Εφαρμογές Διαχωρισμού Αέρα και Θέρμανσης Αερίου

Οι μονάδες διαχωρισμού αέρα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αζώτου, οξυγόνου και αργού είναι ένας τύπος βιομηχανικού εξοπλισμού επεξεργασίας αερίου που χρειάζεται μοναδικά θερμαντικά στοιχεία που μπορούν να λειτουργήσουν σε περιβάλλοντα με υψηλή πίεση, χαμηλή θερμοκρασία και πιθανότητα εκρήξεων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι θερμαντήρες υπόκεινται σε μεγαλύτερη μηχανική καταπόνηση και θερμική ανακύκλωση από ό,τι είναι φυσιολογικό για βιομηχανική χρήση. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να κατασκευαστούν σκληρά και να περάσουν από πολλές δοκιμές για να βεβαιωθείτε ότι λειτουργούν.

Ο εξοπλισμός διαχωρισμού αέρα λειτουργεί σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, συχνά κοντά στα κρυογονικά επίπεδα. Χρειάζεται επίσης θερμαντικά στοιχεία για κύκλους προθέρμανσης ή αναγέννησης. Επειδή διαφορετικά υλικά συστέλλονται με διαφορετικούς ρυθμούς, η ανακύκλωση μεταξύ θερμοκρασίας δωματίου και κρυογονικής θερμοκρασίας ασκεί μεγάλη πίεση στα θερμαντικά υλικά. Οι τυπικοί θερμαντήρες φυσιγγίων μπορεί να λειτουργούν για μερικούς κύκλους, αλλά οι εφαρμογές διαχωρισμού αέρα χρειάζονται ειδικά σχέδια με υλικά επιλεγμένα για την ικανότητά τους να αντέχουν σε χαμηλές θερμοκρασίες και θερμική καταπόνηση.


Με βάση την εμπειρία κατασκευής κρυογονικού εξοπλισμού, η εναλλαγή μεταξύ ζεστού και κρύου περιβάλλοντος είναι χειρότερη για τον εξοπλισμό από το να λειτουργεί σε οποιοδήποτε άκρο για μεγάλο χρονικό διάστημα. Κατά τη διάρκεια των κύκλων αναγέννησης, οι θερμαντήρες πρέπει να μπορούν να χειρίζονται γρήγορες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Αυτό συμβαίνει όταν ζεστό αέριο ή αέρας ταξιδεύει πάνω από στοιχεία που έχουν ψυχθεί σε κρυογονικές θερμοκρασίες. Οι θερμικές κλίσεις που προκύπτουν ασκούν πίεση στις εσωτερικές συνδέσεις, τα υλικά θήκης και τις σφραγίδες με τρόπους που οι στατικές δοκιμές δεν μπορούν να αναπαραχθούν, επομένως απαιτούνται πρόσθετες τεχνικές επικύρωσης.

Η σύγκριση μεταξύ θέρμανσης διαχωρισμού αέρα και κανονικών βιομηχανικών εφαρμογών δείχνει ότι τα πρότυπα ασφαλείας είναι πολύ διαφορετικά. Οι συσκευές διαχωρισμού αέρα μπορούν να χειριστούν με ασφάλεια τεράστιες ποσότητες οξυγόνου-πλούσιου ή καθαρού αέρα σε οξυγόνο, κάτι που μπορεί να είναι επικίνδυνο για κανονικά ηλεκτρικά μέρη. Οι θερμαντήρες για αυτές τις χρήσεις πρέπει να κατασκευάζονται με τρόπο που να αποτρέπει τους σπινθήρες και να διατηρεί τις επιφανειακές θερμοκρασίες κάτω από τα επίπεδα ανάφλεξης, ακόμη και όταν κάτι πάει στραβά. Όταν επιλέγετε υλικά, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι είναι συμβατά με το οξυγόνο και να αποφύγετε αυτά που θα μπορούσαν να πάρουν φωτιά ή να εξαπλώσουν την καύση σε εμπλουτισμένες ατμόσφαιρες.4.jpg

Ο έλεγχος για υπερπίεση είναι πολύ σημαντικός για θερμαντήρες που τοποθετούνται σε δοχεία υπό πίεση ή σε γραμμές αερίου υψηλής-πίεσης. Οι τυπικοί θερμαντήρες φυσιγγίων μπορούν να χειριστούν μέτριες πιέσεις, αλλά οι εφαρμογές διαχωρισμού αέρα έχουν συνήθως πιέσεις 50 bar. Το περίβλημα του θερμαντήρα πρέπει να μπορεί να χειρίζεται αυτές τις πιέσεις χωρίς να λυγίζει ή να σπάει, κάτι που θα μπορούσε να καταστρέψει τη μόνωση μέσα ή να καταστήσει τον θερμαντήρα μη ασφαλή. Πριν από την εγκατάσταση στο χωράφι, την υδροστατική δοκιμή και τη δοκιμή διαρροής ηλίου βεβαιωθείτε ότι η πίεση είναι σταθερή.

Σε εφαρμογές θέρμανσης αερίου, ο τρόπος με τον οποίο η ροή εξαπλώνεται σε όλες τις επιφάνειες του θερμαντήρα καθορίζει πόσο καλά λειτουργεί. Στη θέρμανση υγρού, η μεταφορά είναι η κύρια δύναμη, αλλά στη θέρμανση με αέριο, χρησιμοποιείται συνήθως η εξαναγκασμένη ροή, γεγονός που καθιστά τα προφίλ ταχύτητας άνισα. Σε σημεία με μικρή ροή σχηματίζονται θερμά μπαλώματα, ενώ σε σημεία με υψηλή ροή συμβαίνει υπερβολική ψύξη. Προκειμένου η τοπική υπερθέρμανση να μην μειώνει τη διάρκεια ζωής του θερμαντήρα, η απόσταση και η διάφραγμα ροής πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να κατανέμουν εξίσου το αέριο σε όλα τα θερμαντικά στοιχεία.

Τα πρότυπα καθαρότητας υλικού στην παραγωγή κρυογονικού αερίου μειώνουν τον κίνδυνο μόλυνσης από την κατασκευή του θερμαντήρα. Η εκροή αερίων από οργανικές σφραγίδες ή επιφανειακή μόλυνση μπορεί να παγώσει σε κρυογονικά τμήματα, γεγονός που μπορεί να εμποδίσει τα κανάλια ροής ή να λερώσει τα αέρια του προϊόντος. Για να βεβαιωθείτε ότι οι θερμάστρες πληρούν τα κριτήρια καθαριότητας για την παρασκευή αερίου-τροφίμου ή ιατρικής ποιότητας-, πρέπει να καθαρίζονται με συγκεκριμένο τρόπο και χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα υλικά.