Kun aloimme määrittää lämmönvaihtimia kemianteollisuuden tuotantolaitoksille, teimme saman virheen, jonka monet insinöörit tekevät,{0}}keskitimme ennakkohintaan. Kesti kaksi kallista jälkiasennusprojektia ymmärtääkseen, että todellinen kustannustekijä ei ole ostotilaus; se on energialasku, joka saapuu joka kuukausi, vuodesta toiseen.
Siihen meidät johtitehokkaat-putkilevylämmönvaihtimet. Ei siksi, että ne olisivat näyttäviä, vaan siksi, että ne toimivat. Ja tässä artikkelissa opastan sinut läpi oppimamme -hyvät, huonot puolet ja vaihto-edut-, jotta voit päättää, ovatko ne järkeviä toiminnallesi.
Mikä todella tekee putkilevynvaihtimesta "korkean tehokkuuden"?
Katkaistaan markkinointislangia. Tavallinen putkilevylämmönvaihdin siirtää lämpöä nesteestä toiseen rinnakkaisten putkien nipun kautta. "High tehokkuus" -merkki tarkoittaa, että valmistaja on säätänyt kolmea asiaa:
Putken geometria – pienemmät halkaisijat, tiukemmat etäisyydet tai paremmat pinnat (kuten matalat{0}}rivat tai turbulaattorit)
Virtauksen jakautuminen – paremmat tulosuuttimet ja ohjauslevyt, jotka poistavat kuolleet alueet
Materiaalivalinta – korkeamman lämmönjohtavuuden seokset, jotka vähentävät seinämän vastusta
Tulos? Mitattavissa oleva kolhu yleisessä lämmönsiirtokertoimessa (U-arvo) . Kenttätesteissämme olemme havainneet U--arvon parannuksia 12 %:sta 28 %:iin verrattuna saman jalanjäljen perinteisiin malleihin. Se ei kuulosta suurelta paperilla, mutta kun siirrät 500 kW prosessilämpöä, 20 %:n parannus vähentää jäähdytysveden kulutusta suunnilleen samalla marginaalilla-ja se kasvaa nopeasti.
Kiinteä putkilevy vs. kelluva pää – kumpi sattuu vähemmän?
Tässä teoria kohtaa todellisuuden. Oppikirjoissa kerrotaan, että kiinteä putkilevy on halvempi ja kelluva pää käsittelee lämpölaajenemista. Totta. Mutta tässä on se, mitä he eivät korosta tarpeeksi:
Kiinteä putkilevy on painajainen, jos nestesi likaantuu. Et voi vetää nippua mekaanista puhdistusta varten. Meillä oli kerran asiakas, joka säästi 8 200 dollaria alkuperäisestä ostosta (kyllä, seurasimme tarkan määrän), sitten käytti 14 300 dollaria kemialliseen puhdistukseen 18 kuukauden aikana, koska he eivät päässeet käsiksi putkiin. Älykäs? Ei todellakaan.
Kelluva pää maksaa-yleensä 25–35 % korkeampi-, mutta voit vetää nipun, puristaa-pestä sen ja palauttaa sen verkkoon työvuorossa. Likaiset palvelut (jäähdytystornin vesi, raskaat öljyt, lietteet) maksavat itsensä takaisin kahdessa vuodessa, ehkä vähemmän.
Nyrkkisääntömme: jos putken{0}}puolen nesteen likaantumiskerroin on yli 0,0005 (m²·K/W), käytä kelluvaa päätä. Jos käsittelet puhtaita kaasuja tai demineralisoitua vettä, kiinteä putkilevy on hyvä ja säästää pääomaa.
Kolme todellista-maailman numeroa, jotka muuttivat mielemme
En aio esittää sinulle epämääräisiä "kustannussäästövaatimuksia". Tässä on kolme todellista datapistettä projekteista, joissa olemme olleet mukana:
Parametri ennen (vakio) jälkeen (korkea{0}}tehokkuus)
Energiankulutus 320 kW 258 kW (-19,4 %)
Vuosittainen energian hinta on 112 400 dollaria 90 300 dollaria
Pumpun teho (vaipan puoli) 45 kW 37 kW
Puhdistusväli 6 kuukauden välein 10 kuukauden välein
Vuosihuoltokulut 9 150 dollaria 5 820 dollaria
Korkean{0}}tehokkuuden yksikkö maksoi 47 300 $**, kun tavallinen vaihtoehto **38 100 $. Se on 9 200 dollarin palkkio. Mutta noin **25 600 dollarin** vuotuisilla käyttösäästöillä (energia + huolto), takaisinmaksuaika oli 4,3 kuukautta. Kyllä, kuukausia{13}ei vuosia.
Nyt olen rehellinen: kaikki projektit eivät saavuta näitä lukuja. Jos lämpötilaerosi on jo korkea (esim. ΔT > 80 astetta), tehokkuuden lisäys kutistuu, koska käyttövoima on niin suuri, että pienet U--arvon parannukset eivät liikuta neulaa juurikaan. Mutta kohtalaisille ΔT-sovelluksille (20–60 astetta) korkeat{6}}tehokkaat mallit eivät ole{7}}huomiota.
Piilokustannukset, joista kukaan ei puhu: paineen lasku
Tässä on saalis, jonka myyntiesitteistä on helppo ohittaa. Lämmönsiirron tehostamiseksi tehokkaissa-malleissa käytetään usein tiukempaa putkiväliä tai enemmän välilevyjä. Tämä lisää kuoren-puolen paineen laskua. Yhdessä aikaisemmissa asennuksissamme emme tarkistaneet tätä huolellisesti, ja olemassa oleva pumppu (Grundfos CRN-45, jos olet utelias) ei pystynyt toimittamaan vaadittua virtausta. Päädyimme korvaamaan sen CRN-64:llä - 6 200 dollarin pumpun päivitys söi osan sijoitetun pääoman tuottoprosentistamme. Ei katastrofi, mutta ärsyttävää ja täysin vältettävissä.
So before you specify a high-efficiency model, always request the pressure-drop curve. If your existing pump has spare head (say, >15 % marginaali), olet turvassa. Jos ei, harkitse pumpun päivitystä tai valitse vähemmän aggressiivinen malli. Tehokkuus on suuri, mutta ei järjestelmän uudelleensuunnittelun kustannuksella.
Tekemiämme kokovirheet (joten sinun ei tarvitse)
Olemme oppineet kovalla tavalla, että ylimitoitus on yhtä huono asia kuin alimitoitus. Ylisuuret lämmönvaihtimet maksavat enemmän, vievät enemmän lattiatilaa ja -vastakohtaisesti-voivat itse asiassa vähentää lämmönsiirtoa, koska virtausnopeudet laskevat, mikä johtaa laminaariseen virtaukseen ja likaantumisen lisääntymiseen.
Käytännön tarkistuslistamme:
Laske aina sekä vaadittu pinta-ala että todellinen pinta-ala 10–15 %:n likaantumismarginaalilla-ei 30 %, mikä on liikaa.
Tarkista nopeus putken puolella: pidä se yli 1,5 m/s, jotta vesi ei laskeudu. (Käytimme kerran nippua nopeudella 0,9 m/s ajateltiin säästävämme pumpun energiaa-huono idea. Tämä paketti hajosi 11 kuukaudessa ja maksoi asiakkaalle 6 200 dollaria varhaisessa vaihdossa. Oppitunti.)
Pyri kuoren puolelle 0,5–1,2 m/s nipun poikki-liian hidasta ja saat ohituksen; liian nopeasti ja saat eroosiota.
Nämä eivät ole teoreettisia sääntöjä. Ne tulivat poistamalla likaantuneet niput ja mittaamalla todellisen kerrostuman paksuus jarrusatulalla.
Yksi asia, jota emme ole vieläkään ymmärtäneet
Vastaan suoraan{0}}meillä ei ole kaikkia vastauksia. Tässä on ongelma, joka on vaivannut meitä viimeiset kaksi vuotta: tehokkaassa-malleissa, joissa on erittäin tiukat putkivälit, kemiallinen puhdistus ei aina saavuta sisimpiä putkia tehokkaasti. Olemme kokeilleet erilaisia suuttimien asentoja, korkeampia paineita, jopa ultraääniavusteista huuhtelua. Tulokset ovat ristiriitaisia. Joskus se toimii, joskus näemme vielä 15–20 % pienemmän virtauksen keskiputkissa puhdistuksen jälkeen.
Jos olet murtanut tämän, haluaisin todella kuulla sinusta. Suosittelemme toistaiseksi hieman leveämpää riviväliä uusissa rakennuksissa-se vähentää tehokkuutta noin 3–4 %, mutta tekee siivouksesta paljon ennakoitavamman. Se on vaihtokauppa-, johon olemme tyytyväisiä, mutta en sanoisi sitä ratkaisuksi.
Sertifikaatit – tylsää, mutta ei{0}}neuvoteltavissa
Pidän tämän lyhyenä, koska se ei ole glamouria, mutta sillä on merkitystä. Vaadi aina ASME Section VIII Division 1 -leimaus, jos olet Yhdysvalloissa, tai TEMA-luokka (R jalostamo, C yleinen kemikaali, B kohtalainen käyttö). Kerran hyväksyimme -leimattoman yksikön säästääksemme aikaa-, ja paikallinen tarkastaja hylkäsi sen saapuessaan. Kahden viikon seisokki, kun odotimme sertifioitua vaihtoa. Pelkästään tämä viivästys maksoi enemmän kuin sertifiointimaksu.
Viimeinen otos: kenen pitäisi ostaa, kenen pitäisi odottaa
Osta korkea{0}}tehokas, jos:
ΔT on 20–60 astetta
Sinulla on kohtalainen likaantumispotentiaali
Energiakustannukset ylittävät 0,08 dollaria/kWh (joka on nyt suurin osa Yhdysvalloista ja Euroopasta)
Pumpussasi on ylimääräistä kapasiteettia
Odota, jos:
Olet jo lähellä termodynaamisia rajoja (erittäin korkea ΔT)
Neste on erittäin puhdasta ja vaihdat täysin hyvän vakioyksikön
Sinulla on vakavia tilarajoituksia, jotka estävät lisäämästä hieman suuremman kuoren halkaisijan
Huoltotiimiltäsi puuttuu työkaluja tai koulutusta kelluvan{0}}pään purkamiseen (tämä puri meitä kerran-urakoitsijalta kesti kolme päivää keksiä kelluva-pään vedin, jonka luulimme heidän tietävän)