Ohišje in cevni hladilniki za CO₂ kompresorje

CO₂ kompresorji se pogosto uporabljajo v industrijskem hlajenju, predelavi hrane, hladilnicah, kemičnih obratih in nastajajočih transkritičnih sistemih CO₂. Zaradi visokih delovnih tlakov in povišanih izpustnih temperatur pri kompresiji CO₂ je učinkovito in zanesljivo hlajenje ključnega pomena. Ohlajeni in cevni hladilnik je ena najbolj preizkušenih in robustnih rešitev toplotnega izmenjevalnika za aplikacije kompresorjev CO₂, ki zagotavlja varno delovanje, stabilno delovanje in dolgo življenjsko dobo opreme.

Ohlajeni in cevni hladilniki se običajno uporabljajo kot naknadni hladilniki, hladilniki polnilnega zraka, hladilniki olja ali hladilniki plina, odvisno od konfiguracije kompresorja in zasnove sistema.

Tipične uporabe v kompresorskih sistemih CO₂

1. Nadomestni hladilniki CO₂

Nameščen za kompresorjem za znižanje temperature plina pred vstopom v opremo za tok.

Prednosti:

Zmanjša toplotno obremenitev cevi in ​​ventilov

Izboljša učinkovitost sistema

Ščiti tesnila in elastomere

2. Vmesni hladilniki (več-stopenjska kompresija)

Uporablja se med stopnjami stiskanja za znižanje vstopne temperature naslednje stopnje.

Prednosti:

Zmanjša kompresijsko delo

Izboljša volumetrično učinkovitost

Zniža temperaturo izpusta končne stopnje

3. Hladilniki plina CO₂ (transkritični sistemi)

V transkritičnih hladilnih sistemih s CO₂ lupinasti in cevni plinski hladilniki odvajajo toploto brez kondenzacije.

Prednosti:

Stabilno odvajanje toplote pod visokim pritiskom

Kompaktna zasnova z visoko stopnjo prenosa toplote

Primerno za vodno{0}}hlajene instalacije

4. Hladilniki olja za kompresor CO₂

Uporablja se za hlajenje mazalnega olja, ločenega od stisnjenega plina.

Prednosti:

Ohranja viskoznost olja in kakovost mazanja

Ščiti ležaje in gibljive dele

Podaljša servisne intervale kompresorja

 

Ključni vidiki oblikovanja

Pri načrtovanju cevnega hladilnika za CO₂ kompresorje je treba upoštevati več kritičnih dejavnikov:

Projektni tlak: pogosto presega 100 barov na strani CO₂

Načrtovana temperatura: visoke temperature izpustnega plina

Material cevi: nerjaveče jeklo ali visoko{0}}trdne bakrove zlitine

Material ohišja: ogljikovo jeklo ali legirano jeklo z ustrezno stopnjo tlaka

Izbira-strani cevi-ali strani lupine: CO₂ običajno na strani cevi za zadrževanje višjega tlaka

Hladilni medij: voda, glikol ali druge sekundarne tekočine

Omejitve padca tlaka: Za ohranitev učinkovitosti kompresorja

Zasnove so običajno skladne z ASME razdelkom VIII, PED ali enakovrednimi standardi za tlačne posode.

 

Tipične konstrukcijske značilnosti

Konfiguracija fiksnega ali U-cevnega snopa

Izboljšane notranje površine cevi za boljši prenos toplote

Pregrade, oblikovane za optimalno porazdelitev pretoka

Dodatek proti koroziji in varnostne meje za-dolgotrajno delovanje

 

Študija primera: cevni naknadni hladilnik za industrijski kompresor CO₂

• Ozadje projekta

Hladilnica, v kateri je deloval industrijski hladilni sistem CO₂, je imela visoke temperature na izpustu kompresorja, kar je povzročilo zmanjšano učinkovitost sistema in povečano vzdrževanje.

• Izzivi

Visok tlak in temperatura izpusta

Omejen prostor za zračno{0}}hlajene rešitve

Zahteva po visoki zanesljivosti in varnosti

• Rešitev implementirana

Dobavljen in nameščen je bil vodno{0}}hlajeni oklepni in cevni naknadni hladilnik CO₂.

• Ključni parametri zasnove

Hladilno sredstvo: CO₂ (R744)

Projektni tlak (stran CO₂): 120 barov

Hladilni medij: hladilna voda z-zaprto zanko

Konstrukcija: Cevi iz nerjavečega jekla, lupina iz ogljikovega jekla

Skladnost: Koda tlačne posode ASME

• Doseženi rezultati

Temperatura izpusta kompresorja se je znižala za več kot 30 stopinj

Izboljšana učinkovitost sistema in stabilno delovanje

Zmanjšana toplotna obremenitev na spodnjih komponentah

Dolgotrajno-delovanje-brez težav

 

Zaključek

Ohišje in cevni hladilnik za kompresorje CO₂ je zanesljiva in-preizkušena rešitev za upravljanje visokih tlakov in temperatur, značilnih za sisteme CO₂. Ne glede na to, ali se uporablja kot naknadni hladilnik, vmesni hladilnik, hladilnik plina ali hladilnik olja, ta vrsta toplotnega izmenjevalnika zagotavlja vrhunsko mehansko trdnost, toplotno zmogljivost in uporabnost.