سیستم بازیابی حرارت برای واحد کمپرسور هوا

واحدهای کمپرسور هوا مقدار زیادی گرمای اتلاف را در حین کار تولید می کنند و هدف اصلی سیستم بازیابی حرارت بازیافت این گرمای اتلاف است. این نه تنها میزان مصرف انرژی را بهبود می بخشد و هزینه انرژی شرکت را کاهش می دهد، بلکه آلودگی حرارتی محیط را نیز کاهش می دهد.

سیستم بازیابی حرارت عمدتاً شامل مبدل های حرارتی (مانند مبدل حرارتی لوله پره دار)، لوله های اتصال، شیرها، سنسورهای دما، کنترل کننده ها و سایر اجزا می باشد. در میان آنها مبدل حرارتی جزء اصلی است که برای دستیابی به انتقال گرما استفاده می شود.

مبدل حرارتی لوله پره دار
ویژگی های ساختاری
بخش باله: کلید مبدل حرارتی لوله پره دار در طراحی باله ها نهفته است. پره ها معمولاً ورق های فلزی نازکی هستند (مثلاً آلومینیوم، مس و غیره) که به طور محکم به سطح بیرونی لوله پایه (معمولاً لوله فولادی) جوش داده می شوند یا جوش داده می شوند. باله ها اشکال مختلفی دارند، مانند باله های صاف، باله های موجدار و باله های پین. به عنوان مثال، باله های مسطح ساختاری ساده دارند و ساخت آن آسان است. باله های موجدار می توانند اختلالات سیال را افزایش داده و راندمان انتقال حرارت را بهبود بخشند.
بخش لوله پایه: لوله پایه کانال سیال داخلی است و مواد آن باید با توجه به ماهیت سیال کار (مانند دما، فشار، خورندگی و ...) انتخاب شود. لوله فولادی ماده ای است که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، دارای استحکام بالا و مقاومت فشار خوبی است. قطر و ضخامت دیواره لوله پایه نیز بر عملکرد انتقال حرارت و مقاومت فشار مبدل حرارتی تأثیر می گذارد.

اصل کار
هنگامی که یک سیال داغ (مانند روغن با دمای بالا یا گاز با دمای بالا از واحد کمپرسور هوا) از یک طرف مبدل حرارتی لوله پره دار (معمولاً داخل لوله) عبور می کند، گرما از طریق دیواره لوله به پره ها هدایت می شود. . از آنجایی که باله ها سطح بالایی دارند، قادرند به سرعت گرما را به سیال سرد (مثلاً آب، هوا و غیره) طرف دیگر منتقل کنند. سیال سرد گرما را جذب می کند و دما را افزایش می دهد و در نتیجه بازیابی گرما را امکان پذیر می کند. برای مثال، در یک سیستم بازیابی حرارت معمولی برای یک واحد کمپرسور هوا، هوای فشرده با دمای بالا از لوله‌های پره‌دار عبور می‌کند و آب سرد به بیرون از لوله‌های پره‌دار جریان می‌یابد. از طریق تبادل گرما، دمای آب سرد افزایش می یابد و می توان از آن برای مصارف دیگری مانند گرمایش فرآیند یا آب گرم خانگی استفاده کرد.

عوامل موثر بر راندمان تبادل حرارتی
پارامترهای باله: فاصله باله، ارتفاع، ضخامت و سایر پارامترها تأثیر قابل توجهی بر راندمان انتقال حرارت دارند. فاصله باله های کوچکتر می تواند سطح انتقال حرارت را در واحد حجم افزایش دهد، اما ممکن است منجر به افزایش مقاومت سیال نیز شود. ارتفاع باله مناسب می تواند ناحیه انتقال حرارت کافی را تضمین کند و در عین حال از تلفات مقاومت بیش از حد جلوگیری کند. به عنوان مثال، هنگام طراحی یک مبدل حرارتی پره و لوله برای بازیابی حرارت در یک واحد کمپرسور هوا، اگر فاصله پره ها خیلی کم باشد و جریان هوا بین پره ها مختل شود، بازده کلی انتقال حرارت ممکن است به دلیل کاهش سرعت جریان هوا، حتی اگر ناحیه انتقال حرارت افزایش یابد.
نرخ جریان سیال: سرعت جریان سیالات سرد و گرم نیز یک عامل کلیدی است. سرعت جریان بالاتر می تواند انتقال حرارت همرفتی سیال را افزایش دهد، اما مقاومت سیال و مصرف انرژی را نیز افزایش می دهد. برای مبدل حرارتی لوله پره دار در سیستم بازیابی حرارت یک واحد کمپرسور هوا، سرعت جریان سیال باید با توجه به وضعیت واقعی بهینه شود (به عنوان مثال بار حرارتی، خواص سیال و غیره). به عنوان مثال، هنگام استفاده از آب به عنوان یک سیال سرد برای بازیافت گرما، افزایش مناسب دبی آب می تواند جذب گرما را تسریع کند، اما دبی بسیار زیاد منجر به افزایش مصرف انرژی پمپ و افزایش افت فشار در لوله کشی می شود. سیستم
رسانایی حرارتی مواد: رسانایی حرارتی پره ها و لوله پایه مستقیماً بر راندمان انتقال حرارت تأثیر می گذارد. مواد با رسانایی حرارتی بالا (مثلا مس) می توانند گرما را از سمت سیال داغ به سمت سیال سرد سریعتر منتقل کنند. با این حال، در عمل، هزینه و مقاومت در برابر خوردگی مواد نیز باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، اگرچه مس رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به فولاد دارد، اما هزینه کمتر فولاد و توانایی آن در برآوردن الزامات انتقال حرارت در محیط‌های خاص غیرخورنده، منجر به استفاده از ترکیبی از لوله‌های پایه لوله فولادی و پره‌های آلومینیومی در برخی موارد شده است. سیستم های بازیابی حرارت واحد کمپرسور

مزایای برنامه
انتقال حرارت بسیار کارآمد: در مقایسه با مبدل حرارتی لوله نور معمولی، مبدل حرارتی لوله پره دار می تواند گرمای اتلاف تولید شده توسط واحدهای کمپرسور هوا را به دلیل افزودن پره ها به طور موثرتری بازیابی کند، که به میزان زیادی منطقه انتقال حرارت را افزایش می دهد. به عنوان مثال، در شرایط یکسان جریان سیال و اختلاف دما، ظرفیت تبادل حرارتی مبدل حرارتی لوله پره‌دار می‌تواند چندین برابر مبدل حرارتی لوله سبک باشد.
ساختار فشرده: مبدل حرارتی لوله پره دار دارای ساختار نسبتا فشرده ای است که امکان انتقال حرارت زیاد در فضای محدود را فراهم می کند. این برای مکان هایی با فضای محدود مانند اتاق های کمپرسور هوا بسیار مطلوب است و به راحتی می توان آن را در کنار تجهیزات نصب کرد تا اتلاف حرارت را کاهش دهد.
سازگاری قوی: می توان آن را با تبادل حرارتی انواع سیالات، اعم از گازی یا مایع، سیالات گرم و سرد سازگار کرد، می توان آن را در مبدل حرارتی لوله پره دار از طریق طراحی معقول تبادل حرارت مبادله کرد. به عنوان مثال، می توان از آن برای تبادل حرارت بین هوا و آب فشرده و همچنین بین روغن و هوا با دمای بالا استفاده کرد.