaihtimessa . Jos rakenne on liian jäykkä, toistuvat lämmitys- ja jäähdytysjaksot voivat aiheuttaa väsymistä, muodonmuutoksia tai hitsausjännitystä. Elastinen rakennesuunnittelu ja oikea laajenemisvara ovat tärkeitä pitkän aikavälin vakaan toiminnan kannalta.

Vuodon ehkäisy

Kaasu -kaasu-levylämmönvaihtimen on pidettävä kuuma ja kylmä kaasuvirta erillään jatkuvan käytön aikana. Vuoto voi heikentää lämmön talteenoton laatua, saastuttaa puhtaan kaasupuolen tai aiheuttaa turvallisuusongelmia erityisissä prosessiolosuhteissa. Täydellinen hitsaus, painetestaus ja asianmukainen rakennesuunnittelu ovat siksi olennaisia ​​luotettavan tiivistyksen kannalta.

Virtauksen järjestely ja rakenteen valinta

Vastavirtajärjestely

Vastavirtaus kaasusta kaasuun levylämmönvaihdin lähettää kuumaa ja kylmää kaasua vastakkaisiin suuntiin. Tämä järjestely tuottaa yleensä suuremman keskilämpötilaeron ja paremman lämmön talteenoton tehokkuuden. Se on usein parempi, kun prosessi vaatii maksimaalista energian talteenottoa pienellä jalanjäljellä.

Ristivirtausjärjestely

Ristivirtaus kaasu-kaasu levylämmönvaihdin mahdollistaa kahden kaasuvirran liikkumisen toistensa poikki kulmassa. Tämä järjestely voi yksinkertaistaa kanavaliitäntää ja sovittaa kohteisiin, joissa asennustila on rajoitettu. Se voidaan valita, kun asettelun joustavuus on tärkeämpää kuin korkeimman mahdollisen lämpötilan saavuttaminen.

Multi-Pas Platulaariset rakenteet

Monivaiheisessa kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimessa voidaan käyttää U-tyyppiä, W-tyyppiä, S-tyyppiä, I-tyyppiä, L-tyyppiä tai muita mukautettuja kanavaasetteluja. Monikulkuinen suunnittelu voi parantaa kaasun jakelua, pidentää tehokasta viipymisaikaa ja sovittaa olemassa olevia kanavasuuntia. Paras rakenne riippuu lämpökäytöstä, painehäviöstä, laitteiden koosta, huoltomahdollisuuksista ja kenttäasennusolosuhteista.

 

Yleisiä virheitä mitoitettaessa kaasusta kaasuksi platulaarinen lämmönvaihdin

Kaasun koostumuksen huomioiminen

mitoitus Kaasulämmönvaihtimen vain virtausnopeuden ja lämpötilan perusteella on riskialtista. Kaasun koostumus vaikuttaa korroosioon, likaantumiseen, kastepisteeseen, materiaalien yhteensopivuuteen ja käyttöikään. Ilman koostumustietoja vaihdin voi saavuttaa lasketun lämpömäärän, mutta epäonnistua ennenaikaisesti todellisessa käytössä.

Ylimitoitus ilman painehäviön hallintaa

Ylisuuri kaasu-kaasu-levylämmönvaihdin ei ole aina parempi ratkaisu. Liiallinen pinta-ala voi lisätä laitteiden kustannuksia, asennusvaikeuksia ja rakenteellista painoa. Matala kaasun nopeus voi myös edistää pölyn laskeutumista, mikä vähentää vähitellen lämpötehokkuutta.

Ulostulolämpötilan asettaminen liian alhaiseksi

Lämpötilan savukaasujen lämpötilan liian aggressiivinen alentaminen voi vaurioittaa kaasu-kaasu-levylämmönvaihdinta . Matala ulostulolämpötila voi laskea metalliseinän lämpötilaa kastepisteen alapuolelle ja aiheuttaa hapanta kondensaatiota. Turvallinen rakenne pitää pakokaasun lämpötilan usein korroosiokynnyksen yläpuolella sen sijaan, että pyrittäisiin maksimaaliseen teoreettiseen palautumiseen.

Monimutkaisten savukaasujen vakiovarusteiden käyttö

Monimutkaiset savukaasuolosuhteet vaativat usein räätälöidyn kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen . Korkeaa lämpötilaa, syövyttävää kaasua, suurta pölykuormitusta ja suurta tilavuusvirtaa ei aina voida käsitellä vakiomallilla. Mukautetun mitoituksen avulla lämmönsiirtoalue, kanavavälit, materiaali, rakenne ja painehäviö voidaan sovittaa todelliseen prosessiin.

 

Milloin käyttää räätälöityä kaasusta kaasuun platulaarista lämmönvaihdinta?

Korkean lämpötilan savukaasu

Räätälöity kaasu-kaasu levylämmönvaihdin on suositeltavaa, kun savukaasujen lämpötila on erittäin korkea. Korkean lämpötilan huolto vaatii kunnollista materiaalin lujuutta, lämpölaajenemissuunnittelua, eristystä ja hitsin laatua. Käyttölämpötila-alue on arvioitava yhdessä kaasun koostumuksen kanssa, koska korroosioriski voi kasvaa korkeissa lämpötiloissa.

Suuri kaasuvirtaustilavuus

Suuret savukaasusovellukset tarvitsevat usein räätälöidyn kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen pienen vakioyksikön sijaan. Suuri virtaus vaatii huolellista kanavajakoa, jotta vältetään epätasainen nopeus, paikallinen ylikuumeneminen ja suuri painehäviö. Modulaarisia tai suurennettuja rakenteita voidaan käyttää, kun savukaasuvirta saavuttaa teollisen mittakaavan tilavuuksia.

Syövyttävä tai pölyinen kaasu

Syövyttävä tai pölyinen prosessi vaatii kaasusta kaasuun levymäisen lämmönvaihtimen , jolla on sopiva materiaali ja virtauskanava. Pölyä sisältävä kaasu tarvitsee riittävän kanavavälin, hallitun nopeuden ja huollon. Syövyttävä kaasu vaatii kastepisteen arvioinnin ja materiaalin valinnan todellisen kaasukemian perusteella.

 

Käytännön koon tarkistuslista ennen tarjousta

Prosessin parametrit

Ennen kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen valitsemista on valmisteltava täydelliset prosessiparametrit. Näitä ovat kuuman kaasun virtaus, kylmän kaasun virtaus, tulolämpötilat, tavoitelähtölämpötilat, käyttöpaineet ja painehäviön rajat. Puuttuvat prosessitiedot johtavat usein toistuviin versioihin ja epätarkkoihin laitteiden mitoituksiin.

Kaasun laatuparametrit

Kaasun laatutiedot ovat yhtä tärkeitä kuin lämpötiedot kaasusta kaasuun levylämmönvaihtimelle . Kosteus, rikki, kloori, pölypitoisuus, tuhkan ominaisuudet ja syövyttävät yhdisteet vaikuttavat sekä materiaalin valintaan että rakenteeseen. Jos kondensoituvia tai tahmeita aineita on olemassa, suunnittelussa tulee huomioida muita likaantumis- ja puhdistusnäkökohtia.

Sivusto ja asennusehdot

Kaasu -kaasu-levylämmönvaihtimen tulee sopia todelliseen asennuspaikkaan, ei vain lämpölaskelmaan. Kanavan suunta, laipan muoto, huoltotila, laitetuki, nostoolosuhteet ja eristysvaatimukset vaikuttavat kaikki lopulliseen suunnitteluun. Pyöreät tai neliömäiset rajapinnat voidaan valita olemassa olevan savukaasujärjestelmän mukaan.

 

Johtopäätös

Kaasukaasun levylämmönvaihtimen mitoitus teollisuuden savukaasujen lämmön talteenottoon vaatii enemmän kuin yksinkertaisen lämmönsiirtopinta-alan laskennan. Virtausnopeus, lämpöteho, LMTD, lämmönsiirtokerroin, likaantumiskerroin, painehäviö, kaasun koostumus, kastepistekorroosio, materiaalivalinta ja rakenteellinen layout on otettava huomioon yhdessä. Nanjing Prandtl Heat Exchange Equipment Co.,Ltd voi tarjota vaativiin projekteihin, joihin liittyy korkea lämpötila, suuri kaasumäärä, syövyttäviä komponentteja tai pölyä sisältäviä pakokaasuja, räätälöityjä kaasu-kaasu-levylämmönvaihdinratkaisuja todellisten käyttöolosuhteiden ja lämmön talteenottotavoitteiden perusteella.

 

FAQ

Mitä tietoja tarvitaan kaasu-kaasu-levylämmönvaihtimen mitoitukseen?

Kaasu -kaasu-levylämmönvaihdin vaatii kuuman ja kylmän kaasun virtausnopeudet, tulolämpötilat, tavoitelähtölämpötilat, käyttöpaineen ja painehäviön rajat. Kaasun koostumus, kosteuspitoisuus, pölypitoisuus ja kastepistetiedot ovat myös välttämättömiä turvallisen suunnittelun kannalta. Asennustiedot, kuten kanavan suunta, laipan koko ja käytettävissä oleva tila, tulee vahvistaa ennen lopullista valintaa.

Miten lämmönsiirtopinta-ala lasketaan?

-ala Kaasun ja kaasun levylämmönvaihtimen lämmönsiirtopinta arvioidaan yleisesti lämpömäärän, kokonaislämmönsiirtokertoimen ja LMTD:n perusteella. Yksinkertaistettu yhtälö on A = Q / U × LMTD, kun kaikki yksiköt ovat yhdenmukaisia. Lopullisen mitoituksen tulee sisältää likaantuminen, painehäviön tarkistus, materiaalirajat ja virtauksen jakautumisen korjaus.

Pystyykö kaasu-kaasu-levylämmönvaihdin käsittelemään korkean lämpötilan savukaasuja?

Oikein suunniteltu kaasusta kaasuun levylämmönvaihdin pystyy käsittelemään korkean lämpötilan savukaasuja, kun käytetään sopivia materiaaleja ja rakenteita. Korkean lämpötilan huolto vaatii huomiota lämpölaajenemiseen, hitsin lujuuteen, eristykseen ja metallin pitkäaikaiseen stabiilisuuteen. Lopullinen sallittu lämpötila riippuu kaasun koostumuksesta, korroosiopotentiaalista ja valitusta lämmönvaihtomateriaalista.