La scelta di uno scambiatore di calore industriale inizia con l'applicazione specifica: cosa deve essere riscaldato o raffreddato, quale fluido trasporta e come verrà effettuata la manutenzione dell'apparecchiatura. Questa panoramica applicativa collega le famiglie di scambiatori di calore a piastre di SHPHE con i servizi per processi industriali, servizi ausiliari, settore navale e recupero di calore, evidenziandone al contempo le differenze.
| Vincolo primario | Famiglia di prodotti da valutare | Informazioni che determinano l'idoneità |
|---|---|---|
| Canali di processo saldati con coperchi accessibili | Scambiatore di calore a piastre saldate HT-Bloc | Composizione del fluido, incrostazioni e accesso per la manutenzione |
| Solidi, fibre o fanghi viscosi | scambiatore di calore a piastre saldate a intercapedine ampia | Distribuzione delle particelle, reologia, sedimentazione ed erosione |
| Apparecchiature per processi di saldatura di lamiere e gusci | Scambiatore di calore a piastre saldate TP | Resistenza termica, inviluppo a pressione e disposizione dell'involucro |
| Compatto per applicazioni con fluidi puliti ad alta pressione | scambiatore di calore a circuito stampato (PCHE) | Pulizia del canale, differenza di pressione e cicli termici |
| Adatto per liquidi con piastre rimovibili | scambiatori di calore a piastre con guarnizioni | Compatibilità di piastre e guarnizioni, flusso e necessità di pulizia |
| Recupero del calore dei gas di scarico o di processo | preriscaldatore d'aria a piastra | Composizione del gas, polvere, punto di rugiada e margine del ventilatore |
Queste sono indicazioni di partenza, non valori nominali intercambiabili per le apparecchiature. La scheda tecnica, i materiali e la configurazione dell'unità proposta determinano i limiti operativi effettivi.
Le apparecchiature compatte a piastre saldate sono considerate per il recupero di calore liquido, i refrigeratori e alcune applicazioni di condensazione o ribollitura. In caso di ammodernamento, la revisione dovrebbe includere la fonte di calore recuperabile, il flusso in ingresso, l'approccio termico e l'accesso per la pulizia.
Nei sistemi di trattamento dei gas, uno scambiatore di calore povero/ricco recupera energia tra la soluzione povera rigenerata e la soluzione ricca caricata. La scelta del materiale deve tenere conto della composizione chimica completa della soluzione e del suo livello di contaminazione. Il carico recuperabile e la perdita di pressione su entrambi i lati devono essere confrontati nelle stesse condizioni di processo.
I refrigeratori di gas possono operare dopo la compressione o all'interno dei processi di purificazione. Il contenimento della pressione, la composizione del fluido, la formazione di condensa e la separazione a monte sono fattori importanti da considerare nella scelta. Un'applicazione per gas non dovrebbe essere assegnata a una configurazione per liquidi solo perché entrambi i prodotti utilizzano piastre.
La composizione del greggio, il comportamento di cere e asfalteni, la chimica dell'acqua e i solidi trascinati determinano la valutazione dell'incrostazione e della corrosione. I coperchi accessibili possono facilitare l'ispezione e la pulizia quando la configurazione installata non consente lo spazio di servizio richiesto.
Il recupero di calore da acqua salina calda richiede una valutazione congiunta della compatibilità della lega, della concentrazione, della formazione di incrostazioni e della temperatura di esercizio della parete. Viene selezionata una lega resistente alla corrosione in base al fluido identificato; nessuna designazione di lega rappresenta una garanzia universale contro ogni salamoia o miscela di acidi.
Gli scambiatori di calore a piastre saldate con intercapedine ampia vengono valutati laddove solidi o fibre rendono inadatti i normali passaggi stretti. L'intercapedine del canale, la distribuzione dell'ingresso, l'orientamento e il metodo di pulizia devono essere selezionati congiuntamente. Una maggiore intercapedine da sola non garantisce la velocità minima necessaria per mantenere in movimento la sospensione effettiva.
Il raffreddamento a sospensione per precipitazione deve mantenere il profilo di temperatura richiesto durante la gestione di soluzioni alcaline, cristalli di innesco e formazione di depositi. Le configurazioni verticali e orizzontali vengono valutate in base alla planimetria del sito, alla distribuzione e al percorso di pulizia pianificato.
Questi processi possono presentare condizioni chimiche e di composizione dei solidi diverse rispetto alla precipitazione con innesco. Specificare il flusso nel punto effettivo del processo, inclusi concentrazione, intervallo di temperatura e requisiti di pulizia, anziché considerare tutti gli scambiatori di allumina come un unico servizio di sospensione identico.
La viscosità dello sciroppo aumenta all'aumentare della concentrazione o al diminuire della temperatura. La progettazione termica dovrebbe quindi includere la condizione più fredda rilevante e la richiesta di pompaggio ammissibile dell'impianto. Anche la geometria dei passaggi e l'accesso per la pulizia sono influenzati dal trascinamento di fibre a monte.
Il mosto può contenere solidi sospesi, fibre biologiche e una viscosità che varia durante la lavorazione. La scelta delle attrezzature deve garantire il mantenimento della temperatura di processo richiesta, mantenendo al contempo il metodo di pulizia prescelto accessibile e compatibile con il materiale delle piastre.
La sospensione di pretrattamento LFP, le acque reflue legate alla lavorazione della pasta e altri flussi di particolato richiedono dati specifici sulla granulometria e sulla reologia. Questi dati devono essere separati dalle operazioni di recupero dei gas di scarico caldi nella pianificazione delle apparecchiature. Anche con canali di grandi dimensioni, la vagliatura a monte e una progettazione della distribuzione che limiti l'usura locale rimangono importanti.
Le apparecchiature PCHE e TP presentano diverse caratteristiche costruttive e di manutenzione. Le PCHE utilizzano canali saldati per diffusione per applicazioni specifiche con fluidi puliti. Le TP, invece, offrono una configurazione a pacco di piastre saldate all'interno di un involucro selezionato. Le due tipologie dovrebbero essere confrontate in base ai requisiti di processo, piuttosto che essere raggruppate sotto un'unica definizione di pressione o pulibilità.
Per un refrigeratore di gas compatto, è necessario valutare la composizione, la pressione di progetto, i cicli di pressione, la temperatura minima e la pulizia dei canali. La compatibilità con l'idrogeno e la valutazione della fatica rientrano nella progettazione specifica dei materiali e delle apparecchiature.
L'impiego di acidi acrilici richiede attenzione alla corrosione, alla tendenza alla polimerizzazione, alla distribuzione dei tempi di permanenza e ai limiti operativi del licenziatario del processo. Le condizioni complete in ingresso e il profilo di condensazione sono dati di input di progettazione più utili di una singola temperatura nominale in uscita.
I refrigeratori di purificazione devono essere adatti alla chimica del processo e ai requisiti di funzionamento continuo. I riscaldatori a piastre interni possono utilizzare lo spazio disponibile nella colonna, ma le modalità di installazione, supporto, ispezione e rimozione devono essere definite in fase di progettazione della colonna.
I pacchi di piastre rimovibili sono utili quando l'accesso per l'ispezione e la pulizia è importante e i materiali delle piastre e delle guarnizioni selezionati sono adatti ai fluidi. Gli impianti chimici, il supporto ai processi POE e i circuiti di raffreddamento dei materiali delle batterie richiedono schede tecniche separate per i propri limiti di temperatura, pressione e compatibilità.
Il circuito chiuso di raffreddamento dell'acqua è in genere isolato da una fonte di raffreddamento esterna per garantire un controllo preciso della chimica dell'acqua. Nella progettazione è necessario considerare le temperature stagionali dell'acqua di raffreddamento, la portata minima, la ridondanza e l'accesso per la manutenzione.
Uno scambiatore di calore può trasferire calore separando al contempo i limiti di pressione delle reti di riscaldamento primaria e secondaria. Pompe, valvole, controlli e protezioni devono essere valutati nell'ambito della centrale, specificando i requisiti di carico termico e i limiti idraulici per ciascun circuito.
I sistemi centralizzati di raffreddamento, di raffreddamento dell'acqua di raffreddamento, di lubrificazione e di supporto alla desolforazione della nave combinano uno spazio limitato con complesse esigenze chimiche dell'acqua e condizioni di accesso. L'utilizzo con acqua di mare può richiedere titanio o un altro materiale approvato dal progetto; la scelta dipende dal fluido di lavoro complessivo e dalle condizioni di progettazione.
I requisiti di classificazione, le vibrazioni, i rivestimenti, il peso operativo e gli spazi di sicurezza per la manutenzione devono essere specificati insieme al funzionamento. Uno scambiatore compatto non può essere valutato indipendentemente dalle sue tubazioni, dai supporti e dal sistema di isolamento.
Il recupero del calore del gas deve tenere conto della polvere, della composizione del gas, delle temperature locali delle pareti e della pressione disponibile del ventilatore. Il beneficio energetico netto include il calore recuperato e la maggiore richiesta di energia elettrica. Il controllo della corrosione nella parte fredda viene selezionato in base alle effettive condizioni del punto di rugiada.
Le configurazioni a piastre e modulari possono essere adattate alla strategia di trasporto, installazione e sostituzione dell'impianto. Prima di finalizzare la disposizione dei condotti, è necessario considerare l'accesso per la pulizia e la rimozione della polvere accumulata.
Un modulo skid può integrare lo scambiatore con tubazioni, valvole, strumenti, pompe e controlli, secondo un insieme di componenti concordato. L'assemblaggio in fabbrica consente di spostare le attività di ispezione e interfaccia da un sito con spazi limitati, ma l'intero pacchetto richiede comunque una pianificazione per il collegamento, la messa in servizio e il collaudo.
Nel recupero dell'energia frigorifera del GNL è necessario distinguere un circuito intermedio a freddo dal circuito criogenico di processo. Il recupero di calore delle celle a combustibile richiede un apporto di calore a una temperatura utile. Nessuna delle due applicazioni deve essere considerata una fonte automatica di energia utilizzabile senza aver prima verificato i livelli di temperatura, le ore di funzionamento e i relativi sistemi di controllo.
Iniziate con un programma di scambio, identificate ogni coppia di fluidi e fornite le condizioni normali, minime e massime. Aggiungete i solidi, la composizione chimica, la caduta di pressione ammissibile, i requisiti meccanici e i vincoli di accesso. Questo permette a SHPHE di valutare la famiglia di prodotti pertinente e definire cosa appartiene alla fornitura dello scambiatore e cosa appartiene al pacchetto impiantistico più ampio.
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