고유속 튜브 열 교환기: 열 효율 향상을 위한 길

"높은 플럭스"가 인상적으로 들립니다. 하지만 경험상 중요한 것은 라벨이 아니라-교환기가 실제로 새로운 문제를 일으키지 않고 필요한 공간에서 필요한 열 전달 속도를 제공하는지 여부입니다.

우리는 설치했습니다높은 플럭스 튜브 교환기화학 공장, 발전 시설 및 일부 파일럿 규모의-규모 작업에서 사용됩니다. 일부는 약속대로 정확하게 수행했습니다. 다른 사람들은 가까이 오지 않았습니다. 우리가 양측으로부터 배운 내용은 다음과 같습니다.

"고유량"이 실제로 의미하는 것

'고속'이라는 용어는 단위 면적당 열 전달률을 의미하며{0}}일반적으로 kW/m²로 표시됩니다. 표준 쉘-및-튜브 교환기는 액체-액체 작업의 경우 10~30kW/m²에서 실행될 수 있습니다. 개선 사항에 따라 높은 유속 설계는 40~80kW/m² 이상을 추진할 수 있습니다.

달성 방법:

• 강화된 튜브 표면 – 표면적을 늘리고 난류를 생성하는 마이크로핀, 딤플 또는 홈
• 흐름 분포 개선 – 데드존을 제거하는 더 나은 흡입구 및 배플 설계
• 더 높은 허용 속도 - 때로는 압력 강하 허용 오차가 더 높은 더 작은 튜브 직경을 사용함

캐치? 높은 흐름에는 종종 절충안이 따릅니다.- 더 높은 압력 강하. 청소가 더 어렵습니다. 오염에 대한 민감성. 그리고 더 높은 가격표.

우리의 규칙: 공간이 좁을 때, 유체가 깨끗할 때, 열 회수 값이 높을 때 높은 플럭스가 가치가 있습니다. 공간이 충분하고 에너지 비용이 저렴하다면 표준 설계가 경제적으로 더 나은 선택인 경우가 많습니다.

우리가 사용한 향상 기술

우리는 강화된 튜브 표면의 세 가지 주요 유형을 다루었습니다. 각각은 강점과 약점을 가지고 있습니다.

• 마이크로핀 튜브

내부 또는 외부 표면에 작은 핀이 있음

일반적인 열 전달 개선: 평활관에서 30~60%

압력 강하 증가: 20~40%

최적의 용도: 단상-액체, 중간 오염

최악의 경우: 점성 유체(핀이 침전물을 가둘 수 있음)

• 움푹 들어가거나 움푹 들어간 튜브

표면 변형은 날카로운 모서리 없이 난류를 생성합니다.

일반적인 개선: 20~40%

압력 강하 증가: 15~30%

최적의 용도: 약간의 고형물이 포함된 유체(핀보다 걸림이 적음)

최악의 경우: 고압-압력 가스(압력 강하 페널티가 높음)

• 권선- 또는 터뷸레이터 삽입물

매끄러운 튜브 내부에 금속 인서트

일반적인 개선: 40~80%

압력 강하 증가: 50~100%(잔인할 수 있음)

최적의 용도: 난류가 필요한 저-유량, 고점도-유체

최악의 경우: 빈번한 청소가 필요한 모든 서비스

우리는 세 가지 모두 올바른 애플리케이션에서 잘 작동하는 것을 확인했습니다. 우리는 또한 잘못 적용하면 세 가지 모두 실패하는 것을 보았습니다.

다시는 사용하지 않을 것: 터뷸레이터 인서트

우리는 화학 공장의 열교환기 세트에 터뷸레이터 인서트를 설치했습니다. 임무는 점성 폴리머 용액을 냉각하는 것이었습니다. 삽입물은 우리에게 필요한 난류를 제공했습니다.-열 전달이 55% 향상되었습니다.

그러나 삽입으로 인해 흐름 제한도 발생했습니다. 몇 주 내에 폴리머가 인서트 표면에 침전되기 시작했습니다. 3개월째에는 교환기가 오염되어 인서트를 청소할 수 없게 되었습니다. 우리는 튜브를 당겨서 인서트를 물리적으로 제거해야 했습니다. 그 작업은 6일이 걸렸습니다.

우리가 배운 것: 터뷸레이터 인서트는 깨끗한 유체에 적합합니다. 더럽거나 미립자가 있는 모든 것의 경우 해결하는 것보다 더 많은 문제를 야기합니다. 이제 우리는 낮은-오염, 낮은-점도 서비스용 인서트만 지정합니다.

고유속 튜브를 고려 중이라면 다음을 권장합니다.

디자인에서 오염 요인을 확인하십시오. 매끄러운 튜브 설계가 0.0002(m²·K/W) 이상의 오염 계수를 사용하는 경우 고유량 튜브는 설계에서 가정하는 것보다 더 빨리 오염될 가능성이 높습니다.

• 더 자주 청소하도록 계획하십시오. 평활 튜브 빈도의 최소 1.5배입니다.
• 세척 방법 호환성 보장 - 대부분의 경우 화학적 세척이 효과적이지만 기계적 세척이 필요한 경우 고유량 튜브가 문제가 됩니다.

고유량 튜브 교환기 선택 체크리스트

높은 플럭스 튜브를 지정하기 전에:

• 의무와 공간 - 수요(제한된 공간) 또는 선호("최신 기술"을 원함)에 의해 높은 흐름이 주도됩니까? 선호한다면 경제성을 먼저 확인하세요.
• 유체 유형 - 깨끗하고 오염되지 않은{0}} 유체가 가장 적합합니다. 오염된 유체는 위험합니다.
• 점도 – 높은 플럭스 향상은 점성 액체에 가장 도움이 됩니다. 가스에는 최소한의 도움이됩니다.
• 압력 강하 예산 – 최소한 20~30%의 예비 펌프 헤드가 있습니까? 그렇지 않다면 다시 생각해 보세요.
• 세척 방법 – 화학적 세척만? 좋은. 기계 청소? 날카로운 모서리나 깊은 홈이 있는 개선은 피하십시오.
• 투자 회수 기간 – 허용되는 기간은 무엇입니까? 고유량 튜브는 프리미엄을 정당화하려면 3~5년 이내에 투자금을 회수해야 합니다. 투자 회수 기간이 더 길면 대신 더 큰 쉘에 튜브를 추가하십시오.
• 오염 인자 – 높은 오염 인자(0.0002 이상)를 사용하는 경우, 높은 플럭스 튜브는 잘못된 선택일 수 있습니다.
• 공급업체 실적 – 유사한 애플리케이션에 대한 참고 자료를 요청하세요. 브로셔뿐만 아니라 성과 데이터도 받아보세요.