Penukar panas suhu tinggipenting dalam banyak industri, termasuk kimia dan manufaktur. Khususnya, hal ini sangat penting dalam pengembangan pembangkitan energi yang efisien, yang kini menjadi semakin penting dibandingkan sebelumnya.
Penukar panas-suhu tinggi biasanya dianggap mencakup penukar panas yang menangani suhu antara 500-1400 derajat . Penukar panas shell and tube dapat dirancang untuk mengatasi berbagai suhu, namun bahkan ketika menggunakan bahan khusus, suhu tersebut jarang melebihi 500 derajat sebelum pertimbangan unik harus diterapkan.
Tantangan dengan penukar panas shell and tube bersuhu tinggi
Merancang penukar panas yang berfungsi pada suhu tinggi membawa serangkaian tantangan unik.
Perpindahan panas
Perpindahan panas melalui radiasi dapat memiliki peran yang lebih menonjol dalam penukar panas shell and tube bersuhu tinggi dibandingkan dengan unit bersuhu lebih rendah. Hal ini menambah kompleksitas ekstra pada perhitungan teknik.
Ada juga potensi kehilangan panas ke lingkungan yang lebih besar dari permukaan luar penukar panas. Hal ini harus diperhitungkan dalam desain unit itu sendiri, serta fondasinya dan perumahan lainnya.
Bahan
Seperti semua penukar panas shell and tube, penukar panas suhu tinggi harus terbuat dari bahan yang sesuai. Tantangan tambahannya adalah jumlah material yang jauh lebih sedikit dapat menangani peningkatan suhu, terutama jika digabungkan dengan persyaratan untuk menangani material korosif. Hal ini dapat menimbulkan pembatasan atau tantangan baru, seperti biaya tambahan atau kesulitan dalam manipulasi material.
Pemilihan bahan dan ketebalan yang sesuai untuk penukar panas shell dan tube suhu tinggi tertentu didasarkan pada tuntutan suhu proses. Kemampuan menahan kejut termal-bahan juga merupakan pertimbangan penting, serta ketahanan korosinya terhadap kotoran, garam, sulfat, asam, alkali, atau bahan lain yang dapat ditangani oleh penukar panas.
Analisis tegangan material sangat penting dalam desain shell and tube heat exchanger, namun dengan risiko dan biaya yang lebih besar terkait dengan unit bersuhu tinggi, hal ini menjadi lebih penting.
Hastelloy adalah salah satu contoh bahan yang digunakan dalam penukar panas shell and tube suhu tinggi, terutama bila digunakan cairan kimia agresif.
Selain Hastelloy, bahan-bahan berikut, namun tidak terbatas pada, digunakan:
- Inkonel 617
- Inkonel 625
- 800H
- Haynes 230 dan 120
Pemilihan cairan pendingin juga merupakan tantangan tambahan ketika bekerja dengan suhu yang lebih tinggi. Uap akan menghasilkan tekanan yang ekstrim, sehingga membutuhkan cangkang dan tabung yang lebih tebal; inilah alasan mengapa media alternatif seperti gas, logam cair atau garam cair harus dipertimbangkan.
Desain
Pada lingkungan bersuhu tinggi, karena adanya gas panas, koefisien perpindahan panas yang rendah akan tercapai. Dalam desain suhu yang lebih rendah, hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan tabung bersirip yang membantu produk menjadi lebih efisien pada ukuran yang kompak.
Namun, pada unit shell dan tube bersuhu tinggi, aliran gas biasanya mengandung partikel yang akan menyebabkan pengotoran dan mengisi ruang di antara sirip. Hal ini akan membuat siripnya sendiri tidak lebih menguntungkan dibandingkan desain standar. Selain itu, kecepatan gas seringkali terlalu rendah sehingga sirip tidak dapat memberikan perbedaan yang nyata.
Penurunan tekanan pada penukar panas suhu tinggi harus dijaga agar tetap rendah. Ini berarti diameter dan jarak tabung sering kali harus lebih besar, sehingga menimbulkan tantangan tambahan dalam menambahkan kipas atau blower yang masih-hemat biaya.
Jenis lembaran tabung yang umum digunakan pada penukar panas shell dan tube bersuhu rendah tidak selalu cocok untuk aplikasi suhu tinggi. Misalnya, lembaran tabung terapung, yang memerlukan paking penyegel, tidak berfungsi, atau tidak bekerja secara efektif, pada suhu yang sangat tinggi.
Namun, ekspansi diferensial tetap penting untuk diperhitungkan dalam penukar panas shell dan tube bersuhu tinggi. Insinyur sering kali harus menemukan solusi yang lebih unik untuk memastikan pengoperasian produk yang efektif pada suhu tinggi.
Aplikasi penukar panas shell dan tube suhu tinggi
Penukar panas shell dan tube suhu tinggi memiliki beragam aplikasi. Jika gas bersuhu tinggi perlu diproduksi atau diproses, diperlukan penukar panas bersuhu tinggi.
Pembangkit listrik
Temperatur pengoperasian yang lebih tinggi penting untuk meningkatkan efisiensi pembangkit listrik, yang pada gilirannya membantu meningkatkan pembangkit listrik terbarukan dan mengurangi ketergantungan dunia pada sumber energi bahan bakar fosil.
Hidrogen berpotensi menjadi bentuk utama penyimpanan energi dan bahan bakar. Namun, saat ini hal tersebut tidak dapat dilakukan dalam skala besar. Ketika teknologi terus mengeksplorasi bagaimana hal ini dapat diwujudkan, jelas bahwa penukar panas bersuhu tinggi kemungkinan besar akan memainkan peran penting.
Misalnya, proyek internasional Generasi IV mengidentifikasi desain reaktor berpendingin gas-bersuhu sangat tinggi yang mampu menghasilkan hidrogen tanpa menggunakan bahan bakar fosil atau mengeluarkan gas rumah kaca. Untuk aplikasi ini, penukar panas suhu tinggi yang efisien sangatlah penting.
Pemulihan panas limbah industri
Pemulihan panas limbah industri menangkap gas panas saat keluar dari peralatan industri untuk menggunakan energi panas. Beberapa dari gas ini bisa sangat panas dan memerlukan penukar panas khusus untuk menanganinya secara efektif. Gas-gas ini dapat bersifat korosif.
Penukar panas suhu tinggi yang digunakan untuk pemulihan limbah panas juga dapat membantu mengurangi polusi termal suhu tinggi. Memulihkan dan menggunakan kembali energi panas yang terbuang meningkatkan dampak proses industri terhadap lingkungan.
Tidak yakin apakah spesifikasi spesifik penukar panas cocok dengan alur proses Anda? Hubungi kami-tim profesional kami akan merekomendasikan spesifikasi yang sesuai berdasarkan parameter media, beban perpindahan panas, dan ruang pemasangan, serta menyediakan kasus aplikasi serupa.
E-mail:global@gneesteels.com