Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła z węglika krzemu

Odporne na korozję płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła z węglika krzemu są przeznaczone do chłodzenia, kondensacji, ogrzewania i odparowywania silnie korozyjnych chemikaliów. Zbudowane z bezpośrednio spiekanych rur z węglika krzemu uszczelnionych w głowicach F4 z wykładziną PFA/FFKM lub głowicach stalowych, te wymienniki ciepła charakteryzują się doskonałą odpornością na korozję.

TEMA klasyfikuje wymienniki ciepła według ich przedniej stacjonarnej głowicy i konfiguracji płaszcza. Mogą one pracować z przepływem równoległym lub przeciwprądowym.

Zalety

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła składa się z rurek z węglika krzemu zamkniętych w płaszczu ze stali nierdzewnej lub PFA, w którym jeden płyn krąży przez rurki, podczas gdy drugi przepływa nad nimi i przez sam płaszcz, a ciepło jest przenoszone przez przewodzenie z jednego płynu do drugiego. Odpowiednie zastosowania takiego wymiennika obejmują procesy chłodzenia, kondensacji i ogrzewania, a także absorpcji lub parowania.

Węglik krzemu charakteryzuje się wyjątkową odpornością na korozję, dobrze radząc sobie z kwasem siarkowym, kwasem azotowym, kwasem fosforowym, kwasami mieszanymi, kwasem fluorowodorowym i silnymi zasadami. W związku z tym stanowi doskonały zamiennik grafitu w środowiskach silnie korozyjnych. Co więcej, bezpośrednio spiekany węglik krzemu (SSiC) można łatwo spawać w porównaniu z SiSiC, który zawiera wolną krzemionkę, która może zostać zaatakowana przez roztwory chemiczne i wypłukana z wymiennika ciepła poprzez chemiczne ataki na wolną krzemionkę obecną w infiltrowanym krzemie (SiSiC).

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła są bardziej kompaktowe niż płytowe wymienniki ciepła i mają tę zaletę, że można je łatwo otworzyć w celu kontroli bez konieczności demontażu. Wymienniki ciepła typu SR firmy GAB Neumann są wyposażone w system przegród wsparty na czopie, umożliwiający dostęp do czyszczenia na obu końcach - zapewniając łatwy dostęp do konserwacji na obu końcach.

Zastosowania

Węglik krzemu oferuje wiele zastosowań w środowiskach przemysłowych i jest ekonomiczną alternatywą dla bardziej konwencjonalnych materiałów do wymiany ciepła. Dzięki doskonałej odporności na korozję i przewodności cieplnej, węglik krzemu zapewnia dłuższą żywotność przy niższych kosztach konserwacji i zwiększonej wydajności energetycznej.

Wymienniki ciepła o tej konstrukcji składają się z zamkniętej wiązki rur wypełnionych jednym płynem przepływającym przez nie, podczas gdy inny przepływa nad nimi, utrzymując ich ścieżki oddzielnie bez bezpośredniego kontaktu między płynami. Turbulencje generowane przez przegrody przepływowe w płaszczu i wewnętrzne turbulatory w rurach pomagają zwiększyć wydajność, eliminując wszelkie martwe punkty w procesach.

Rury ceramiczne charakteryzują się szczelnymi strukturami, które są naturalnie odporne na zanieczyszczenia, wydłużając czas między cyklami czyszczenia i skracając przestoje. Co więcej, doskonała przewodność cieplna SiC i niski współczynnik CTE sprawiają, że jest to doskonały materiał do zastosowań wymagających szybkich wahań temperatury.

Wymienniki ciepła Umax charakteryzują się higieniczną konstrukcją, która ułatwia czyszczenie i naprawę bez naruszania innych rur w ich zespole lub konieczności wyjmowania części. Skraca to znacznie czas przestojów i koszty, pozostawiając z natury odporną na zanieczyszczenia powierzchnię, którą można myć ciśnieniowo lub czyścić chemicznie bez uszkodzeń; dodatkowo zwiększając niezawodność dzięki podwójnym uszczelkom O-ring, które są jednocześnie stosowane zarówno na arkuszach rur, jak i na wtórnej płycie przeciwnej.

Projekt

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła z węglika krzemu przenoszą ciepło między gorącymi i zimnymi płynami za pomocą rur zamkniętych w cylindrycznej stalowej obudowie. Jednym z kluczowych wymagań takich wymienników ciepła jest ich zdolność do radzenia sobie z dużymi wahaniami temperatury i wysokimi poziomami ciśnienia; przegrody pomagają zarządzać przepływem, podczas gdy wewnętrzne turbulatory zapewniają równomierne turbulencje po stronie rury w celu zwiększenia wydajności wymiany ciepła przy jednoczesnym zmniejszeniu problemów z zanieczyszczeniem.

Odporność na korozję jest integralnym elementem konstrukcji płaszczowo-rurowych wymienników ciepła z węglika krzemu, a jednostki te często można zobaczyć zintegrowane z procesami chemicznymi lub farmaceutycznymi, które wykorzystują wysoce korozyjne substancje. Aby utrzymać ich zdolność do obsługi różnorodnych chemikaliów w stanie nienaruszonym, często stosuje się wykładzinę F4 lub PFA zarówno na rurach, jak i na płaszczu.

Szczelne struktury rur ceramicznych SiC sprawiają, że są one z natury odporne na zanieczyszczenia w porównaniu z innymi materiałami powszechnie stosowanymi w aplikacjach wymiany ciepła, co znacznie wydłuża czas pracy między przestojami konserwacyjnymi i prowadzi do większej produktywności. Co więcej, ten rodzaj ceramiki charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną, niskimi wartościami CTE i wyjątkową wytrzymałością, dzięki czemu jest praktycznie odporny na szok termiczny.

Instalacja

Konstrukcja płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła z węglika krzemu jest silnie zdeterminowana przez warunki procesowe, więc wybór odpowiedniego typu i rozmiaru urządzenia zależy w dużej mierze od takich czynników, jak natężenie przepływu, zakres temperatur, projektowe zakresy ciśnienia/temperatury, kompatybilność materiałowa/kwestie zanieczyszczenia, a także wiele innych czynników. TEMA reguluje również projektowanie konstrukcji poprzez konkretne identyfikacje/klasyfikacje różnych typów płaszczowo-rurowych wymienników ciepła.

Urządzenie termiczne zazwyczaj składa się z obudowy z pokrywą kanału wyposażoną w przegrody. Wewnątrz tego kanału znajduje się arkusz rurowy, na którym umieszczone są rury. Każdy arkusz rurki posiada własne gniazdo przytrzymujące wyposażone w okrągłe współosiowe gniazda zaprojektowane tak, aby pomieścić końcowe części rur z węglika krzemu.

Rury z węglika krzemu są uszczelniane za pomocą pierścieni uszczelniających z elastomeru perfluorowego (PFKM), które są jednocześnie dociskane do obu płyt rurowych, tworząc podwójne uszczelnienie chroniące wymiennik ciepła przed agresywnymi chemikaliami oraz wysokimi temperaturami i ciśnieniami. Gama płaszczowo-rurowych wymienników ciepła SR i blokowych wymienników ciepła SE firmy Corresic oferuje wiele rozwiązań dla wysoce korozyjnych lub ściernych procesów przemysłowych, w tym rozcieńczania stężonego kwasu siarkowego.