Bộ trao đổi nhiệt ống có vây tùy chỉnh để sử dụng nhiệt thải của máy nén khí
Ở nhiều nhà máy, máy nén khí chạy hàng giờ mỗi ngày, lặng lẽ thực hiện công việc của mình ở góc nhà máy. Nó cung cấp khí nén cho van, dụng cụ, dây chuyền đóng gói và thiết bị sản xuất, nhưng nó cũng thải ra một lượng năng lượng đáng kinh ngạc dưới dạng nhiệt. Đó là lý do tại sao việc thu hồi nhiệt máy nén đã bắt đầu được chú ý nhiều hơn. Atlas Copco lưu ý rằng hơn 90% năng lượng điện mà máy nén sử dụng được chuyển thành nhiệt nén, trong khi Kaeser tuyên bố rằng về cơ bản 100% năng lượng điện đi vào máy nén khí công nghiệp sẽ chuyển thành nhiệt ở đâu đó trong hệ thống, với một phần rất lớn nhiệt đó có thể thu hồi được cho các mục đích hữu ích.
Đây là lúc bộ trao đổi nhiệt dạng ống có vây trở thành một giải pháp rất thiết thực. Ý tưởng rất đơn giản: thay vì để nhiệt của máy nén biến mất vào khí quyển, hệ thống sẽ truyền nhiệt đó sang luồng không khí hoặc dòng chất lỏng khác mà thực sự có thể được sử dụng trong nhà máy. Thiết kế ống có vây hoạt động đặc biệt hiệu quả khi không khí là một trong những chất trung gian vì các vây làm tăng bề mặt truyền nhiệt và giúp truyền nhiệt hiệu quả hơn giữa chất lỏng bên -ống và không khí xung quanh. Tài liệu tham khảo về quá trình và hơi nước-của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ lưu ý cụ thể rằng bộ trao đổi nhiệt ống có vây thường được sử dụng để sưởi ấm không khí trong các ứng dụng sấy khô và sưởi ấm-không gian, đó chính xác là lý do tại sao chúng phù hợp một cách tự nhiên với các dự án thu hồi nhiệt của máy nén.
Trong sử dụng công nghiệp thực tế, nhiệt từ máy nén khí có thể được thu hồi theo hai cách phổ biến. Đầu tiên là thu khí thải ấm từ máy nén-làm mát bằng không khí và dẫn nó đến khu vực khác cần nhiệt. Kaeser mô tả đây là một phương pháp đơn giản để sưởi ấm không gian, sử dụng hệ thống ống dẫn và bộ điều khiển để đưa không khí ấm đến các xưởng, nhà kho hoặc các phòng gần đó. Phương pháp thứ hai là thu hồi nhiệt thành vòng-nước hoặc chất lỏng xử lý, sau đó truyền chất lỏng nóng đó qua bộ trao đổi nhiệt cho mục đích hữu ích khác. Atlas Copco giải thích rằng hệ thống máy nén-làm mát bằng nước có thể thu hồi nhiệt vào mạch nước nóng và Kaeser lưu ý rằng hệ thống sưởi chất lỏng từ máy nén có thể được sử dụng cho các ứng dụng như nước bổ sung cho nồi hơi, xử lý-làm nóng chất lỏng, quy trình thực phẩm và đồ uống cũng như dịch vụ nước nóng.
Đối với nhiều nhà máy, bộ trao đổi nhiệt dạng ống có vây rất hấp dẫn vì nó biến năng lượng thu hồi được thành thứ hữu ích ngay lập tức: không khí nóng. Ví dụ: một nhà máy có thể thu hồi nhiệt từ bộ làm mát dầu máy nén hoặc vòng nước -làm mát, đưa chất lỏng nóng đó qua cuộn ống có vây và sử dụng quạt để thổi không khí xung quanh qua các cánh tản nhiệt. Kết quả là không khí ấm có thể được cung cấp cho xưởng, phòng sấy khô,-bộ trang điểm{4}}không khí trong lành hoặc khu vực sản xuất trong những tháng lạnh hơn. Điều đó làm cho hệ thống không còn giống một-một tiện ích bổ sung tiết kiệm năng lượng- nữa mà giống một thiết bị đang hoạt động của nhà máy giúp bù đắp cho nhu cầu sưởi ấm khác mỗi ngày khi máy nén chạy. Hướng dẫn của DOE về hệ thống máy nén cho biết nhiệt thải của máy nén có thể được sử dụng một cách hiệu quả để sưởi ấm không gian và xử lý-sưởi ấm nước, thường có mức hoàn vốn hấp dẫn vì dù sao nhiệt cũng đã được tạo ra.
Điều làm cho kiểu ống có vây đặc biệt phù hợp là bản chất của không khí. Không khí là môi trường truyền nhiệt-tương đối kém so với nước, vì vậy, chỉ sử dụng ống trần thường là không đủ nếu bạn muốn một cuộn dây nhỏ gọn, hiệu quả. Bằng cách thêm các cánh tản nhiệt, bộ trao đổi nhiệt sẽ có được nhiều diện tích tiếp xúc hơn ở phía không khí, giúp cải thiện hiệu suất mà không làm cho thiết bị trở nên quá lớn. Đó là lý do tại sao cuộn ống có vây được sử dụng rộng rãi trong máy sưởi không khí, máy sưởi ống dẫn,-thiết bị không khí trang điểm và thiết bị sấy khô. Trong hệ thống thu hồi nhiệt của máy nén, nguyên tắc tương tự này giúp chuyển đổi-nhiệt thải có chi phí thấp thành luồng không khí ấm ổn định và có thể sử dụng được trong quy trình.
Một thiết kế thu hồi nhiệt máy nén tốt không chỉ liên quan đến bản thân bộ trao đổi nhiệt. Toàn bộ hệ thống phải được kết hợp đúng cách. Kaeser nhấn mạnh tầm quan trọng của sự phù hợp về nhiệt giữa nhiệt có sẵn từ máy nén và nhiệt thực sự cần thiết cho quy trình. Điểm đó quan trọng hơn nhiều người nhận ra. Nếu máy nén chỉ chạy không liên tục nhưng nhu cầu sưởi ấm liên tục thì nhiệt thu hồi có thể không đủ. Nếu nhiệt độ nước sẵn có quá thấp, không khí thoát ra khỏi cuộn ống có vây có thể không đủ ấm cho ứng dụng. Và nếu cuộn dây chỉ được chọn bằng phỏng đoán, kết quả có thể là áp suất giảm lớn, luồng khí yếu hoặc nhiệt độ đầu ra đáng thất vọng. Một hệ thống-được thiết kế tốt phải cân bằng số giờ vận hành của máy nén, nhiệt sẵn có, nhiệt độ chất lỏng, luồng không khí và các điều kiện tắt khí-mục tiêu.
Một lý do khác khiến các hệ thống này đáng được quan tâm là quy mô tiết kiệm. Atlas Copco cho biết có thể thu hồi tới 94% nhiệt nén và Kaeser cho biết có thể sử dụng tới 96% nhiệt lượng đó trong các điều kiện thích hợp. Đó không phải là những lời hứa hẹn cho mọi công trình lắp đặt, nhưng chúng cho thấy tại sao việc thu hồi nhiệt từ máy nén thường là một trong những dự án năng lượng thiết thực hơn trong nhà máy. Thay vì đốt nhiên liệu mới hoặc bổ sung thêm lò sưởi điện cho mỗi nhiệm vụ sưởi ấm, nhà máy có thể tái sử dụng lượng nhiệt đã thanh toán một lần thông qua mức tiêu thụ điện của máy nén.
Từ quan điểm-người vận hành nhà máy, đó thực sự là lập luận mạnh mẽ nhất đối với bộ trao đổi nhiệt dạng ống có cánh trong loại hệ thống này. Nó không phải là thiết bị quyến rũ. Nó thường không nhận được sự chú ý. Nhưng nó giúp biến máy nén từ nơi tiêu thụ năng lượng thuần túy thành nguồn năng lượng một phần. Nó có thể giảm chi phí sưởi ấm, cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống và tận dụng tốt hơn các thiết bị đang chạy hàng ngày. Trong nhiều trường hợp, hệ thống sưởi thông minh nhất trong nhà máy hoàn toàn không phải là hệ thống sưởi mới. Đó là sức nóng đã có sẵn, chờ được phục hồi và sử dụng đúng cách.
