Спеціальний ребристий трубчастий теплообмінник для утилізації відпрацьованого тепла повітряного компресора
На багатьох фабриках повітряний компресор працює годинами щодня, тихо виконуючи свою роботу в кутку заводу. Він постачає стиснене повітря для клапанів, інструментів, пакувальних ліній і виробничого обладнання, але також викидає дивовижну кількість енергії у вигляді тепла. Ось чому рекуперації тепла компресорів почали приділяти більше уваги. Atlas Copco зазначає, що понад 90% електричної енергії, яка використовується компресором, перетворюється на тепло стиснення, тоді як Kaeser стверджує, що фактично 100% електричної енергії, що надходить у промисловий повітряний компресор, закінчується як тепло десь у системі, причому дуже велика частка цього тепла може бути використана для корисних цілей.
Тут ребристий трубчастий теплообмінник стає дуже практичним рішенням. Ідея проста: замість того, щоб тепло компресора зникало в атмосфері, система передає це тепло іншому потоку повітря або рідини, які фактично можуть бути використані на заводі. Конструкція ребристої труби особливо добре працює, коли одним із середовищ є повітря, оскільки ребра збільшують поверхню теплообміну та допомагають ефективніше переміщувати тепло між рідиною з боку -трубки та навколишнім повітрям. У довідкових матеріалах Міністерства енергетики США щодо парового й технологічного-обігріву особливо зазначено, що оребрені трубчасті теплообмінники зазвичай використовуються для нагріву повітря в системах осушення та-опалення приміщень, саме тому вони так природно вписуються в проекти рекуперації тепла компресорами.
У реальному промисловому використанні тепло повітряного компресора можна рекуперувати двома поширеними способами. Перший – захопити тепле відпрацьоване повітря з-компресора з повітряним охолодженням і направити його в іншу зону, яка потребує тепла. Kaeser описує це як простий спосіб обігріву приміщень, використовуючи повітроводи та засоби керування для надсилання нагрітого повітря до майстерень, складів або прилеглих приміщень. Другий спосіб полягає у рекуперації тепла у воду або цикл-рідинного середовища, а потім пропускання цієї гарячої рідини через теплообмінник для іншої корисної мети. Atlas Copco пояснює, що компресорні-системи з водяним охолодженням можуть рекуперувати тепло в контури гарячої води, а Kaeser зазначає, що нагрівання рідини від компресорів можна використовувати для таких застосувань, як підживлення котла, нагрівання-технологічної рідини, процеси приготування їжі та напоїв, а також гаряче водопостачання.
Для багатьох установок ребристий трубчастий теплообмінник є привабливим, оскільки він перетворює відновлену енергію на щось негайно корисне: нагріте повітря. Наприклад, завод може рекуперувати тепло від маслоохолоджувача компресора або охолоджувальної-водяної петлі, направляти цю гарячу рідину через змійовик з ребристою трубкою та використовувати вентилятор для обдування ребер навколишнім повітрям. Результатом є тепле повітря, яке можна подавати до майстерні, сушильної кімнати, свіжого-підготовчого-повітря або виробничої зони в холодні місяці. Це робить систему менш схожою на-енергоефективність-, а більше схожу на частину робочого обладнання заводу, яке компенсує інші потреби в опаленні кожного дня, коли працює компресор. У рекомендаціях Міністерства енергетики щодо компресорних систем зазначено, що відпрацьоване тепло компресора можна ефективно використовувати для обігріву приміщень і нагріву технологічної-води, часто з привабливою окупністю, оскільки тепло вже виробляється.
Що робить стиль оребрених труб особливо придатним, так це природа самого повітря. Повітря є відносно поганим-носієм теплопередачі порівняно з водою, тому одних тільки трубок часто недостатньо, якщо вам потрібен компактний ефективний змійовик. Завдяки додаванню ребер теплообмінник отримує набагато більшу площу контакту з боку повітря, що покращує продуктивність, не роблячи блок надмірно великим. Ось чому змійовики з ребристими трубами так широко використовуються в повітронагрівачах, обігрівачах повітроводів,-повітряних агрегатах і сушильному обладнанні. У компресорній системі рекуперації тепла цей же принцип допомагає перетворити недороге-відпрацьоване тепло в стабільний і придатний для використання потік теплого технологічного повітря.
Хороша конструкція компресора з рекуперацією тепла стосується не лише самого теплообмінника. Вся система повинна бути правильно підібрана. Kaeser наголошує на важливості теплової відповідності між теплом, що надходить від компресора, і теплом, фактично необхідним для процесу. Це важливіше, ніж багато людей усвідомлюють. Якщо компресор працює лише з перервами, але потреба в опаленні є постійною, рекуперованого тепла може бути недостатньо. Якщо доступна температура води занадто низька, повітря, що виходить із змійовика з ребристою трубою, може бути недостатньо теплим для застосування. І якщо змійовик вибрано лише здогадливо, результатом може бути велике падіння тиску, слабкий потік повітря або невтішна температура на виході. Добре-спроектована система має збалансувати години роботи компресора, доступне тепло, температуру рідини, повітряний потік і цільові умови-вимкнення повітря.
Ще однією причиною, чому ці системи заслуговують на увагу, є масштаби економії. Atlas Copco стверджує, що до 94% тепла від компресії може бути рекуперовано, а Kaeser каже, що до 96% тепла може бути використано за правильних умов. Це не обіцянки для кожної установки, але вони показують, чому рекуперація тепла від компресорів часто є одним із найбільш практичних енергетичних проектів на заводі. Замість спалювання нового палива чи додавання електричних нагрівачів для кожного опалення, завод може повторно використовувати тепло, за яке вже заплатив за рахунок споживання електроенергії компресором.
З точки зору-оператора заводу, це дійсно найвагоміший аргумент на користь ребристого трубчастого теплообмінника в системі такого типу. Це не гламурне обладнання. Зазвичай це не потрапляє в центр уваги. Але це допомагає перетворити компресор із чистого споживача електроенергії на часткове джерело енергії. Це може зменшити витрати на опалення, підвищити загальну ефективність системи та краще використовувати обладнання, яке вже працює щодня. У багатьох випадках найрозумніше тепло на заводі – це зовсім не нове тепло. Це тепло, яке вже було, чекаючи, щоб його відновили та використали належним чином.
