Προσαρμοσμένος εναλλάκτης θερμότητας σωλήνα με πτερύγια για χρήση απόβλητης θερμότητας αεροσυμπιεστή
Σε πολλά εργοστάσια, ο αεροσυμπιεστής λειτουργεί για ώρες κάθε μέρα, κάνοντας αθόρυβα τη δουλειά του στη γωνία του εργοστασίου. Παρέχει πεπιεσμένο αέρα για βαλβίδες, εργαλεία, γραμμές συσκευασίας και εξοπλισμό παραγωγής, αλλά επίσης πετάει μια εκπληκτική ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανάκτηση θερμότητας συμπιεστή έχει αρχίσει να προσελκύει περισσότερη προσοχή. Η Atlas Copco σημειώνει ότι περισσότερο από το 90% της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται από έναν συμπιεστή μετατρέπεται σε θερμότητα συμπίεσης, ενώ η Kaeser δηλώνει ότι ουσιαστικά το 100% της ηλεκτρικής ενέργειας που πηγαίνει σε έναν βιομηχανικό αεροσυμπιεστή καταλήγει ως θερμότητα κάπου στο σύστημα, με ένα πολύ μεγάλο μερίδιο αυτής της θερμότητας να ανακτάται για χρήσιμους σκοπούς.
Αυτό είναι όπου ένας εναλλάκτης θερμότητας με πτερύγιο σωλήνα γίνεται μια πολύ πρακτική λύση. Η ιδέα είναι απλή: αντί να αφήνει τη θερμότητα του συμπιεστή να εξαφανιστεί στην ατμόσφαιρα, το σύστημα μεταφέρει αυτή τη θερμότητα σε άλλο ρεύμα αέρα ή ρεύμα ρευστού που μπορεί πραγματικά να χρησιμοποιηθεί στο εργοστάσιο. Ο σχεδιασμός του σωλήνα με πτερύγια λειτουργεί ιδιαίτερα όταν ο αέρας είναι ένα από τα μέσα, επειδή τα πτερύγια αυξάνουν την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας και βοηθούν στη μεταφορά της θερμότητας πιο αποτελεσματικά μεταξύ του πλευρικού υγρού του σωλήνα- και του περιβάλλοντος αέρα. Οι αναφορές ατμού και θέρμανσης του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ-σημειώνουν συγκεκριμένα ότι οι εναλλάκτες θερμότητας με πτερύγια σωλήνων χρησιμοποιούνται συνήθως για τη θέρμανση αέρα σε εφαρμογές ξήρανσης και θέρμανσης χώρου{7}, γι' αυτό ακριβώς ταιριάζουν τόσο φυσικά σε έργα ανάκτησης θερμότητας συμπιεστών.
Στην πραγματική βιομηχανική χρήση, η θερμότητα από έναν αεροσυμπιεστή μπορεί να ανακτηθεί με δύο συνήθεις τρόπους. Ο πρώτος είναι να συλλάβετε τον θερμό αέρα εξαγωγής από έναν-αερόψυκτο συμπιεστή και να τον κατευθύνετε σε μια άλλη περιοχή που χρειάζεται θερμότητα. Ο Kaeser το περιγράφει ως μια απλή μέθοδο για τη θέρμανση του χώρου, χρησιμοποιώντας αγωγούς και χειριστήρια για την αποστολή του θερμού αέρα σε εργαστήρια, αποθήκες ή κοντινά δωμάτια. Η δεύτερη μέθοδος είναι η ανάκτηση θερμότητας σε ένα βρόχο νερού ή επεξεργασίας-ρευστού και, στη συνέχεια, η διέλευση αυτού του ζεστού υγρού μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας για έναν άλλο χρήσιμο σκοπό. Η Atlas Copco εξηγεί ότι τα συστήματα συμπιεστών που ψύχονται με νερό-μπορούν να ανακτήσουν τη θερμότητα στα κυκλώματα ζεστού νερού και η Kaeser σημειώνει ότι η θέρμανση ρευστού από συμπιεστές μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές όπως νερό μακιγιάζ λέβητα, θέρμανση υγρών επεξεργασίας{{7}, διεργασίες τροφίμων και ποτών και σέρβις ζεστού νερού.
Για πολλά φυτά, ένας εναλλάκτης θερμότητας με πτερύγια σωλήνα είναι ελκυστικός επειδή μετατρέπει την ανακτώμενη ενέργεια σε κάτι άμεσα χρήσιμο: θερμαινόμενο αέρα. Για παράδειγμα, ένα εργοστάσιο μπορεί να ανακτήσει τη θερμότητα από το ψυγείο λαδιού του συμπιεστή ή από το βρόχο νερού ψύξης{{1}, να στείλει αυτό το ζεστό υγρό μέσω ενός πηνίου σωλήνα με πτερύγια και να χρησιμοποιήσει έναν ανεμιστήρα για να φυσήξει αέρα του περιβάλλοντος στα πτερύγια. Το αποτέλεσμα είναι ζεστός αέρας που μπορεί να τροφοδοτηθεί σε ένα εργαστήριο, ένα στεγνωτήριο, μια-μονάδα προετοιμασίας- φρέσκου αέρα ή έναν χώρο παραγωγής κατά τους ψυχρότερους μήνες. Αυτό κάνει το σύστημα να αισθάνεται λιγότερο σαν ένα-πρόσθετο ενεργειακής απόδοσης-και περισσότερο σαν ένα κομμάτι εξοπλισμού εγκαταστάσεων εργασίας που αντισταθμίζει άλλες απαιτήσεις θέρμανσης κάθε μέρα που λειτουργεί ο συμπιεστής. Η καθοδήγηση της DOE για τα συστήματα συμπιεστών λέει ότι η απορριπτόμενη θερμότητα του συμπιεστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για τη θέρμανση χώρου και τη θέρμανση{9}}διεργασίας νερού, συχνά με ελκυστική απόσβεση επειδή η θερμότητα παράγεται ήδη ούτως ή άλλως.
Αυτό που κάνει το στυλ του σωλήνα με πτερύγια ιδιαίτερα κατάλληλο είναι η φύση του ίδιου του αέρα. Ο αέρας είναι ένα σχετικά φτωχό-μέσο μεταφοράς θερμότητας σε σύγκριση με το νερό, επομένως οι γυμνοί σωλήνες συχνά δεν αρκούν εάν θέλετε ένα συμπαγές, αποτελεσματικό πηνίο. Με την προσθήκη πτερυγίων, ο εναλλάκτης αποκτά πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής στην πλευρά του αέρα, γεγονός που βελτιώνει την απόδοση χωρίς να κάνει τη μονάδα υπερβολικά μεγάλη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα πηνία σωλήνων με πτερύγια χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως σε θερμάστρες αέρα, θερμαντήρες αεραγωγών,-μονάδες αέρα και εξοπλισμό στεγνώματος. Σε ένα σύστημα ανάκτησης θερμότητας συμπιεστή, αυτή η ίδια αρχή βοηθά στη μετατροπή-χαμηλού κόστους χαμηλού κόστους σε ένα σταθερό και χρησιμοποιήσιμο ρεύμα θερμού αέρα διεργασίας.
Ένας καλός σχεδιασμός ανάκτησης θερμότητας συμπιεστή δεν αφορά μόνο τον ίδιο τον εναλλάκτη θερμότητας. Όλο το σύστημα πρέπει να αντιστοιχιστεί σωστά. Η Kaeser τονίζει τη σημασία της θερμικής αντιστοίχισης μεταξύ της διαθέσιμης θερμότητας από τον συμπιεστή και της θερμότητας που πραγματικά χρειάζεται η διαδικασία. Αυτό το σημείο έχει μεγαλύτερη σημασία από ό,τι πολλοί άνθρωποι συνειδητοποιούν. Εάν ο συμπιεστής λειτουργεί μόνο κατά διαστήματα, αλλά η ζήτηση θέρμανσης είναι συνεχής, η ανακτώμενη θερμότητα μπορεί να μην είναι αρκετή από μόνη της. Εάν η διαθέσιμη θερμοκρασία νερού είναι πολύ χαμηλή, ο αέρας που βγαίνει από το πηνίο του σωλήνα με πτερύγια μπορεί να μην είναι αρκετά ζεστός για την εφαρμογή. Και αν το πηνίο επιλεγεί μόνο με εικασίες, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι μεγάλη πτώση πίεσης, ασθενής ροή αέρα ή απογοητευτική θερμοκρασία εξόδου. Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα πρέπει να εξισορροπεί τις ώρες λειτουργίας του συμπιεστή, τη διαθέσιμη θερμότητα, τη θερμοκρασία του υγρού, τη ροή αέρα και τις συνθήκες απενεργοποίησης του στοχευόμενου αέρα-.
Ένας άλλος λόγος που αυτά τα συστήματα αξίζουν προσοχής είναι η κλίμακα της εξοικονόμησης. Η Atlas Copco λέει ότι μπορεί να ανακτηθεί έως και το 94% της θερμότητας συμπίεσης και η Kaeser λέει ότι έως και το 96% της θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί υπό τις κατάλληλες συνθήκες. Αυτά δεν είναι υποσχέσεις για κάθε εγκατάσταση, αλλά δείχνουν γιατί η ανάκτηση θερμότητας από συμπιεστές είναι συχνά ένα από τα πιο πρακτικά ενεργειακά έργα σε ένα εργοστάσιο. Αντί να καίει νέο καύσιμο ή να προσθέτει ηλεκτρικούς θερμαντήρες για κάθε καθήκον θέρμανσης, η μονάδα μπορεί να επαναχρησιμοποιήσει τη θερμότητα που έχει ήδη πληρώσει μία φορά μέσω της κατανάλωσης ισχύος του συμπιεστή.
Από την άποψη του χειριστή-του εργοστασίου, αυτό είναι πραγματικά το ισχυρότερο επιχείρημα για έναν εναλλάκτη θερμότητας με πτερύγιο σωλήνα σε αυτόν τον τύπο συστήματος. Δεν είναι λαμπερός εξοπλισμός. Συνήθως δεν τραβάει τα φώτα της δημοσιότητας. Αλλά βοηθά στη μετατροπή ενός συμπιεστή από έναν καταναλωτή καθαρής ενέργειας σε μερική πηγή ενέργειας. Μπορεί να μειώσει το κόστος θέρμανσης, να βελτιώσει τη συνολική απόδοση του συστήματος και να κάνει καλύτερη χρήση του εξοπλισμού που λειτουργεί ήδη καθημερινά. Σε πολλές περιπτώσεις, η πιο έξυπνη θερμότητα σε ένα εργοστάσιο δεν είναι καθόλου νέα θερμότητα. Είναι η ζέστη που ήταν ήδη εκεί, περιμένοντας να ανακτηθεί και να χρησιμοποιηθεί σωστά.
