کولرهای پوسته و لوله برای کمپرسورهای CO2

کمپرسورهای CO2 به طور گسترده در تبرید صنعتی، فرآوری مواد غذایی، ذخیره سازی سرد، کارخانه های شیمیایی و سیستم های CO2 فرا بحرانی در حال ظهور استفاده می شوند. با توجه به فشارهای عملیاتی بالا و دمای تخلیه بالا تراکم CO2، خنک سازی موثر و قابل اعتماد بسیار مهم است. خنک کننده پوسته و لوله یکی از اثبات شده ترین و قوی ترین راه حل های مبدل حرارتی برای کاربردهای کمپرسور CO2 است که عملکرد ایمن، عملکرد پایدار و عمر طولانی تجهیزات را تضمین می کند.

خنک‌کننده‌های پوسته و لوله معمولاً بسته به پیکربندی کمپرسور و طراحی سیستم، به‌عنوان پس‌کولر، اینترکولر، کولر روغن یا کولر گازی استفاده می‌شوند.

کاربردهای معمول در سیستم های کمپرسور CO2

1. افترکولرهای CO2

نصب شده در پایین دست کمپرسور برای کاهش دمای گاز قبل از ورود به تجهیزات پایین دست.

مزایا:

تنش حرارتی روی لوله ها و شیرها را کاهش می دهد

کارایی سیستم را بهبود می بخشد

از مهر و موم ها و الاستومرها محافظت می کند

2. اینترکولر (فشرده سازی چند مرحله ای)

بین مراحل فشرده سازی برای کاهش دمای ورودی مرحله بعدی استفاده می شود.

مزایا:

کار فشرده سازی را کاهش می دهد

راندمان حجمی را بهبود می بخشد

دمای تخلیه مرحله نهایی را کاهش می دهد

3. کولرهای گازی CO2 (سیستم های گذرا)

در سیستم‌های تبرید CO2، کولرهای گازی پوسته‌ای و لوله‌ای گرما را بدون تراکم دفع می‌کنند.

مزایا:

دفع حرارت پایدار تحت فشار بالا

طراحی فشرده با نرخ انتقال حرارت بالا

مناسب برای تأسیسات{0}}آب خنک

4. کولرهای روغن کمپرسور CO2

برای خنک کردن روغن روان کننده جدا شده از گاز فشرده استفاده می شود.

مزایا:

ویسکوزیته روغن و کیفیت روانکاری را حفظ می کند

از یاتاقان ها و قطعات متحرک محافظت می کند

فواصل سرویس کمپرسور را افزایش می دهد

 

ملاحظات کلیدی طراحی

هنگام طراحی یک خنک کننده پوسته و لوله برای سرویس کمپرسور CO2، چندین فاکتور حیاتی باید در نظر گرفته شود:

فشار طراحی: اغلب بیش از 100 بار در سمت CO2 است

دمای طراحی: دمای گاز تخلیه بالا

مواد لوله: فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مس{0} با استحکام بالا

جنس پوسته: فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی با درجه فشار مناسب

انتخاب سمت لوله-سمت در مقابل پوسته-: CO2 معمولاً در سمت لوله برای مهار فشار بالاتر

محیط خنک کننده: آب، گلیکول یا سایر مایعات ثانویه

محدودیت های افت فشار: برای حفظ راندمان کمپرسور

طرح ها معمولاً با استانداردهای ASME Section VIII، PED یا مشابه استاندارد مخازن تحت فشار مطابقت دارند.

 

ویژگی های ساخت و ساز معمولی

پیکربندی بسته لوله ثابت یا U{0}

سطوح لوله داخلی پیشرفته برای انتقال حرارت بهبود یافته

بافل ها برای توزیع بهینه جریان طراحی شده اند

محدودیت خوردگی و حاشیه ایمنی برای عملکرد طولانی مدت-

 

مطالعه موردی: پس خنک کننده پوسته و لوله برای یک کمپرسور صنعتی CO2

• پیشینه پروژه

تاسیسات سردخانه ای که با سیستم تبرید صنعتی CO2 کار می کرد دمای تخلیه کمپرسور بالا را تجربه کرد که منجر به کاهش راندمان سیستم و افزایش تعمیر و نگهداری شد.

• چالش ها

فشار و دمای تخلیه بالا

فضای محدود برای محلول‌های{0}}خنک‌شده با هوا

مورد نیاز برای قابلیت اطمینان و ایمنی بالا

• راه حل اجرا شد

یک دستگاه خنک کننده پوسته و لوله CO₂ با آب خنک- عرضه و نصب شد.

• پارامترهای کلیدی طراحی

مبرد: CO2 (R744)

فشار طراحی (سمت CO2): 120 بار

محیط خنک کننده: آب خنک کننده حلقه بسته

ساخت و ساز: لوله های فولادی ضد زنگ، پوسته فولاد کربنی

مطابقت: کد مخزن تحت فشار ASME

• نتایج به دست آمده

دمای تخلیه کمپرسور بیش از 30 درجه کاهش یافته است

بهبود کارایی سیستم و عملکرد پایدار

کاهش تنش حرارتی در اجزای پایین دست

عملکرد طولانی مدت-بدون مشکل-

 

نتیجه گیری

خنک کننده پوسته و لوله برای کمپرسورهای CO2 یک راه حل قابل اعتماد و اثبات شده در صنعت{0}}برای مدیریت فشارها و دماهای بالا ذاتی سیستم های CO2 است. این نوع مبدل حرارتی چه به عنوان پس کولر، اینترکولر، کولر گازی یا خنک کننده روغن استفاده شود، استحکام مکانیکی، عملکرد حرارتی و قابلیت سرویس دهی عالی را ارائه می دهد.