Système de récupération de chaleur pour unité de compresseur d’air

Les compresseurs d'air produisent une grande quantité de chaleur perdue pendant leur fonctionnement, et l'objectif principal du système de récupération de chaleur est de recycler cette chaleur perdue. Cela améliore non seulement le taux d'utilisation de l'énergie et réduit le coût énergétique de l'entreprise, mais réduit également la pollution thermique de l'environnement.

Le système de récupération de chaleur comprend principalement un échangeur de chaleur (tel qu'un échangeur de chaleur à tubes à ailettes), des tuyaux de raccordement, des vannes, des capteurs de température, des contrôleurs et d'autres composants. Parmi eux, l’échangeur de chaleur est le composant central utilisé pour réaliser le transfert de chaleur.

Échangeur de chaleur à tubes à ailettes
Caractéristiques structurelles
Section des ailettes : La clé d’un échangeur de chaleur à tubes à ailettes réside dans la conception des ailettes. Les ailettes sont généralement de fines feuilles de métal (par exemple aluminium, cuivre, etc.) étroitement enroulées ou soudées à la surface extérieure du tube de base (généralement un tube en acier). Il existe différentes formes d'ailettes, telles que des ailerons plats, des ailerons ondulés et des ailerons à broches. Par exemple, les ailerons plats sont de structure simple et faciles à fabriquer ; les ailettes ondulées peuvent augmenter la perturbation des fluides et améliorer l'efficacité du transfert de chaleur.
Section du tube de base : Le tube de base est le canal pour le fluide interne, et son matériau doit être choisi en fonction de la nature du fluide de travail (par exemple température, pression, corrosivité, etc.). Le tuyau en acier est le matériau le plus couramment utilisé, il présente une résistance élevée et une bonne résistance à la pression. Le diamètre et l'épaisseur de paroi du tube de base affectent également les performances de transfert de chaleur et la résistance à la pression de l'échangeur de chaleur.

Principe de fonctionnement
Lorsqu'un fluide chaud (tel qu'une huile à haute température ou un gaz à haute température provenant d'un compresseur d'air) traverse un côté de l'échangeur de chaleur à tube à ailettes (généralement l'intérieur du tube), la chaleur est conduite à travers la paroi du tube jusqu'aux ailettes. . Étant donné que les ailettes ont une grande surface, elles sont capables de transférer rapidement la chaleur au fluide froid (eau, air, etc.) de l'autre côté. Le fluide froid absorbe la chaleur et monte en température, permettant ainsi la récupération de chaleur. Par exemple, dans un système de récupération de chaleur typique pour un compresseur d'air, l'air comprimé à haute température passe à travers les tubes à ailettes et l'eau froide s'écoule à l'extérieur des tubes à ailettes. Grâce à l'échange de chaleur, la température de l'eau froide augmente et elle peut être utilisée à d'autres fins, comme le chauffage industriel ou l'eau chaude sanitaire.

Facteurs affectant l'efficacité de l'échange thermique
Paramètres des ailettes : l'espacement des ailettes, la hauteur, l'épaisseur et d'autres paramètres ont un impact significatif sur l'efficacité du transfert de chaleur. Un espacement plus petit des ailettes peut augmenter la surface de transfert de chaleur par unité de volume, mais peut également conduire à une résistance accrue aux fluides. Une hauteur d'ailette appropriée peut garantir une surface de transfert de chaleur suffisante tout en évitant des pertes de résistance excessives. Par exemple, lors de la conception d'un échangeur thermique à ailettes et tubes pour la récupération de chaleur dans une unité de compresseur d'air, si l'espacement des ailettes est trop petit et que le flux d'air entre les ailettes est entravé, l'efficacité globale du transfert de chaleur peut diminuer en raison d'un réduction du débit d’air, même si la surface d’échange thermique augmente.
Débit des fluides : Le débit des fluides froids et chauds est également un facteur clé. Un débit plus élevé peut améliorer le transfert de chaleur par convection du fluide, mais il augmentera également la résistance du fluide et la consommation d'énergie. Pour l'échangeur thermique à tubes à ailettes dans le système de récupération de chaleur d'un compresseur d'air, le débit de fluide doit être optimisé en fonction de la situation réelle (par exemple charge thermique, propriétés du fluide, etc.). Par exemple, lors de l'utilisation de l'eau comme fluide froid pour la récupération de chaleur, une augmentation appropriée du débit d'eau peut accélérer l'absorption de la chaleur, mais un débit trop élevé entraînera une augmentation de la consommation d'énergie de la pompe et une augmentation de la perte de pression dans la tuyauterie. système.
Conductivité thermique du matériau : La conductivité thermique des ailettes et du tube de base affecte directement l'efficacité du transfert de chaleur. Les matériaux à haute conductivité thermique (par exemple le cuivre) peuvent conduire la chaleur du côté fluide chaud vers le côté fluide froid plus rapidement. Cependant, dans la pratique, le coût et la résistance à la corrosion du matériau doivent également être pris en compte. Par exemple, bien que le cuivre ait une conductivité thermique plus élevée que l'acier, le coût inférieur de l'acier et sa capacité à répondre aux exigences de transfert de chaleur dans certains environnements non corrosifs ont conduit à l'utilisation d'une combinaison de tubes de base en tube d'acier et d'ailettes en aluminium dans certains environnements. systèmes de récupération de chaleur des groupes compresseurs.

Avantages des applications
Transfert de chaleur très efficace : comparé à l'échangeur de chaleur à tube lumineux ordinaire, l'échangeur de chaleur à tube à ailettes peut récupérer plus efficacement la chaleur perdue générée par les unités de compresseur d'air grâce à l'ajout d'ailettes, ce qui augmente considérablement la zone de transfert de chaleur. Par exemple, dans les mêmes conditions de débit de fluide et de différence de température, la capacité d'échange thermique de l'échangeur thermique à tubes à ailettes peut être plusieurs fois supérieure à celle de l'échangeur thermique à tubes légers.
Structure compacte : l'échangeur de chaleur à tubes à ailettes a une structure relativement compacte, ce qui permet une grande capacité de transfert de chaleur dans un espace limité. Ceci est très avantageux pour les endroits avec un espace limité, tels que les salles de compresseurs d'air, et peut être facilement installé à côté de l'équipement pour réduire les pertes de chaleur.
Forte adaptabilité : il peut être adapté à l'échange thermique d'une variété de fluides, qu'ils soient gazeux ou liquides, des fluides chauds et froids, peuvent être échangés dans l'échangeur de chaleur à tubes à ailettes grâce à une conception raisonnable de l'échange thermique. Par exemple, il peut être utilisé pour l’échange thermique entre l’air comprimé et l’eau ainsi qu’entre l’huile et l’air à haute température.