Hogyan enyhítik az ipari hőcserélők a hő sokk vagy károsodás kockázatát a folyadékok közötti gyors hőmérsékleti változások miatt?

A felhasznált anyagok Ipari hőcserélők úgy vannak választva, hogy képesek legyenek ellenállni a gyors hőmérsékleti változásoknak szerkezeti meghibásodás nélkül. Például a nagy teljesítményű fémeket, például a rozsdamentes acél, a titán és a rézötvözeteket általában használják, mivel kivételes ellenállásuk van a termikus feszültséggel és a korrózióval. Ezeknek az anyagoknak nagy a hővezetőképessége, amely megkönnyíti a tényleges hőátadást, miközben ingadozó hőmérsékleten tartja a szerkezeti integritást. A velejáró hőtágulási tulajdonságaik jól értenek, biztosítva, hogy kibővüljenek és összehúzódjanak anélkül, hogy repedéseket vagy deformációt okoznának. Különösen magas hőmérsékletű alkalmazások esetén a nikkel-alapú ötvözetek vagy kerámia bevonatok is használhatók a tartósság biztosítása érdekében szélsőséges körülmények között.

A termikus sokk kockázatának elkerülése érdekében sok ipari hőcserélő beépíti a tervezési jellemzőket, amelyek lehetővé teszik a szabályozott vagy fokozatos hőmérsékleti átmeneteket. Például a többszörös vagy többlépcsős hőcserélőket gyakran alkalmazzák a hőmérsékleti változások kezelésére egy sor lépésre, ahelyett, hogy a rendszert hirtelen változásnak kell alávetni. A multi-pass hőcserélők a folyadékáram többszázalékát használják, ezáltal csökkentve a hőmérsékleti gradienst a rendszerbe belépő és kilépő folyadék között. Egyes tervekben az előmelegítő vagy a hűtési mechanizmusok integrálhatók, hogy a folyadékok fokozatosan közelebb kerüljenek a kiegyensúlyozott hőmérséklethez, mielőtt belépnének a hőcserélőbe, csökkentve a termikus sokk kockázatát.

A termikus tágulás az egyik elsődleges oka a termikus sokk miatt. Az ipari hőcserélők ezt a kérdést olyan mechanizmusok tervezésével foglalkoznak, amelyek lehetővé teszik az alkatrészek szabad mozgását, mivel azok kibővülnek vagy összehúzódnak a hőmérsékleti változásokkal. A tágulási ízületeket és a fújtatókat általában használják a hőmozgás felszívására és a hőcserélő szerkezetének feszültségének megelőzésére. Ezek az alkatrészek rugalmasságot biztosítanak azokon a területeken, ahol valószínűleg tágulás fordul elő, például a héj vagy a csőcsomag. Egyes tervek között szerepelnek a réselt szerelőrendszerek is, amelyek lehetővé teszik a rendszeren belüli enyhe mozgást, biztosítva, hogy a hőcserélő szerkezetileg megalapozott maradjon az ingadozó hőmérsékletek ellenére.

A hőcserélő külsejére szigetelő anyagokat alkalmaznak, hogy megvédjék a belső alkatrészeket a külső hőmérsékleti szélsőségektől. Ez a szigetelés termikus pufferként működik, csökkentve a hőcserélőt közvetlenül befolyásoló hirtelen hőmérsékleti változások valószínűségét. A hőcserélők felületére védő bevonatok kerülnek felhasználásra, hogy további védelmi réteg biztosítsa. Ezek a bevonatok gyakran termikus ellenállóak, megakadályozzák a feltörést és a hőkezerés kopását. Magas kockázatú környezetben termikus gát bevonatok vagy kerámia bevonatok is használhatók, amelyeket kifejezetten a szélsőséges hőmérsékleti eltolódás elleni küzdelemre terveztek.

Az a sebesség, amellyel a folyadékok átfolynak a hőcserélőn, jelentős hatással van a termikus teljesítményre. Az áramlási sebesség beállításával a felhasználók minimalizálhatják a meleg és a hideg folyadékok hőmérsékleti különbségét, ami csökkenti a termikus sokk potenciálját. Változó sebességű szivattyúk és áramlás-szabályozó szelepek alkalmazhatók a folyadékok áramlásának dinamikusan beállításához a belépő folyadékok hőmérséklete alapján. A lassabb áramlási sebesség lehetővé teszi a fokozatos hőátadást, biztosítva, hogy nincs olyan hirtelen hőmérsékleti ingadozás, amely stresszt okozhat a hőcserélő belső alkatrészeire. Az automatizált áramlási sebesség-beállító rendszerek segíthetnek a hőátadási folyamat valós időben történő optimalizálásában, ezáltal csökkentve ezzel a termikus feszültségeket.