Kako delujejo toplotni izmenjevalniki tipa Spray-PTFE za hlajenje z neposrednim kontaktom?

Pri postopku nastane vroč jedek plin, ki ga je treba pred obdelavo ohladiti. Tradicionalni lupinasti in cevni izmenjevalniki bi korodirali in ploščni izmenjevalniki bi se lahko zamašili. Ali bi bila rešitev razpršilna oblika, pri kateri se plin razprši s hladilno tekočino preko PTFE cevi? Kdaj uporabimo to posebno konfiguracijo? kako deluje

Takšne situacije so značilne za sisteme kemične predelave, obdelave emisij in ravnanja s plini. Vroči plini iz reaktorjev, absorberjev ali sežigalnic so pogosto jedki, vsebujejo delce ali kondenzirane hlape. V takšnih situacijah običajni izmenjevalniki toplote morda niso primerni, ker lahko kovinske površine hitro zarjavijo ali pa se na površinah za prenos toplote lahko usedejo umazanije. Nadomestna metoda je uporaba PTFE toplotnih izmenjevalcev s pršenjem, ki zagotavljajo hlajenje, čiščenje in odpornost proti koroziji v teh težkih pogojih.

Na prvi pogled se zasnova zelo razlikuje od tradicionalnih izmenjevalcev. Razpršilni-sistemi niso odvisni samo od posrednega prenosa toplote med dvema omejenima tekočinama, ampak namesto tega vbrizgavajo tekoči razpršilec, ki teče čez niz PTFE cevi. V ceveh kroži pomožna tekočina, pogosto hladilna voda. Tok vročega plina teče izven cevi skozi komoro izmenjevalnika. Tekočina za pršenje ustvari tanek sloj na zunanjih stenah cevi. Plin potuje skozi ta zmočen medij.

Rezultat je hibridna metoda prenosa toplote. Prenos toplote iz plina v razpršeno tekočino poteka z neposrednim stikom, pri čemer se dodatna toplota prenaša skozi film tekočine in steno PTFE cevi do hladilnega medija, ki teče znotraj cevi. V mnogih primerih škropilna tekočina delno izhlapi, kar še izboljša učinek hlajenja. Tako izmenjevalec služi kot toplotni izmenjevalec in čistilna naprava.

Ko so plini vroči in umazani, je rešitev lahko razpršilo po PTFE cevi. Površine cevi so nenehno spirane s tekočim filmom, tako da se delci ne primejo nanje. To samo-čiščenje je še posebej uporabno za aplikacije, ki vključujejo prašne ali kemično reaktivne pline. Delci se odnesejo s krožečo tekočino, namesto da nastanejo usedline, ki bi ogrozile sposobnost prenosa toplote.

PTFE cev je ključnega pomena za to, da je ta nastavitev primerna za korozivne situacije. Fluoropolimerni materiali, kot je PTFE, so izjemno odporni na kisline, oksidante, halogene in druge sovražne kemikalije, ki se običajno pojavljajo v industrijskih plinskih tokovih. PTFE površine so stabilne tudi v stiku s kavstičnimi plini in kislimi raztopinami za pršenje. Kemična inertnost omogoča izmenjevalniku zanesljivo delovanje v situacijah, ki bi kmalu poškodovale kovinsko opremo.

Druga prednost izhaja iz narave neposrednega-kontaktnega hlajenja. Plin je v neposrednem stiku z razpršeno tekočino in efektivni koeficient prenosa toplote je lahko precej višji od tistega v izmenjevalnikih plin--plin. Posredno hlajenje ni zelo učinkovito, saj imajo plinski tokovi običajno šibko toplotno prevodnost in nizke koeficiente prenosa toplote. Dodajanje tekoče faze v delovanje znatno poveča toplotno učinkovitost izmenjevalnika.

Razpršilo ima še eno korist – lahko ujame delce ali topna onesnaževala iz toka plina. Plin, ki gre skozi namočen snop cevi, raztopi delce in topne pline ali pa ga pobere pršilna tekočina. Ta ukrep učinkovito pretvori izmenjevalnik v kombinirani hladilnik in pralnik. V nekaterih napravah sistem zniža temperaturo plina in hkrati odstrani nečistoče pred opremo za obdelavo na koncu.

Tipične aplikacije so za hlajenje jedkih plinov iz kemične industrije. Tokove vodikovega klorida, žveplovega dioksida ali kislih hlapov je treba pogosto ohladiti, preden vstopijo v pralnike, absorberje ali sisteme za nadzor emisij. Razpršilni-izmenjevalniki PTFE se uporabljajo tudi v aplikacijah za dušenje, kjer je treba vroče hlape hitro ohladiti, da se ustavijo kemične reakcije ali prepreči razgradnja.

Druga taka situacija je dušenje plina v sistemih za obdelavo odpadkov ali toplotno oksidacijo. Ti postopki ustvarjajo zelo vroče pline in običajno zahtevajo hitro hlajenje za zaščito opreme na koncu. Uporaba pršilnega hlajenja s površinami za prenos toplote iz PTFE vodi do učinkovitega znižanja temperature in odpornosti na korozivne stranske -produkte.

Delovanje razpršilnih izmenjevalnikov je zelo odvisno od zasnove samega razpršilnega sistema. Šobe morajo enakomerno porazdeliti tekočino po celotnem snopu cevi, da navlažijo vse površine. Če premaz ni enoten, imate lahko na določenem območju vroče točke in toplota se ne prenaša tako učinkovito. Inženirji nato izberejo vrste šob in vzorce pršenja, ki zagotavljajo enakomerno tvorbo filma po celotni površini izmenjevalnika.

Hkrati je treba upoštevati zamašitev šob. Tekočina, ki jo razpršite, lahko vsebuje raztopljene trdne ali suspendirane delce. Odprtine šob morajo biti dovolj velike, da se ne zamašijo. Materiali, uporabljeni za šobe in pršilne glave, morajo biti odporni tudi na kemično okolje, kar običajno zahteva uporabo fluoropolimerov ali drugih korozijsko-odpornih materialov.

Druga ključna značilnost v zasnovi sistema je upravljanje škropiva. Običajno se tekočina nabere na dnu izmenjevalnika in odteče v korito. Nato se s črpalko črpa nazaj v pršilne šobe. Če tekočina absorbira toploto plina, jo bo morda treba dodatno ohladiti pred recirkulacijo. To se na splošno izvede z uporabo sekundarnega izmenjevalnika toplote ali hladilnega stolpa.

Usmerjenost cevi vpliva tudi na zmogljivost. Navpične postavitve cevi so pogoste, saj omogočajo, da razpršena tekočina prosto odteka vzdolž površine cevi. Gravitacija prav tako pomaga ohranjati film enakomerno in ne dovoli, da bi se nabiral ali stagniral. Ustrezna razdalja med cevmi omogoča nemoten pretok plina skozi izmenjevalnik, brez nepotrebnega znižanja tlaka.

Vsi izpostavljeni deli znotraj plinskega in tekočega okolja morajo biti izbrani glede na odpornost proti koroziji. Poleg PTFE cevi se lahko za izdelavo razpršilnih zbirk, strukturnih nosilcev in materialov za zbiralnike uporabljajo fluoropolimeri, plastika-ojačana s steklenimi vlakni ali obložene kovine. Cilj je narediti vse namočene površine združljive s kemičnimi pogoji postopka.

V primerjavi z drugimi izvedbami toplotnih izmenjevalnikov so sistemi PTFE s-pršilnim PTFE niša. Posebej so primerni za hlajenje plinov, ki so jedki, prašni ali umazani. Vendar se običajno ne uporabljajo za visokotlačne-sisteme tekočin, za katere so tradicionalni-in-cevni izmenjevalniki še vedno bolje prilagojeni.

Razpršilni PTFE toplotni izmenjevalniki nudijo elegantno možnost, ko je treba tokove vročih plinov ohladiti in odstraniti onesnaževalce. Ti sistemi vključujejo hladilnike z neposrednim{1}}stikom s površinami za-prenos toplote, odpornimi proti koroziji, da izpolnjujejo zahtevne procesne pogoje, s katerimi se spopada običajna oprema. Navsezadnje je njihova učinkovitost odvisna od skrbnega inženiringa razpršitve pršila, kroženja tekočine in izbire materialov – elementov, ki poudarjajo potrebo po oblikovanju po meri v zahtevnih aplikacijah obdelave plina.