Skräddarsydd värmeväxlare för luftkompressorns spillvärmeutnyttjande
I många fabriker går luftkompressorn i timmar varje dag och gör sitt jobb tyst i hörnet av anläggningen. Den levererar tryckluft till ventiler, verktyg, förpackningslinjer och produktionsutrustning, men den kastar också bort en överraskande mängd energi i form av värme. Därför har kompressorns värmeåtervinning börjat få mer uppmärksamhet. Atlas Copco noterar att mer än 90 % av den elektriska energin som används av en kompressor omvandlas till kompressionsvärme, medan Kaeser uppger att i huvudsak 100 % av den elektriska energin som går in i en industriell luftkompressor hamnar som värme någonstans i systemet, med en mycket stor del av den värmen som kan återvinnas för användbara ändamål.
Det är här en lamellrörsvärmeväxlare blir en mycket praktisk lösning. Tanken är enkel: istället för att låta kompressorvärme försvinna ut i atmosfären, överför systemet den värmen till en annan luftström eller vätskeström som faktiskt kan användas i anläggningen. En flänsförsedd rörkonstruktion fungerar särskilt bra när luft är ett av medierna, eftersom fenorna ökar värmeöverföringsytan och hjälper till att flytta värme mer effektivt mellan rörets -sida och den omgivande luften. US Department of Energys referenser för ånga och process-uppvärmning noterar specifikt att värmeväxlare med flänsrör ofta används för att värma luft i torknings- och rymduppvärmningstillämpningar, vilket är exakt varför de passar så naturligt i kompressorvärmeåtervinningsprojekt.
Vid verklig industriell användning kan värmen från en luftkompressor återvinnas på två vanliga sätt. Den första är att fånga upp den varma frånluften från en luft-kyld kompressor och dirigera den till ett annat område som behöver värme. Kaeser beskriver detta som en enkel metod för uppvärmning av rum, med hjälp av kanalsystem och kontroller för att skicka den uppvärmda luften till verkstäder, lager eller närliggande rum. Den andra metoden är att återvinna värme till en vatten- eller process-vätskeslinga och sedan föra den heta vätskan genom en värmeväxlare för ett annat användbart ändamål. Atlas Copco förklarar att vatten-kylda kompressorsystem kan återvinna värme till varmvattenkretsar, och Kaeser noterar att vätskeuppvärmning från kompressorer kan användas för applikationer som tillsatsvatten för pannor, process-vätskeuppvärmning, mat- och dryckesprocesser och varmvattenservice.
För många anläggningar är en värmeväxlare med flänsrör attraktiv eftersom den förvandlar den återvunna energin till något direkt användbart: uppvärmd luft. Till exempel kan en fabrik återvinna värme från kompressorns oljekylare eller kylvattenslinga-, skicka den heta vätskan genom en flänsförsedd rörslinga och använda en fläkt för att blåsa omgivande luft över lamellerna. Resultatet är varm luft som kan tillföras en verkstad, ett torkrum, en frisk-luftsminkenhet- eller ett produktionsområde under kallare månader. Det gör att systemet känns mindre som ett-energieffektivitetstillägg-och mer som en fungerande anläggningsutrustning som kompenserar för andra värmebehov varje dag som kompressorn är igång. DOE-vägledning om kompressorsystem säger att kompressorspillvärme kan användas effektivt för uppvärmning av rum och process-vattenuppvärmning, ofta med attraktiv återbetalning eftersom värmen redan produceras ändå.
Det som gör flänsrörsstilen särskilt lämplig är luftens natur. Luft är ett relativt dåligt-värmeöverföringsmedium jämfört med vatten, så bara bara rör räcker ofta inte om du vill ha en kompakt, effektiv spole. Genom att lägga till fenor får växlaren mycket mer kontaktyta på luftsidan, vilket förbättrar prestandan utan att göra enheten för stor. Det är därför flänsförsedda rörslingor används så ofta i luftvärmare, kanalvärmare,-sminkluftsenheter och torkutrustning. I ett kompressorvärmeåtervinningssystem hjälper samma princip till att omvandla låg-spillvärme till en stabil och användbar ström av varm processluft.
En bra kompressorvärmeåtervinningsdesign handlar inte bara om själva värmeväxlaren. Hela systemet måste matchas ordentligt. Kaeser betonar vikten av en termisk överensstämmelse mellan den värme som finns tillgänglig från kompressorn och den värme som faktiskt behövs för processen. Den punkten är viktigare än vad många inser. Om kompressorn endast går periodvis, men värmebehovet är kontinuerligt, kanske den återvunna värmen inte räcker till i sig. Om den tillgängliga vattentemperaturen är för låg kan det hända att luften som lämnar flänsrörsslingan inte är tillräckligt varm för applikationen. Och om spolen väljs endast genom gissningar, kan resultatet bli ett stort tryckfall, svagt luftflöde eller en besvikelse utloppstemperatur. Ett väl-konstruerat system måste balansera kompressorns drifttimmar, tillgänglig värme, vätsketemperatur, luftflöde och målluft-avstängda.
En annan anledning till att dessa system förtjänar uppmärksamhet är omfattningen av besparingarna. Atlas Copco säger att upp till 94 % av kompressionsvärmen kan återvinnas, och Kaeser säger att upp till 96 % av värmen kan användas under rätt förhållanden. Det är inte löften för varje installation, men de visar varför värmeåtervinning från kompressorer ofta är ett av de mer praktiska energiprojekten i en fabrik. Istället för att elda nytt bränsle eller lägga till elvärmare för varje uppvärmningsuppgift, kan anläggningen återanvända värme som den redan har betalat för en gång genom kompressorns energiförbrukning.
Ur en anläggnings-operatörssynpunkt är det verkligen det starkaste argumentet för en värmeväxlare med flänsrör i den här typen av system. Det är ingen glamorös utrustning. Det brukar inte få rampljuset. Men det hjälper till att förvandla en kompressor från en ren energikonsument till en delenergikälla. Det kan minska uppvärmningskostnaderna, förbättra systemets totala effektivitet och utnyttja utrustning som redan är igång varje dag bättre. I många fall är den smartaste värmen i en fabrik inte alls ny värme. Det är värmen som redan var där och väntade på att återhämtas och användas på rätt sätt.
