Varmeveksler med skal og rør af siliciumkarbid

Korrosionsbestandige skal- og rørvarmevekslere af siliciumcarbid er designet til køling, kondensering, opvarmning og fordampning af stærkt ætsende kemikalier. Disse varmevekslere er konstrueret med direkte sintrede siliciumkarbidrør, der er forseglet i PFA/FFKM-forede F4-hoveder eller stålhoveder, og de har en overlegen korrosionsbestandighed.

TEMA klassificerer varmevekslere efter deres forreste stationære hoved- og skalkonfigurationer. De kan fungere med enten parallel- eller modstrøm.

Fordele

En rørvarmeveksler består af siliciumkarbidrør, der er lukket inde i en skal af rustfrit stål eller PFA, hvor den ene væske cirkulerer gennem rørene, mens den anden strømmer over dem og gennem selve skallen, og hvor varmen overføres via ledning fra den ene væske til den næste. Egnede anvendelser for en sådan veksler omfatter køle-, kondensations- og opvarmningsprocesser samt absorptions- eller fordampningsanvendelser.

Siliciumcarbid har en enestående korrosionsbestandighed og klarer sig godt mod svovlsyre, salpetersyre, fosforsyre, blandede syrer, flussyre og stærke alkalier. Som sådan er det en fremragende erstatning for grafit i stærkt korrosive miljøer. Desuden kan direkte sintret siliciumcarbid (SSiC) nemt svejses sammenlignet med SiSiC, som indeholder fri silica, der kan angribes af kemiske opløsninger og vaskes ud af en varmeveksler gennem kemiske angreb på fri silica, der findes i en infiltreret siliciumcarbid (SiSiC).

Rørvarmevekslere er mere kompakte end pladevarmevekslere og har den fordel, at de let kan åbnes for inspektion uden at skulle afmonteres. GAB Neumanns varmevekslere af SR-typen har et baffelsystem, der er understøttet af et drejetårn, så der er adgang til rengøring i begge ender - hvilket giver nem adgang til vedligeholdelse i begge ender.

Anvendelser

Siliciumcarbid har mange anvendelsesmuligheder i industrielle miljøer og er et økonomisk alternativ til mere konventionelle varmeoverførselsmaterialer. Med overlegen korrosionsbestandighed og varmeledningsevne giver siliciumcarbid længere levetid med reducerede vedligeholdelsesomkostninger og øget energieffektivitet.

Varmevekslere med dette design består af et lukket bundt rør fyldt med en væske, der løber igennem dem, mens en anden passerer hen over, så deres veje holdes adskilt uden direkte kontakt mellem væskerne. Turbulens genereret af flowbafler i skallen og interne turbulatorer i rørene hjælper med at forbedre ydeevnen ved at eliminere eventuelle døde punkter i processerne.

Keramiske rør har tætte strukturer, der naturligt modstår tilsmudsning, hvilket øger tiden mellem rengøringscyklusserne og mindsker nedetiden. Desuden gør SiC's fremragende varmeledningsevne og lave CTE det til et fremragende materialevalg til applikationer, der involverer hurtige temperatursvingninger.

Umax-varmevekslere har et sanitært design, der gør rengøring og reparation enkel uden at forstyrre andre rør i deres samling eller at skulle tage dele ud. Det reducerer nedetid og omkostninger betydeligt, samtidig med at det efterlader en iboende modstandsdygtig overflade, der kan trykvaskes eller rengøres kemisk uden at tage skade; pålideligheden øges yderligere med dobbelte O-ringstætninger, der anvendes samtidigt på både rørplader og sekundær modplade.

Design

Rørvarmevekslere af siliciumcarbid overfører varme mellem varme og kolde væsker ved hjælp af rør, der er indkapslet i en cylindrisk stålskal. Et vigtigt krav til sådanne varmevekslere er deres evne til at håndtere store temperaturvariationer og høje trykniveauer; bafler hjælper med at styre flowet, mens interne turbulatorer sikrer ensartet turbulens på rørsiden for at forbedre varmeoverførselseffektiviteten og samtidig mindske problemer med begroning.

Korrosionsbestandighed er en integreret del af designet af rørvarmevekslere af siliciumcarbid, og man ser ofte disse enheder integreret i kemiske eller farmaceutiske processer, hvor der bruges stærkt ætsende stoffer. For at holde deres evne til at håndtere forskellige kemikalier intakt anvendes der ofte F4- eller PFA-foring på både rør og skal.

SiC-keramiske rørs tætte strukturer gør dem i sagens natur modstandsdygtige over for begroning sammenlignet med andre materialer, der almindeligvis bruges i varmeoverførselsapplikationer, hvilket øger driftstiden mellem vedligeholdelsesstop betydeligt og fører til større produktivitet. Desuden har denne type keramik høj varmeledningsevne, lave CTE-værdier og enestående styrke, der gør den næsten immun over for termisk chok.

Installation

Designet af en siliciumcarbid-skal-og-rør-varmeveksler bestemmes i høj grad af procesforholdene, så valget af en passende enhedstype og -størrelse afhænger i høj grad af faktorer som flowhastighed, temperaturområde, designtryk/temperaturområde, materialekompatibilitet/begroningsproblemer samt mange andre overvejelser. TEMA regulerer også sit strukturdesign gennem specifikke identifikationer/klassifikationer af forskellige rørvarmevekslertyper.

Et termisk apparat består typisk af en skal med et kanaldæksel, der er udstyret med ledeplader. Inde i denne kanal er der en rørplade - hvorpå der er placeret rør. Hver rørplade har sit eget holdesæde, der er udstyret med cirkulære koaksiale sæder, der er designet til at rumme endestykker af siliciumcarbidrør.

Siliciumcarbidrør forsegles med O-ringe af perfluorelastomer (PFKM), der presses samtidigt på begge rørplader, hvilket skaber en dobbelt forsegling, der beskytter varmeveksleren mod aggressive kemikalier samt høje temperaturer og tryk. Corresics sortiment af SR-skal-og-rør- og SE-blokvarmevekslere tilbyder rigelige løsninger til stærkt ætsende eller slibende industrielle processer, herunder fortynding af koncentrerede svovlsyrekoncentrationer.