Mukautettu ripaputkilämmönvaihdin ilmakompressorin hukkalämmön hyödyntämiseen
Monissa tehtaissa ilmakompressori käy tuntikausia joka päivä ja tekee työtään hiljaa tehtaan nurkassa. Se toimittaa paineilmaa venttiileihin, työkaluihin, pakkauslinjoihin ja tuotantolaitteisiin, mutta se myös heittää pois yllättävän paljon energiaa lämmön muodossa. Siksi kompressorin lämmön talteenotto on alkanut saada enemmän huomiota. Atlas Copco toteaa, että yli 90 % kompressorin käyttämästä sähköenergiasta muunnetaan puristuslämmöksi, kun taas Kaeser toteaa, että periaatteessa 100 % teollisuusilmakompressoriin menevästä sähköenergiasta päätyy lämmöksi jonnekin järjestelmään, ja erittäin suuri osa tästä lämmöstä voidaan ottaa talteen hyödyllisiin tarkoituksiin.
Tässä ripaputkilämmönvaihtimesta tulee erittäin käytännöllinen ratkaisu. Idea on yksinkertainen: sen sijaan, että kompressorin lämpö katoaisi ilmakehään, järjestelmä siirtää lämmön toiseen ilmavirtaan tai nestevirtaan, jota voidaan käyttää laitoksessa. Ripaputkirakenne toimii erityisen hyvin, kun ilma on yksi väliaineista, koska evät lisäävät lämmönsiirtopintaa ja auttavat siirtämään lämpöä tehokkaammin putken-sivunesteen ja ympäröivän ilman välillä. Yhdysvaltain energiaministeriön höyry- ja prosessilämmitysviittauksissa mainitaan erityisesti, että ripaputkilämmönvaihtimia käytetään yleisesti ilman lämmittämiseen kuivaus- ja tilanlämmityssovelluksissa, minkä vuoksi ne sopivat niin luonnollisesti kompressorin lämmön talteenottoprojekteihin.
Todellisessa teollisessa käytössä ilmakompressorin lämpö voidaan ottaa talteen kahdella yleisellä tavalla. Ensimmäinen on ottaa talteen lämmin poistoilma ilmajäähdytteisestä kompressorista ja ohjata se toiseen paikkaan, joka tarvitsee lämpöä. Kaeser kuvailee tätä yksinkertaiseksi menetelmäksi tilojen lämmittämiseen, jossa käytetään kanavaa ja ohjausta lämmitetyn ilman lähettämiseksi työpajoihin, varastoihin tai läheisiin tiloihin. Toinen tapa on ottaa lämpö talteen veteen tai prosessi-nestesilmukkaan ja ohjata kuuma neste sitten lämmönvaihtimen läpi toiseen hyödylliseen tarkoitukseen. Atlas Copco selittää, että vesijäähdytteiset
Monille laitoksille ripaputkilämmönvaihdin on houkutteleva, koska se muuttaa talteen otetun energian heti hyödylliseksi: lämmitetyksi ilmaksi. Tehdas voi esimerkiksi ottaa lämpöä talteen kompressorin öljynjäähdyttimestä tai jäähdytys-vesisilmukasta, lähettää kuuman nesteen lamelliputkikierukan läpi ja puhaltaa ilmaa tuulettimella evien yli. Tuloksena on lämmintä ilmaa, joka voidaan syöttää työpajaan, kuivaushuoneeseen, raitis-ilman täyttöyksikköön-tai tuotantoalueelle kylmempien kuukausien aikana. Tämä tekee järjestelmästä vähemmän-tehokkuuden lisä-, vaan enemmän kuin työlaitoksen laitteisto, joka kompensoi muun lämmitystarpeen joka päivä, kun kompressori on käynnissä. DOE:n kompressorijärjestelmiä koskevissa ohjeissa sanotaan, että kompressorin hukkalämpöä voidaan käyttää tehokkaasti tilojen lämmitykseen ja prosessiveden lämmitykseen-, usein houkuttelevalla takaisinmaksulla, koska lämpöä tuotetaan jo joka tapauksessa.
Ripaputkityylistä erityisen sopivan tekee itse ilman luonne. Ilma on suhteellisen huono lämmön-siirtoväliaine veteen verrattuna, joten pelkät putket eivät useinkaan riitä, jos haluat kompaktin ja tehokkaan kierukan. Ripoja lisäämällä vaihdin saa paljon enemmän kosketuspinta-alaa ilmapuolelle, mikä parantaa suorituskykyä tekemättä yksiköstä liian suurta. Tästä syystä ripaputkikelat ovat niin laajalti käytössä ilmanlämmittimissä, kanavalämmittimissä, lisäilmayksiköissä ja kuivauslaitteissa. Kompressorilämmön talteenottojärjestelmässä tämä sama periaate auttaa muuttamaan edullisen-hukkalämmön vakaaksi ja käyttökelpoiseksi lämpimän prosessiilman virraksi.
Hyvä kompressorin lämmöntalteenottorakenne ei koske vain itse lämmönvaihdinta. Koko järjestelmä on sovitettava kunnolla. Kaeser korostaa kompressorista saatavan lämmön ja prosessin todellisuudessa tarvitseman lämmön välisen termisen yhteensovittamisen tärkeyttä. Tämä kohta merkitsee enemmän kuin monet ihmiset ymmärtävät. Jos kompressori käy vain ajoittain, mutta lämmöntarve on jatkuvaa, talteen otettu lämpö ei välttämättä riitä yksinään. Jos käytettävissä oleva veden lämpötila on liian alhainen, ripaputken kierukasta lähtevä ilma ei välttämättä ole tarpeeksi lämmintä käyttöä varten. Ja jos kela valitaan vain arvailun perusteella, seurauksena voi olla suuri painehäviö, heikko ilmavirta tai pettymys lähtölämpötila. Hyvin -suunnitellun järjestelmän on tasapainotettava kompressorin käyttötunnit, käytettävissä oleva lämpö, nesteen lämpötila, ilmavirta ja tavoiteilman pois{8}}olosuhteet.
Toinen syy, miksi nämä järjestelmät ansaitsevat huomiota, on säästöjen suuruus. Atlas Copcon mukaan puristuslämmöstä voidaan ottaa talteen jopa 94 %, ja Kaeser sanoo, että jopa 96 % lämmöstä voidaan ottaa käyttöön oikeissa olosuhteissa. Nämä eivät ole lupauksia jokaiselle asennukselle, mutta ne osoittavat, miksi lämmön talteenotto kompressoreista on usein yksi käytännöllisimmistä energiaprojekteista tehtaalla. Sen sijaan, että polttaisit uutta polttoainetta tai lisättäisiin sähkölämmittimiä jokaiseen lämmitystehtävään, laitos voi käyttää uudelleen kompressorin tehonkulutuksen kautta jo maksamansa lämmön.
Tehdas{0}}operaattorin näkökulmasta tämä on todella vahvin argumentti lamelliputkilämmönvaihtimen puolesta tämäntyyppisissä järjestelmissä. Se ei ole hohdokas varuste. Se ei yleensä saa valokeilassa. Mutta se auttaa muuttamaan kompressorin puhtaasta tehonkuluttajasta osittaiseksi energialähteeksi. Se voi vähentää lämmityskustannuksia, parantaa järjestelmän yleistä tehokkuutta ja hyödyntää paremmin laitteita, jotka ovat jo käynnissä joka päivä. Usein tehtaan älykkäin lämpö ei ole ollenkaan uusi lämpö. Se on lämpöä, joka oli jo siellä odottamassa talteenottoa ja käyttöä oikein.
