Hoe kiest u de juiste warmtewisselaar?

Warmtewisselaars worden vaak gebruikt voor elektrische koeling en zelfs basisontwerpen kunnen de overheadkosten die gepaard gaan met elektrische koeling aanzienlijk helpen verlagen. Warmtewisselaarontwerpen zijn echter in de loop der jaren aanzienlijk geëvolueerd om te voldoen aan geavanceerdere elektrische koelingsvereisten, waardoor het kiezen van de juiste moeilijker is dan ooit. Scroll naar beneden om meer te weten te komen over de nieuwste ontwerpen en hun toepassingen.

Inhoudsopgave
Analyse van de markt voor warmtewisselaars
Wat zijn warmtewisselaars?
Waar u op moet letten bij het selecteren van een warmtewisselaar
Conclusie

Analyse van de markt voor warmtewisselaars

De wereldwijde markt voor warmtewisselaars werd gewaardeerd op US$17.58 miljard in 2022 en zal naar verwachting groeien met een CAGR van 5.1% tussen 2023 en 2030. De toenemende vraag naar verbeterd thermisch beheer in verschillende sectoren, zoals voedsel, olie en gas, petrochemie, energieproductie en koeling, zal naar verwachting de groei stimuleren tijdens de prognoseperiode.

Bovendien zorgen technologische ontwikkelingen ervoor dat warmte De duurzaamheid, kosten, energie-efficiëntie en compactheid van warmtewisselaars zullen de verkoop de komende jaren stimuleren. De VS kwam in 2022 naar voren als de belangrijkste markt, dankzij industrialisatie en snelle investeringen in hernieuwbare energieopwekking. Andere belangrijke energiemarkten zijn Japan, China, India en Rusland.

Wat zijn warmtewisselaars?

Warmtewisselaars zijn apparaten die warmte-energie van de ene vloeistof naar de andere overbrengen om de temperatuur van een substantie te regelen. Warmtewisselaars scheiden doorgaans twee vloeistofstromen, een koude en een warme, met behulp van een thermisch geleidende plaat, waardoor thermische energie van de ene stroom naar de andere wordt verplaatst. Veelvoorkomende warmtewisselaars zijn boilers, ovens, koelkasten, airconditioners en autoradiatoren.

Warmte uitwisselaars worden doorgaans ingedeeld in drie typen op basis van hun ontwerp: geplateerd, shell and tube en ACHE's. Deze drie typen verschillen sterk in ontwerp, complexiteit en toepassingen.

Geplateerde of platenwarmtewisselaars

De metalen platen die in deze warmte warmtewisselaars fungeren als een thermisch geleidende barrière tussen de vloeistoffen. Koude en warme vloeistoffen circuleren tussen de platen, terwijl vaste schoepen, bekend als baffles, de selectiegids voor de warmtewisselaar tussen hen bepalen. Vanwege hun grotere oppervlak zijn platen efficiënter dan buiswisselaars. Het afdichten van grote pakkingen tussen deze platen is echter moeilijk, waardoor deze apparaten beperkt zijn tot kleinschalige productie en laagviskeuze toepassingen met minimale tot matige werkdruk- en temperatuurvereisten, doorgaans onder 150 °C.

Voordelen

Er wordt gedacht dat platenwarmtewisselaars vijf keer efficiënter zijn dan shell-and-tube-ontwerpen, omdat ze meer warmte kunnen terugwinnen. Ze nemen ook minder vloeroppervlak in beslag, hebben een langere levensduur en vereisen weinig onderhoud. De platen kunnen ook eenvoudig worden geïnspecteerd of gereinigd. Bovendien hebben platenwarmtewisselaars lage bedrijfskosten dankzij het feit dat ze hoge warmteoverdrachten kunnen bereiken via een klein oppervlak. De grootste kostenpost is het vervangen van pakkingen en, af en toe, platen.

Platenwisselaars zijn een uitstekende keuze omdat ze een close-temperature-benadering gebruiken, waarbij koude vloeistof wordt verwarmd tot een temperatuur die dicht bij een binnenkomende hete vloeistof ligt, waardoor er meer regeneratie en warmteterugwinning mogelijk is. Ze zijn ook een goede keuze voor gebieden met beperkte ruimte.

De modulariteit van dit product is een bijkomend voordeel: ze zijn eenvoudig ter plaatse te monteren en te demonteren, omdat ze slechts 6% van het gewicht van buis-en-schelp-eenheden wegen.

Shell-en-buis-warmtewisselaars

In shell and tube warmtewisselaars worden een reeks rechthoekige of ronde buizen omsloten door een grotere, cilindrische behuizing. De vloeistof die moet worden verwarmd of gekoeld stroomt door deze buizen, terwijl de secundaire (warmteoverdrachts)vloeistof eroverheen stroomt in de behuizing. Deze stroming wordt geleid door schotten, die ook de buizenbundels ondersteunen.

Dit soort uitwisselaar is behoorlijk populair en is goed voor 60% van alle warmtewisselaars. Ze kunnen worden gebruikt in zowel lage als hoge druk- en temperatuuromgevingen, maar hun robuuste constructie maakt ze het meest geschikt voor hoge druktoepassingen. Ze hebben ook een hoge gewicht-volumeverhouding voor warmteoverdracht. Shell-and-tube-typen worden veel gebruikt in stoomgeneratoren, energiecentrales en olie- en hydraulische vloeistofkoeltoepassingen in motoren.

Voordelen

Vanwege de grote speling tussen de mantel en de buizen is dit ontwerp zeer geschikt voor vloeistoffen die deeltjes bevatten. Ze kunnen ook hogere druk aan warmte transporteert beter dan andere modellen omdat ze een grote drukvatmantel hebben met daarin bundels buizen.

Bovendien is de kans kleiner dat vloeistoffen de apparatuur vervuilen in shell and tube-ontwerpen. Vervuiling verwijst naar de ophoping van afzettingen van de vloeistoffen die passeren tijdens de warmteoverdracht. Bovendien kunnen er bij het verwerken van sterk vervuilende vloeistoffen schotten aan de buis worden toegevoegd om de turbulentie te vergroten en de kans te verkleinen dat deeltjes aan de binnenkant van de buizen blijven plakken.

Luchtgekoelde warmtewisselaars (ACHE's)

Luchtgekoelde warmtewisselaars, ook wel bekend als vinventilatoren, gebruiken lucht om warmte rechtstreeks uit een vloeistofstroom af te voeren. Ventilatoren duwen lucht over het oppervlak van de buizenbundels of platen, die de verwerkingsvloeistof bevatten. Ze zijn een geweldig alternatief voor standaard watergekoelde mantel- en buiswarmtewisselaars, vooral wanneer water schaars is.

Dit type warmtewisselaar wordt gebruikt in verschillende toepassingen. Ze zijn eenvoudig te bedienen en onderhouden omdat lucht geen corrosie veroorzaakt of de vloeistof verontreinigt. Bovendien worden milieuproblemen ook als minder belangrijk beschouwd bij luchtgekoelde warmtewisselaars.

Voordelen

Er wordt gedacht dat ACHE's efficiënter zijn dan shell-and-tube-therapieën ontwerpen. Omdat ze een gesloten-lussysteem hebben, vormen ze weinig risico op vloeistofverontreiniging. Bovendien vereisen ze geen watergebruik, waardoor watertekorten worden voorkomen en de noodzaak voor een waterzuiveringsinstallatieBovendien vergen ze weinig onderhoud en hoeven ze niet vaak schoongemaakt te worden.

Waar u op moet letten bij het selecteren van een warmtewisselaar

De eerste stap is om het ontwerp en de toepassingen van de warmtewisselaar grondig te analyseren vanuit verschillende perspectieven. Dit omvat het onderzoeken van het elektrische systeem, de thermische beheereigenschappen, het ontwerp en andere aspecten. Bovendien moet het systeem de juiste grootte hebben om in de beschikbare ruimte te passen en optimale koelefficiëntie te bieden. De resultaten van deze analyse helpen bij het bepalen van het beste type warmtewisselaar voor de betreffende toepassing.

Omgevingskoeling

Bij het kiezen van warmtewisselaars loont het om te leren over de voordelen van omgevingskoeling: het proces van het handhaven van de interne temperatuur van de elektrische behuizing net boven de externe omgevingstemperatuur. In veel gevallen voldoet omgevingskoeling aan de koelvereisten van een systeem.

Koeling kan worden bereikt met behulp van milieuvriendelijke methoden, zoals het gebruik van koelvloeistoffen om elektrisch afval te absorberen en te transporteren. warmteBovendien kan de overstap van traditionele methoden, zoals luchtcompressie-units, naar natuurlijke omgevingskoeling resulteren in energiezuinigere en onderhoudsarme operaties.

Thermisch beheer

Zoals hierboven aangegeven, heeft een gestroomlijnder koelsysteem talloze voordelen, waaronder lagere bedrijfskosten. Bedrijven moeten echter ook andere gebieden overwegen waar thermisch beheer gestroomlijnd kan worden en of een geschikte warmte exchanger kan dat mogelijk maken.

Velen gebruiken bijvoorbeeld interne afvalwaterzuiveringsprocessen die een consistent gebruik van warmte vereisen. Indien mogelijk kunnen warmtewisselaars worden ontworpen om elektrische afvalwarmte te hergebruiken voor andere toepassingen, zoals afvalwaterzuivering.

Toepassingen

Shell and tube exchangers worden gebruikt in een verscheidenheid aan industriële processen, waaronder stoomgeneratie, olieraffinage en -koeling en industriële koeling. Plated heat exchangers worden daarentegen veel gebruikt in ovens en chemische verwerkingsfabrieken.

Luchtgekoelde warmtewisselaars worden veel gebruikt in de olie- en gasindustrie, petrochemische fabrieken en raffinaderijen in omgevingen met hoge druk en hoge temperaturen, maar ook in omgevingen met corrosieve vloeistoffen.

Conclusie

Warmtewisselaars worden in veel industrieën gebruikt om warmte van het ene medium naar het andere over te brengen. Door de voordelen van elk warmtewisselaarontwerp te begrijpen, kunnen mensen betere keuzes maken als het gaat om het selecteren van de juiste voor hen, wat de productiviteit en precisie verhoogt. Bezoek Chovm.com om de nieuwste innovaties te zien.