Продукция ⇒ Hi-Prom ⇒ Интенсификация теплообмена, энергосбережение и энергоэффективность ⇒ Cal Gavin и системы интенсификации теплообмена
Cal Gavin Limited
Мировой лидер в разработке, производстве и поставке систем интенсификации теплообмена (hiTRAN Matrix Elements), позволяющих решить проблемы теплообменных аппаратов и увеличить эффективность предприятия. К настоящему времени выполнены работы по более чем 6000 контрактов, интенсифицировано более 20000 теплообменников по всему миру.
Улучшение работы теплообменников и снижение отложений с помощью итенсификатора системы hiTRAN ®
hiTRAN – системы тепловой интенсификации, значительно увеличивающие теплоотдачу внутри труб за счет изменения динамики среды. Эти системы, обеспечивают ряд технических и экономических преимуществ:
- увеличенные коэффициенты теплоотдачи;
- увеличенные продуктивность и срок безотказной работы;
- сниженные эксплуатационные затраты;
- сниженные затраты на энергию;
- сниженные загрязнения, вызываемые реакциями, оседанием частиц и кристаллизацией;
- улучшенные качества продукта;
- увеличенная работоспособность оборудования;
- более компактный дизайн;
- меньшие затраты на новое оборудование.
Принцип работы
Технология интенсификации реализуется при помощи уникальных патентованных проволочных турбулизаторов потока, называемых hiTRAN® Эти элементы улучшают смешивание потока, увеличивают коэффициент теплоотдачи в трубе и массоперенос. Элементы hiTRAN— интенсификаторы теплообмена разрушают пограничный слой и смешивают его с общим потоком, в результате происходит значительное увеличение теплоотдачи (до 20 раз).
Модернизация существующих теплообменников
Зачастую возникает потребность увеличения рекуперации тепла в технологическом процессе, когда кожухотрубный теплообменный аппарат не справляются с требуемой тепловой нагрузкой. Это может происходить в следствие различных причин, таких как:
- загрязнение в течением времени,
- изменение требуемых рабочих параметров (температур, расходов и т.д.),
- неправильно подобранного теплообменного аппарата и др.
Как правило, для решения такой проблемы прибегают к увеличению теплообменной поверхности, меняя кожухотрубный теплообменник на больший по площади или добавляя новый. В том и другом случае такая модернизация осложнена необходимостью изменения обвязки кожухотрубных теплообменников, а следовательно, длительной остановкой и значительными капиталовложениями, упущенной выгодой для производства.
Технология интенсификации теплообмена hiTRAN улучшает смешивание потока, увеличивает коэффициент теплоотдачи в трубе и массоперенос, в следствие чего, может быть увеличена теплопроизводительность аппарата и достигнуты требуемые режимные параметры.
Также экспериментально доказано, что применение интенсификаторов hiTRAN снижает как скорость загрязнения теплообменной поверхности в трубном пространстве аппарата, так и общую величину отложения.
Влияние интенсификаторов hiTRAN на отложения в трубах и каналах:
- Снижение температуры стенки трубы для той же самой теплопроизводительности аппарата
- Сокращение количества жидкости нагретой выше средней температуры потока
- Сокращение время нахождения жидкости в пристеночном слое
- Препятствование образованию ядер кристаллизации на поверхности
- Увеличение силы сдвига у поверхности
Модернизация новых теплообменников
При проектировании кожухотрубного теплообменного аппарата проектировщик должен исходить из требований минимизации массогабаритных размеров. Создание компактного теплообменника достигается за счет увеличения коэффициентов теплоотдачи, которые зависят от скорости теплоносителей. Но увеличение скорости ограничено из-за износостойкости материалов, режимных параметров, допустимого перепада давления.
Процесс теплообмена осуществляется через стенки каналов, образующие трубное и межтрубное пространство. В кожухотрубных теплообменниках проходное сечение межтрубного пространства в 2-3 раза больше проходного сечения внутри труб, к тому же фазовое состояние и теплоемкость протекающих потоков могут различаться. Все это может приводить к большой разнице в коэффициентах теплоотдачи в трубном и межтрубном пространствах. Поток с меньшим коэффициентом теплоотдачи будет лимитировать общий процесс теплообмена.
Особенно сильно это отражено в парожидкостных теплообменниках, где пар проходит обычно в межтрубном пространстве, а жидкость – по трубам. Таким образом, создается большая разница между коэффициентами теплоотдачи и в трубах, как правило, теплоотдача значительно ниже. Это создает потенциальную возможность для использования внутритрубных интенсификаторов теплообмена.
Интенсификаторы hiTRAN улучшает смешивание потока, увеличивает коэффициент теплоотдачи в трубе и массоперенос, в следствие чего снижается теплообменная площадь при достижении требуемых режимных параметров.
Программа для расчетов
Для HTRI Xchanger Suite® и Aspen Exchanger Design & Rating® компания Cal Gavin Ltd разработала встроенный плагин hiTRAN. SP, позволяющий рассчитывать теплообменники с трубными пучками, оснащенные интенсификаторами hiTran. Использование этого плагина позволяет инженеру спроектировать полностью оптимизированный теплообменник при помощи двух наиболее мощных на сегодняшний день программных пакетов. Есть плагин для расчета кожухотрубчатых теплообменников в Xist (HTRI) и Shell & Tube (Aspentech) и для аппаратов воздушного охлаждения в Xace (HTRI) и AirCooled (Aspentech).