Zakázkový výměník tepla s žebrovanými trubkami pro využití odpadního tepla vzduchového kompresoru
V mnoha továrnách vzduchový kompresor běží hodiny každý den a tiše vykonává svou práci v rohu závodu. Dodává stlačený vzduch pro ventily, nástroje, balicí linky a výrobní zařízení, ale také odhazuje překvapivé množství energie ve formě tepla. Proto se rekuperaci tepla kompresoru začala věnovat více pozornosti. Atlas Copco poznamenává, že více než 90 % elektrické energie používané kompresorem se přeměňuje na kompresní teplo, zatímco Kaeser uvádí, že v podstatě 100 % elektrické energie vstupující do průmyslového vzduchového kompresoru končí jako teplo někde v systému, přičemž velmi velký podíl tohoto tepla lze využít pro užitečné účely.
Zde se stává žebrovaný trubkový výměník tepla velmi praktickým řešením. Myšlenka je jednoduchá: místo toho, aby se teplo kompresoru vytratilo do atmosféry, systém toto teplo předá jinému proudu vzduchu nebo proudu tekutiny, který lze v závodě skutečně využít. Konstrukce žebrované trubice funguje zvláště dobře, když je vzduch jedním z médií, protože žebra zvětšují povrch pro přenos tepla a pomáhají efektivněji přenášet teplo mezi tekutinou na straně trubice-a okolním vzduchem. Odkazy amerického ministerstva energetiky na parní a procesní-ohřev konkrétně uvádějí, že žebrované trubkové výměníky tepla se běžně používají k ohřevu vzduchu při sušení a vytápění-prostoru, což je přesně důvod, proč se tak přirozeně hodí do projektů rekuperace tepla kompresorů.
V reálném průmyslovém použití lze teplo ze vzduchového kompresoru rekuperovat dvěma běžnými způsoby. První je zachytit teplý odpadní vzduch ze vzduchem-chlazeného kompresoru a nasměrovat jej do jiné oblasti, která potřebuje teplo. Kaeser to popisuje jako přímočarý způsob vytápění prostor, který využívá potrubí a ovládací prvky k odesílání ohřátého vzduchu do dílen, skladů nebo blízkých místností. Druhou metodou je rekuperace tepla do vodního nebo procesního-kapalina a následného průchodu horké tekutiny přes tepelný výměník k jinému užitečnému účelu. Společnost Atlas Copco vysvětluje, že vodou-chlazené kompresorové systémy mohou rekuperovat teplo do horkovodních okruhů, a Kaeser poznamenává, že kapalinový ohřev z kompresorů lze použít pro aplikace, jako je doplňovací voda v kotli, ohřev procesní-kapaliny, procesy výroby potravin a nápojů a ohřev vody.
Pro mnoho závodů je žebrovaný trubkový výměník tepla atraktivní, protože přeměňuje získanou energii na něco, co je okamžitě užitečné: ohřátý vzduch. Továrna může například rekuperovat teplo z chladiče kompresorového oleje nebo chladicí-vodní smyčky, posílat tuto horkou kapalinu přes žebrovanou trubkovou spirálu a pomocí ventilátoru foukat okolní vzduch přes žebra. Výsledkem je teplý vzduch, který lze během chladnějších měsíců přivádět do dílny, sušárny, jednotky na úpravu čerstvého vzduchu-nebo do výrobních prostor. Díky tomu se systém necítí jako energetická -přídavná zařízení pro zvýšení účinnosti- a spíše jako součást provozního zařízení, které kompenzuje další požadavky na vytápění každý den, kdy kompresor běží. Pokyny DOE o kompresorových systémech říkají, že odpadní teplo kompresoru lze efektivně využít k vytápění prostor a ohřevu procesní-vody, často s atraktivní návratností, protože teplo se již stejně vyrábí.
To, co dělá styl žebrovaných trubek obzvláště vhodný, je povaha samotného vzduchu. Vzduch je ve srovnání s vodou relativně špatné médium pro přenos tepla-, takže samotné holé trubky často nestačí, pokud chcete kompaktní a efektivní cívku. Přidáním žeber získává výměník mnohem větší kontaktní plochu na straně vzduchu, což zlepšuje výkon, aniž by byla jednotka nadměrně velká. To je důvod, proč jsou žebrované trubkové spirály tak široce používány v ohřívačích vzduchu, potrubních ohřívačích, -jednotkách vzduchu a sušících zařízeních. V kompresorovém systému rekuperace tepla tento stejný princip pomáhá přeměnit levné-odpadní teplo na stabilní a využitelný proud teplého procesního vzduchu.
Dobrá konstrukce rekuperace tepla kompresoru není jen o samotném výměníku tepla. Celý systém musí být správně sladěn. Kaeser zdůrazňuje důležitost tepelné shody mezi teplem dostupným z kompresoru a teplem, které proces skutečně potřebuje. Tento bod je důležitější, než si mnoho lidí uvědomuje. Pokud kompresor běží pouze přerušovaně, ale požadavek na vytápění je trvalý, rekuperované teplo nemusí samo o sobě stačit. Pokud je dostupná teplota vody příliš nízká, vzduch opouštějící spirálu žebrované trubky nemusí být dostatečně teplý pro aplikaci. A pokud je cívka vybrána pouze odhadem, výsledkem může být velký pokles tlaku, slabé proudění vzduchu nebo neuspokojivá výstupní teplota. Dobře{7}}navržený systém musí vyvážit provozní hodiny kompresoru, dostupné teplo, teplotu kapaliny, proudění vzduchu a cílové podmínky-vypnutí vzduchu.
Dalším důvodem, proč si tyto systémy zaslouží pozornost, je rozsah úspor. Atlas Copco říká, že až 94 % kompresního tepla lze získat zpět, a Kaeser říká, že až 96 % tepla lze využít za správných podmínek. Nejsou to sliby pro každou instalaci, ale ukazují, proč je rekuperace tepla z kompresorů často jedním z praktičtějších energetických projektů v továrně. Namísto spalování nového paliva nebo přidávání elektrických ohřívačů pro každý topný výkon může závod znovu využít teplo, které již jednou zaplatil prostřednictvím spotřeby energie kompresoru.
Z pohledu provozovatele závodu- je to skutečně nejsilnější argument pro žebrovaný trubkový výměník tepla v tomto typu systému. Není to okouzlující zařízení. Obvykle se nedostane do centra pozornosti. Pomáhá však přeměnit kompresor z čistého spotřebiče energie na částečný zdroj energie. Může snížit náklady na vytápění, zlepšit celkovou účinnost systému a lépe využívat zařízení, která již běží každý den. V mnoha případech nejchytřejší teplo v továrně vůbec není nové teplo. Je to teplo, které tu již bylo a čekalo na to, aby bylo znovu získáno a správně využito.
