Szilícium-karbid héj-cső hőcserélő

A korrózióálló szilícium-karbid héj-cső hőcserélőket erősen korrozív vegyi anyagok hűtésére, kondenzálására, melegítésére és elpárologtatására tervezték. Ezek a hőcserélők közvetlenül szinterezett szilícium-karbid csövekből készülnek, amelyeket PFA/FFKM béléssel ellátott F4-es vagy acél fejrészekbe zártak; így kiemelkedő korrózióállósággal rendelkeznek.

A TEMA a hőcserélőket az elülső végükön található rögzített fej és burkolat kialakítása szerint osztályozza. Ezek párhuzamos vagy ellenáramú üzemmódban is működhetnek.

Előnyök

A héj-cső hőcserélő rozsdamentes acélból készült vagy PFA-val bélelt héjba zárt szilícium-karbid csövekből áll, ahol az egyik folyadék a csöveken keresztül kering, míg a másik a csövek felett és magán a héjon keresztül áramlik, és a hővezetés révén történik a hőátadás az egyik folyadékból a másikba. Az ilyen hőcserélők alkalmasak hűtési, kondenzációs és fűtési folyamatokra, valamint abszorpciós vagy párolgási alkalmazásokra.

A szilícium-karbid kiemelkedő korrózióállósággal rendelkezik, jól ellenáll a kénsavnak, a salétromsavnak, a foszforsavnak, a vegyes savaknak, a fluoridsavnak és az erős lúgoknak. Ezért rendkívül korrozív környezetekben kiválóan helyettesíti a grafitet. Ezenkívül a közvetlenül szinterezett szilícium-karbid (SSiC) könnyen hegeszthető, szemben a SiSiC-vel, amely szabad szilícium-dioxidot tartalmaz, amelyet a kémiai oldatok megtámadhatnak, és amely a hőcserélőből kimosódhat a beszivárgott szilícium-karbidban (SiSiC) jelen lévő szabad szilícium-dioxidra gyakorolt kémiai hatások következtében.

A héj-cső hőcserélők kompaktabbak, mint a lemezes hőcserélők, és azzal az előnnyel rendelkeznek, hogy szétszerelés nélkül is könnyen kinyithatók ellenőrzés céljából. A GAB Neumann SR típusú hőcserélői csapágyon rögzített terelőrendszerrel rendelkeznek, amely mindkét végén lehetővé teszi a tisztításhoz szükséges hozzáférést – így mindkét végén könnyen elvégezhető a karbantartás.

Alkalmazások

A szilícium-karbid számos felhasználási lehetőséget kínál ipari környezetben, és gazdaságos alternatívát jelent a hagyományos hőátadó anyagokhoz képest. Kiváló korrózióállóságának és hővezető képességének köszönhetően a szilícium-karbid hosszabb élettartamot biztosít, alacsonyabb karbantartási költségekkel és nagyobb energiahatékonysággal.

Az ilyen kialakítású hőcserélők egy zárt csőkötegből állnak, amelyeken keresztül az egyik folyadék áramlik, míg a másik a külső felületükön halad el, így az útvonalak egymástól elkülönülnek, és a folyadékok között nincs közvetlen érintkezés. A burkolatban elhelyezett áramlásirányítók és a csövek belsejében található turbulátorok által keltett turbulencia elősegíti a teljesítmény javítását azáltal, hogy kiküszöböli a folyamatok során kialakuló holtpontokat.

A kerámia csövek sűrű szerkezetüknek köszönhetően természetesen ellenállnak a lerakódásoknak, így meghosszabbítják a tisztítási ciklusok közötti időtartamot és csökkentik az állásidőt. Ezen felül a SiC kiváló hővezető képessége és alacsony hőtágulási együtthatója miatt kiváló anyagválasztásnak bizonyul olyan alkalmazásokhoz, ahol gyors hőmérséklet-ingadozások fordulnak elő.

Az Umax hőcserélők higiénikus kialakításának köszönhetően a tisztítás és a javítás egyszerűen elvégezhető anélkül, hogy a szerelvényben lévő többi csövet megzavarnák, vagy alkatrészeket kellene kiszerelni. Ez jelentősen csökkenti az állásidőt és a költségeket, miközben a szennyeződésnek természeténél fogva ellenálló felületet nyomásos mosással vagy vegyi tisztítással is károsodás nélkül lehet tisztítani; a megbízhatóságot tovább növeli, hogy mind a csőlemezeken, mind a másodlagos ellenlemezen egyszerre kettős O-gyűrűs tömítéseket alkalmaznak.

Tervezés

A szilícium-karbid héj-cső hőcserélők egy hengeres acélhéjba ágyazott csövek segítségével biztosítják a hőátadást a forró és a hideg folyadékok között. Az ilyen hőcserélők egyik legfontosabb követelménye, hogy képesek legyenek nagy hőmérséklet-ingadozások és magas nyomás kezelésére; a terelőlapok segítik az áramlás szabályozását, míg a belső turbulátorok egyenletes turbulenciát biztosítanak a csőoldalon, ami növeli a hőátadási hatékonyságot, és egyúttal csökkenti az eltömődési problémákat.

A korrózióállóság a szilícium-karbid burkolatú és csöves hőcserélők tervezésének szerves része, és ezeket a berendezéseket gyakran integrálják olyan vegyipari vagy gyógyszeripari folyamatokba, amelyek erősen korrozív anyagokat használnak. Annak érdekében, hogy megőrizzék a különféle vegyi anyagok kezelésére való alkalmasságukat, a csövek és a burkolat felületét gyakran F4-es vagy PFA-bevonattal látják el.

A SiC kerámia csövek sűrű szerkezete miatt természetüknél fogva ellenállnak a lerakódásoknak, szemben a hőátadási alkalmazásokban általánosan használt egyéb anyagokkal, ami jelentősen meghosszabbítja a karbantartási leállások közötti üzemidőt, és nagyobb termelékenységet eredményez. Ezen felül ez a fajta kerámia magas hővezető képességgel, alacsony hőtágulási együtthatóval (CTE) és kivételes szilárdsággal rendelkezik, ami gyakorlatilag ellenállóvá teszi a hőmérsékleti sokkhatásokkal szemben.

Telepítés

A szilícium-karbid héj-cső hőcserélő tervezését nagymértékben meghatározzák az üzemi feltételek, ezért a megfelelő berendezéstípus és -méret kiválasztása nagymértékben függ olyan tényezőktől, mint az áramlási sebesség, a hőmérsékleti tartomány, a tervezési nyomás- és hőmérsékleti tartományok, az anyagkompatibilitás és az eltömődési problémák, valamint számos egyéb szemponttól. A TEMA a különféle héj-cső hőcserélő-típusok egyedi azonosításai és osztályozásai révén is szabályozza azok szerkezeti kialakítását.

A hőcserélő berendezés általában egy burkolatból áll, amelyen egy terelőlapokkal ellátott csatornafedél található. A csatorna belsejét csőlemezek borítják, amelyekre a csövek vannak felszerelve. Minden csőlemez saját rögzítőüléssel rendelkezik, amely kör alakú, koaxiális ülésekkel van ellátva, és amelyek a szilícium-karbid csövek végrészeit fogadják be.

A szilícium-karbid csöveket perfluor-elastomer (PFKM) O-gyűrűkkel tömítik, amelyeket egyszerre nyomnak rá mindkét csőlemezen, így kettős tömítést hozva létre, amely megvédi a hőcserélőt az agresszív vegyi anyagoktól, valamint a magas hőmérséklettől és nyomástól. A Corresic SR héj-cső és SE blokk hőcserélői széles körű megoldásokat kínálnak erősen korrozív vagy abrazív ipari folyamatokhoz, beleértve a koncentrált kénsav hígítását is.