Прилагођени измењивач топлоте са ребрастим цевима за коришћење отпадне топлоте ваздушног компресора

У многим фабрикама, ваздушни компресор ради сатима сваког дана, тихо обављајући свој посао у углу фабрике. Он снабдева компримованим ваздухом вентиле, алате, линије за паковање и производну опрему, али такође одбацује изненађујућу количину енергије у облику топлоте. Због тога је рекуперацији топлоте компресора почела да се посвећује већа пажња. Атлас Цопцо примећује да се више од 90% електричне енергије коју користи компресор претвара у топлоту компресије, док Каесер наводи да у суштини 100% електричне енергије која иде у индустријски ваздушни компресор завршава као топлота негде у систему, са веома великим уделом те топлоте која се може повратити у корисне сврхе.

Овде измењивач топлоте са ребрастим цевима постаје веома практично решење. Идеја је једноставна: уместо да дозволи да топлота компресора нестане у атмосферу, систем ту топлоту преноси на другу струју ваздуха или струју флуида која се заправо може користити у постројењу. Дизајн ребрасте цеви посебно добро функционише када је ваздух један од медија, јер ребра повећавају површину преноса топлоте и помажу у ефикаснијем премештању топлоте између течности са стране цеви-и околног ваздуха. Референце америчког Министарства енергетике за парно и процесно{6}}грејање посебно напомињу да се измењивачи топлоте са ребрастим цевима обично користе за загревање ваздуха у апликацијама за сушење и{7}}грејање простора, због чега се тако природно уклапају у пројекте поврата топлоте компресора.

У стварној индустријској употреби, топлота из ваздушног компресора може се повратити на два уобичајена начина. Први је да ухватите топли издувни ваздух из ваздушно{1}}хлађеног компресора и усмерите га у другу област којој је потребна топлота. Каесер ово описује као једноставан метод за грејање простора, користећи канале и контроле за слање загрејаног ваздуха у радионице, складишта или оближње просторије. Други метод је рекуперација топлоте у воду или петљу процесне{4}}течности, а затим пропуштање тог врућег флуида кроз измењивач топлоте у другу корисну сврху. Атлас Цопцо објашњава да системи компресора са хлађењем водом{6}}могу да поврате топлоту у кругове топле воде, а Каесер напомиње да се загревање флуида из компресора може користити за апликације као што су вода за допуну котлова, загревање процесних{7}}течности, процеси хране и пића и сервис топле воде.

За многа постројења, измењивач топлоте са ребрастим цевима је привлачан јер претвара ту обновљену енергију у нешто одмах корисно: загрејан ваздух. На пример, фабрика може да поврати топлоту из хладњака уља компресора или петље за{1}}воду за хлађење, пошаље ту врелу течност кроз ребрасту цев и користи вентилатор да дува ваздух околине преко ребара. Резултат је топли ваздух који може да се доведе у радионицу, сушару, јединицу за припрему свежег-ваздуха-или производни простор током хладнијих месеци. Због тога се систем мање осећа као -додатак за енергетску ефикасност-, а више као део радне опреме постројења која надокнађује остале потребе за грејањем сваки дан када компресор ради. Смернице ДОЕ о системима компресора кажу да се отпадна топлота компресора може ефикасно користити за грејање простора и процесну{9}}грејану воду, често са атрактивним повратом јер се топлота ионако већ производи.

Оно што стил ребрасте цеви чини посебно погодним је природа самог ваздуха. Ваздух је релативно лош медијум за{1}}пренос топлоте у поређењу са водом, тако да саме голе цеви често нису довољне ако желите компактан, ефикасан калем. Додавањем ребара, измењивач добија много више контактне површине на ваздушној страни, што побољшава перформансе без превелике величине јединице. Због тога се намотаји са ребрима цеви тако широко користе у грејачима ваздуха, каналским грејачима,-апарацијама за допунски ваздух и опреми за сушење. У систему рекуперације топлоте компресора, овај исти принцип помаже у претварању јефтине-отпадне топлоте у стабилан и употребљив ток топлог процесног ваздуха.

Добар дизајн рекуперације топлоте компресора се не односи само на сам измењивач топлоте. Цео систем мора бити правилно усклађен. Каесер наглашава важност термичке усклађености између топлоте доступне из компресора и топлоте која је стварно потребна за процес. Та тачка је важнија него што многи људи схватају. Ако компресор ради само повремено, али је потреба за грејањем континуирана, повратна топлота можда неће бити довољна сама по себи. Ако је доступна температура воде прениска, ваздух који излази из намотаја ребрасте цеви можда неће бити довољно топао за примену. А ако је калем одабран само нагађањем, резултат може бити велики пад притиска, слаб проток ваздуха или разочаравајућа температура на излазу. Добро{7}}дизајниран систем мора да уравнотежи радне сате компресора, доступну топлоту, температуру флуида, проток ваздуха и циљане услове{8}}искључења ваздуха.

Други разлог зашто ови системи заслужују пажњу је обим уштеда. Атлас Цопцо каже да се до 94% топлоте компресије може повратити, а Каесер каже да се до 96% топлоте може искористити под правим условима. То нису обећања за сваку инсталацију, али показују зашто је поврат топлоте из компресора често један од практичнијих енергетских пројеката у фабрици. Уместо сагоревања новог горива или додавања електричних грејача за сваку функцију грејања, постројење може поново да користи топлоту коју је већ једном платило кроз потрошњу енергије компресора.

Са тачке гледишта{0}}оператора постројења, то је заиста најјачи аргумент за измењивач топлоте са ребрима у овој врсти система. То није гламурозна опрема. Обично не долази у центар пажње. Али помаже да се компресор од чистог потрошача енергије претвори у делимични извор енергије. Може смањити трошкове грејања, побољшати укупну ефикасност система и боље искористити опрему која већ ради сваки дан. У многим случајевима, најпаметнија топлота у фабрици уопште није нова топлота. То је топлота која је већ била ту, чекајући да се поврати и искористи на прави начин.