Silisyum Karbür Kabuk ve Borulu Isı Eşanjörü

Korozyona dayanıklı silisyum karbür kabuk ve borulu ısı eşanjörleri soğutma, yoğuşma, ısıtma ve yüksek korozif kimyasalların buharlaştırılması için tasarlanmıştır. PFA/FFKM astarlı F4 başlıklar veya çelik başlıklarla kapatılmış doğrudan sinterlenmiş silisyum karbür tüpler kullanılarak inşa edilen bu ısı eşanjörleri üstün korozyon direncine sahiptir.

TEMA, ısı eşanjörlerini ön uç sabit kafa ve kabuk konfigürasyonlarına göre sınıflandırır. Paralel veya ters akış ile çalışabilirler.

Avantajlar

Bir Kabuk ve Borulu Isı Eşanjörü, paslanmaz çelik veya PFA kaplı bir kabuk içine yerleştirilmiş silisyum karbür borulardan oluşur; burada bir akışkan boruları boyunca dolaşırken diğeri bunların üzerinden ve kabuğun içinden akar ve ısı bir akışkandan diğerine iletim yoluyla aktarılır. Bu tür bir eşanjör için uygun uygulamalar arasında soğutma, yoğuşma ve ısıtma proseslerinin yanı sıra absorpsiyon veya buharlaştırma uygulamaları da yer alır.

Silisyum karbür, sülfürik asit, nitrik asit, fosforik asit, karışık asitler, hidroflorik asit ve güçlü alkalilere karşı iyi dayanabilen olağanüstü korozyon direncine sahiptir. Bu nedenle, yüksek korozif ortamlarda grafit yerine mükemmel bir alternatiftir. Ayrıca, doğrudan sinterlenmiş silisyum karbür (SSiC), kimyasal çözeltiler tarafından saldırıya uğrayabilecek serbest silika içeren SiSiC ile karşılaştırıldığında kolayca kaynaklanabilir ve sızmış bir silikon sic (SiSiC) içinde bulunan serbest silika üzerindeki kimyasal saldırılar yoluyla bir ısı eşanjöründen yıkanabilir.

Kabuk ve borulu ısı eşanjörleri plakalı tip ısı eşanjörlerine göre daha kompakttır ve sökülmeden inceleme için kolayca açılabilme avantajı sunar. GAB Neumann'ın SR tipi ısı eşanjörleri, her iki uçta da temizlik için erişim sağlayan muylu destekli bir bölme sistemine sahiptir ve her iki uçta da kolay bakım erişimi sağlar.

Uygulamalar

Silisyum karbür, endüstriyel ortamlarda birçok uygulama sunar ve daha geleneksel ısı transfer malzemelerine ekonomik bir alternatiftir. Üstün korozyon direnci ve termal iletkenliği ile silisyum karbür, daha düşük bakım maliyetleri ve artan enerji verimliliği ile daha uzun kullanım ömrü sağlar.

Bu tasarıma sahip ısı eşanjörleri, içinden bir akışkan geçerken diğerinin üzerinden geçtiği, akışkanlar arasında doğrudan temas olmadan yollarını ayrı tutan kapalı bir tüp demetinden oluşur. Kabuktaki akış bölmeleri ve tüplerdeki iç türbülatörler tarafından üretilen türbülans, süreçlerindeki ölü noktaları ortadan kaldırarak performansı artırmaya yardımcı olur.

Seramik borular, kirlenmeye doğal olarak direnç gösteren, temizlik döngüleri arasındaki süreyi artıran ve arıza süresini azaltan sıkı yapılara sahiptir. Ayrıca, SiC'nin mükemmel termal iletkenliği ve düşük CTE'si onu hızlı sıcaklık dalgalanmaları içeren uygulamalar için mükemmel bir malzeme seçimi haline getirir.

Umax ısı eşanjörleri, montajlarındaki diğer tüpleri rahatsız etmeden veya parçaları çıkarmak zorunda kalmadan temizlik ve onarımı kolaylaştıran sıhhi bir tasarıma sahiptir. Bu, arıza süresini ve maliyetleri önemli ölçüde azaltırken, doğal olarak kirlenmeye dirençli bir yüzey bırakarak basınçla yıkanır veya kimyasal olarak zarar görmeden temizlenir; hem boru tabakalarına hem de ikincil karşı plakaya aynı anda uygulanan çift O-ring contaları ile güvenilirliği daha da artırır.

Tasarım

Silisyum karbür kabuk ve borulu ısı eşanjörleri, silindirik bir çelik kabuk içine yerleştirilmiş borular kullanarak sıcak akışkanlar ve soğuk akışkanlar arasında ısı transferi yapar. Bu tür ısı eşanjörlerinin temel gereksinimlerinden biri, büyük sıcaklık değişimlerini ve yüksek basınç seviyelerini idare etme kabiliyetleridir; bölmeler akışı yönetmeye yardımcı olurken, iç türbülatörler kirlenme sorunlarını azaltırken ısı transfer verimliliğini artırmak için düzgün boru tarafı türbülansı sağlar.

Korozyon direnci, silisyum karbür kabuk ve borulu ısı eşanjörü tasarımının ayrılmaz bir bileşenidir ve bu ünitelerin genellikle oldukça aşındırıcı maddeler kullanan kimyasal veya farmasötik proseslere entegre edildiği görülebilir. Çeşitli kimyasallarla başa çıkma kabiliyetlerini sağlam tutmak için, hem borularında hem de kabuğunda genellikle F4 veya PFA astar kullanılır.

SiC seramik tüplerin sıkı yapıları, ısı transferi uygulamalarında yaygın olarak kullanılan diğer malzemelere kıyasla kirlenmeye karşı doğal olarak dirençli olmalarını sağlar, bu da bakım kesintileri arasındaki çalışma süresini önemli ölçüde artırır ve daha fazla üretkenlik sağlar. Ayrıca, bu seramik türü yüksek termal iletkenliğe, düşük CTE değerlerine ve termal şoka karşı neredeyse bağışık olmasını sağlayan olağanüstü mukavemete sahiptir.

Kurulum

Bir silisyum karbür kabuk ve borulu ısı eşanjörünün tasarımı büyük ölçüde proses koşulları tarafından belirlenir, bu nedenle uygun bir cihaz tipi ve boyutu seçmek büyük ölçüde akış hızı, sıcaklık aralığı, tasarım basıncı/sıcaklık aralıkları, malzeme uyumluluğu/kirlenme sorunları gibi faktörlerin yanı sıra çok sayıda diğer hususa bağlıdır. TEMA ayrıca çeşitli kabuk ve borulu ısı eşanjörü tiplerinin özel tanımlamaları/sınıflandırmaları yoluyla yapı tasarımını düzenler.

Termal aparat tipik olarak bölmelerle donatılmış bir kanal kapağına sahip bir kabuktan oluşur. Bu kanalın içi, üzerinde tüplerin bulunduğu bir tüp tabakası ile kaplıdır. Her bir tüp tabakası, silisyum karbür tüplerin uç kısımlarını yerleştirmek için tasarlanmış dairesel eş eksenli yuvalarla donatılmış kendi tutma yuvasına sahiptir.

Silikon karbür tüpler, her iki tüp plakasına aynı anda bastırılan perfloro elastomer (PFKM) O-ringler kullanılarak sızdırmaz hale getirilir ve ısı eşanjörünü agresif kimyasalların yanı sıra yüksek sıcaklık ve basınçlardan korumak için çift conta oluşturur. Corresic'in SR kabuk ve borulu ve SE blok ısı eşanjörleri serisi, konsantre sülfürik asit konsantrasyonlarının seyreltilmesi de dahil olmak üzere yüksek korozif veya aşındırıcı endüstriyel prosesler için geniş çözümler sunar.