Ehilà! Come fornitore di scambiatori di calore a piastra rimovibili, ho visto in prima persona il modo in cui il fouling può fare un casino con le prestazioni di questi eleganti dispositivi. In questo blog, scomponderò cos'è il fouling, come influisce sulle prestazioni degli scambiatori di calore rimovibili e cosa puoi fare al riguardo.
Cosa sta sporgendo?
L'utilizzo è fondamentalmente l'accumulo di materiale indesiderato sulle superfici di uno scambiatore di calore. Questo materiale può provenire da una varietà di fonti, come sporco, minerali, alghe e persino batteri. Quando questa roba si accumula sulle piastre di uno scambiatore di calore a piastra rimovibile, forma uno strato che funge da isolante, rendendo più difficile il trasferimento di calore tra i fluidi.
Esistono diversi tipi di sporcizia e ognuno può avere un impatto unico sulle prestazioni dello scambiatore di calore. Ad esempio, il fouling del particolato si verifica quando le particelle solide nel fluido si depositano sulle piastre. Ciò può accadere quando il fluido contiene sabbia, limo o altri detriti. L'utilizzo chimico, d'altra parte, è causato da reazioni chimiche che formano depositi sulle piastre. Ciò può verificarsi quando il fluido contiene sostanze come carbonato di calcio o ossido di ferro. L'incrociazione biologica è la crescita dei microrganismi sulle piastre, che possono accadere nei sistemi a base d'acqua in cui ci sono abbastanza nutrienti e la giusta temperatura.
Impatto sull'efficienza del trasferimento del calore
Uno degli impatti più significativi dell'informance su uno scambiatore di calore a piastra rimovibile è una diminuzione dell'efficienza di trasferimento del calore. Lo strato di fouling funge da resistenza termica, riducendo la velocità con cui il calore può essere trasferito dal fluido caldo al fluido freddo. Ciò significa che lo scambiatore di calore deve lavorare di più per ottenere lo stesso cambiamento di temperatura, il che può portare ad un aumento del consumo di energia.
Supponiamo che tu abbia uno scambiatore di calore progettato per trasferire una certa quantità di calore da un fluido di processo a caldo a un fluido dell'utilità fredda. Quando si verifica il fouling, la velocità di trasferimento del calore diminuisce. Per mantenere la temperatura desiderata del fluido di processo, potrebbe essere necessario aumentare la portata del fluido di utilità o aumentare la temperatura. Entrambe queste soluzioni richiedono più energia, il che può aumentare i costi operativi.
Aumento della caduta di pressione
L'utilizzo provoca anche un aumento della caduta di pressione attraverso lo scambiatore di calore. Mentre lo strato sporco si accumula sulle piastre, restringe i canali di flusso tra loro. Ciò limita il flusso dei fluidi, rendendo più difficile passare attraverso lo scambiatore di calore. Di conseguenza, la pressione richiesta per mantenere la stessa portata aumenta.
Una caduta di pressione più elevata significa che le pompe o i compressori utilizzati per far circolare i fluidi devono funzionare di più. Questo non solo consuma più energia, ma può anche portare a un'usura prematura sull'attrezzatura. In alcuni casi, se la caduta di pressione diventa troppo elevata, può persino causare l'arresto del sistema.
Vita di servizio ridotta
Nel tempo, l'utilizzo può ridurre significativamente la durata di uno scambiatore di calore rimovibile. La costante esposizione allo strato di sporcizia può causare corrosione e erosione delle piastre. La corrosione indebolisce il materiale delle piastre, rendendole più inclini alle perdite. L'erosione, d'altra parte, può logorare la superficie delle piastre, riducendo ulteriormente la loro efficacia.
Inoltre, l'aumento della caduta di pressione e il consumo di energia associato allo sporgenza possono mettere ulteriormente lo scambiatore di calore e altri componenti del sistema. Ciò può portare a guasti più frequenti e la necessità di costose riparazioni o sostituzioni.
Come mitigare l'impatto della sporcizia
Ora che sappiamo come l'utilizzo può influire sulle prestazioni di uno scambiatore di calore a piastra rimovibile, parliamo di cosa puoi fare per prevenirlo o ridurlo.
Pulizia regolare
Uno dei modi più efficaci per combattere l'utilizzo è attraverso la pulizia regolare. A seconda del tipo di incrostazione e delle condizioni operative, è possibile utilizzare diversi metodi di pulizia. Ad esempio, la pulizia meccanica prevede la rimozione fisica dello strato di fouling dalle piastre usando spazzole o getti d'acqua ad alta pressione. La pulizia chimica, d'altra parte, utilizza sostanze chimiche per dissolvere i depositi di fouling.
Pretrattamento di fluidi
Un altro modo per ridurre l'utilizzo è pretrattare i fluidi prima di entrare nello scambiatore di calore. Ciò può comportare il filtraggio dei fluidi per rimuovere le particelle solide, l'uso di ammorbidenti per ridurre la durezza dell'acqua o l'aggiunta di sostanze chimiche per prevenire la crescita biologica.
Scegliere lo scambiatore di calore giusto
La selezione del tipo appropriato di scambiatore di calore a piastra rimovibile per l'applicazione può anche aiutare a ridurre al minimo il fallo. Per esempio,Scambiatore di calore a spazzatura ampiasono progettati con canali di flusso più ampi, che possono ridurre il rischio di incrostazione del particolato.Scambiatore di calore a piastra brasatasono compatti e hanno un'elevata efficienza di trasferimento di calore, ma possono essere più difficili da pulire.Scambiatore di calore della piastra e del telaiosono facili da smontare e pulire, rendendoli una buona scelta per le applicazioni in cui il fallo è un problema.
Conclusione
L'utilizzo può avere un impatto significativo sulle prestazioni di uno scambiatore di calore a piastra rimovibile. Riduce l'efficienza del trasferimento di calore, aumenta la caduta di pressione e riduce la durata dell'attrezzatura. Tuttavia, adottando misure proattive come la pulizia regolare, il pretrattamento fluido e la scelta dello scambiatore di calore giusto, è possibile ridurre al minimo questi effetti e mantenere in modo efficiente lo scambiatore di calore.
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Riferimenti
- Incropera, FP e DeWitt, DP (2002). Fondamenti di trasferimento di calore e di massa. Wiley.
- Kakac, S., & Liu, H. (2002). Scambiatori di calore: selezione, valutazione e design termico. CRC Press.
- Müller-Steinhagen, H. (2005). Manuale di design dello scambiatore di calore. Casa Begal.