Kui alustasime keemiatöötlemistehaste soojusvahetite määramist, tegime sama vea, mida teevad paljud insenerid,{0}}keskendusime eelhinnale. Kulus kaks kallist moderniseerimisprojekti, et mõista, et tegelik kulujuht ei ole ostutellimus; see on energiaarve, mis saabub iga kuu, aastast aastasse.
See viis meid sellenisuure -tõhususega torust lehtsoojusvahetid. Mitte sellepärast, et nad on toretsev, vaid sellepärast, et nad töötavad. Ja selles artiklis tutvustan teile, mida oleme õppinud,-hea, halb ja kompromiss-, et saaksite otsustada, kas need on teie tegevuse jaoks mõttekad.
Mis teeb torulehevahetist tegelikult "kõrge efektiivsusega"?
Lõikame turundusliku kõnepruugi läbi. Tavaline toru-lehtsoojusvaheti liigutab soojust ühest vedelikust teise paralleelsete torude kimbu kaudu. Märgis "kõrge tõhusus" tähendab, et tootja on muutnud kolme asja:
Toru geomeetria – väiksem läbimõõt, kitsam vahemaa või täiustatud pinnad (nt madalad{0}}uimed või turbulaatorid)
Voolujaotus – paremad sisselaskeotsikud ja deflektori konstruktsioonid, mis kõrvaldavad surnud tsoonid
Materjalivalik – suurema soojusjuhtivusega sulamid, mis vähendavad seina takistust
Tulemus? Mõõdetav ebatasasus üldises soojusülekandeteguris (U-väärtus) . Meie välikatsetes oleme näinud U-väärtuse paranemist vahemikus 12% kuni 28% võrreldes sama jalajäljega tavapäraste konstruktsioonidega. See ei kõla paberil tohutult, kuid kui liigutate 500 kW protsessisoojust, vähendab 20% paranemine teie jahutusvee tarbimist ligikaudu samaväärselt-ja see lisandub kiiresti.
Fikseeritud toruleht vs ujuvpea – kumb teeb vähem haiget?
See on koht, kus teooria kohtub reaalsusega. Õpikutes öeldakse, et fikseeritud toruleht on odavam ja ujuvpea talub soojuspaisumist. Tõsi. Kuid siin on see, mida nad piisavalt ei rõhuta:
Fikseeritud toruleht on õudusunenägu, kui teie vedelik rikub. Mehaaniliseks puhastamiseks ei saa kimpu tõmmata. Kunagi oli meil klient, kes säästis esialgsel ostul 8200 dollarit (jah, me jälgisime täpset arvu), seejärel kulutas 18 kuu jooksul keemilisele puhastamisele 14 300 dollarit, kuna ta ei pääsenud torudele ligi. Tark? Tegelikult mitte.
Ujuv pea maksab rohkem-tavaliselt 25–35% kõrgem,-kuid saate kimbu tõmmata, survega-pesta ja vahetuse jooksul uuesti võrgus kasutada. Määrdunud teenuste eest (jahutustorni vesi, rasked õlid, läga) tasub see end ära kahe aastaga, võib-olla vähemgi.
Meie rusikareegel: kui teie toru{0}}külje vedeliku saastetegur on üle 0,0005 (m²·K/W), liikuge ujuva peaga. Kui kasutate puhast gaasi või demineraliseeritud vett, on toru fikseeritud leht hea ja säästab teie kapitali.
Kolm tegelikku{0}}maailma numbrit, mis muutsid meie meelt
Ma ei hakka teile esitama ebamääraseid "kulude kokkuhoiu" väiteid. Siin on kolm tegelikku andmepunkti projektidest, milles oleme osalenud:
Parameeter enne (standardne) pärast (kõrge{0}}tõhusus)
Energiatarve 320 kW 258 kW (-19,4%)
Aastane energiakulu 112 400 dollarit 90 300 dollarit
Pumba võimsus (kesta pool) 45 kW 37 kW
Puhastussagedus Iga 6 kuu järel Iga 10 kuu järel
Iga-aastased hoolduskulud 9150 dollarit 5820 dollarit
Kõrge-tõhususega seade maksis 47 300 $** võrreldes standardse alternatiiviga **38 100 $. See on 9200 dollari suurune lisatasu. Kuid umbes **25 600 dollari suuruse aastase tegevussäästuga** (energia + hooldus) oli tasuvusaeg 4,3 kuud. Jah, kuud,{13}mitte aastaid.
Nüüd ütlen ausalt: mitte iga projekt ei taba neid numbreid. Kui teie temperatuuride erinevus on juba kõrge (näiteks ΔT > 80 kraadi), väheneb efektiivsuse tõus, kuna liikumapanev jõud on nii suur, et väikesed U-väärtuse täiustused ei liiguta nõela palju. Mõõdukate ΔT rakenduste (20–60 kraadi) puhul on aga suure-tõhususega konstruktsioonid muretu.
Varjatud kulu, millest keegi ei räägi: rõhulangus
Siin on konks, mille müügibrošüürid mugavalt vahele jätavad. Soojusülekande suurendamiseks kasutavad suure-tõhususega konstruktsioonid sageli väiksemat toruvahet või rohkem deflektoreid. See suurendab kesta{3}}rõhu langust. Ühes oma varases paigalduses ei kontrollinud me seda hoolikalt ja olemasolev pump (Grundfos CRN-45, kui olete uudishimulik) ei suutnud vajalikku voolu pakkuda. Asendasime selle lõpuks CRN-64-ga – see 6200-dollarine pumbauuendus sõi meie ROI-st osa ära. Pole katastroof, kuid tüütu ja täiesti välditav.
So before you specify a high-efficiency model, always request the pressure-drop curve. If your existing pump has spare head (say, >15% marginaal), olete ohutu. Kui ei, siis uuendage pumpa või valige vähem agressiivne disain. Tõhusus on suurepärane, kuid mitte süsteemi ümberkujundamise hinnaga.
Suuruse määramise vead, mida oleme teinud (nii et te ei pea seda tegema)
Oleme kõvasti õppinud, et ülemõõtmine on sama halb kui alamõõtmine. Suured soojusvahetid maksavad rohkem, võtavad rohkem põrandapinda ja -vastupidiselt-võivad tegelikult vähendada soojusülekannet, kuna voolukiirused langevad, mis põhjustab laminaarset voolu ja suurenenud saastumist.
Meie praktiline kontrollnimekiri:
Arvutage alati nii nõutav kui ka tegelik pindala 10–15% saastevaruga,-mitte 30%, mis on liialdatud.
Kontrollige kiirust toru poolel: settimise vältimiseks hoidke seda üle 1,5 m/s. (Kunagi käitasime komplekti kiirusega 0,9 m/s, mõeldes, et säästame pumbaenergiat, -halb mõte. See komplekt läks 11 kuuga välja ja maksis kliendile 6200 dollarit varajane väljavahetamine. Õppetund.)
Korpuse poolel püüdke kiirust 0,5–1,2 m/s üle kimbu -liiga aeglane ja saate mööda minna; liiga kiiresti ja tekib erosioon.
Need ei ole teoreetilised reeglid. Need saadi määrdunud kimpude eemaldamisest ja pidurisadulatega ladestumise tegeliku paksuse mõõtmisest.
Üks asi, mida me pole ikka veel aru saanud
Olen teiega otsekohene,{0}}meil pole kõiki vastuseid. Siin on probleem, mis on meid vaevanud viimased kaks aastat: suure-tõhusate ja väga kitsa toruvahedega konstruktsioonide puhul ei jõua keemiline puhastus alati tõhusalt kõige sisemiste torudeni. Oleme proovinud erinevaid düüsiasendeid, kõrgemat rõhku ja isegi ultraheli{4}}abiga loputamist. Tulemused on segased. Mõnikord see toimib, mõnikord näeme kesktorudes pärast puhastamist ikkagi 15–20% väiksemat voolu.
Kui olete selle ära murdnud, tahaksin teile siiralt kuulda. Praegu soovitame uute ehituste puhul keskmistel ridadel pisut laiemat vahet-see vähendab tõhususe kasvu umbes 3–4%, kuid muudab puhastamise palju prognoositavamaks. See on vahetus-, millega oleme rahul, kuid ma ei nimetaks seda lahenduseks.
Sertifikaadid – igav, kuid{0}}mitte läbiräägitav
Jätan selle lühidalt, sest see pole glamuurne, kuid see on oluline. Kui asute USA-s või TEMA klassis (R rafineerimistehaste jaoks, C üldkemikaalide jaoks, B mõõduka töö jaoks), nõudke alati ASME Section VIII Division 1 tembeldamist. Kunagi võtsime aja säästmiseks vastu -templita üksuse{4}}ja kohalik inspektor lükkas selle saabumisel tagasi. Kaks nädalat seisakut, kuni ootasime sertifitseeritud asendust. Ainuüksi see viivitus maksis rohkem kui sertifitseerimistasu.
Meie viimane võte: kes peaks ostma, kes peaks ootama
Ostke suure{0}}tõhususega, kui:
Teie ΔT on vahemikus 20–60 kraadi
Teil on mõõdukas saastumise potentsiaal
Energiakulud ületavad 0,08 dollarit kWh kohta (mis on praegu suurem osa USA-st ja Euroopast)
Teie pumbal on vaba peavõimsust
Hoidke kinni, kui:
Olete juba termodünaamiliste piiride lähedal (väga kõrge ΔT)
Teie vedelik on äärmiselt puhas ja te asendate täiesti hea standardseadme
Teil on tõsised ruumipiirangud, mis takistavad veidi suurema kesta läbimõõdu lisamist
Teie hooldusmeeskonnal puuduvad ujuva-peaga lahtivõtmise tööriistad ega koolitus (see hammustas meid ükskord-võttis töövõtjal kolm päeva, et leida välja ujuv-peaga tõmbaja, mida me eeldasime, et nad teavad)