Выбор подходящего для конкретной задачи теплообменника

Теплообменники – это хорошо зарекомендовавшее себя оборудование для термической обработки жидкостей в таких процессах, как приготовление пищи, пастеризация и стерилизация, а также нагревание или охлаждение ряда продуктов.

Консультации специалистов незаменимы при выборе правильного теплообменника для конкретной задачи. Однако базовое понимание факторов, которые необходимо учитывать, поможет лучше разобраться в этом процессе. Их можно разделить на коммерческие и технические. Ответы на перечисленные ниже вопросы станут отправной точкой для организации тендера среди поставщиков или основой для сравнения различных коммерческих предложений.

Подходят ли теплообменники для конкретной задачи?

Этот вопрос может показаться странным для статьи о теплообменниках, но он должен быть рассмотрен в первую очередь: подходит ли теплообменник для конкретной задачи? Нет сомнений в том, что теплообменники могут быть относительно сложными и дорогими. Но, несмотря на это, во многих ситуациях они предпочтительнее альтернативных решений, особенно когда источник холода или тепла уже доступен или когда требуется передать тепло/холод в нескольких процессах. В то же время использование теплообменников в простых ситуациях, когда их можно заменить простым нагревательным элементом или несложной холодильной системой, нецелесообразно.

Какой тип теплообменника выбрать?

Простейшими видами теплообменников являются так называемые пластинчатые теплообменники, состоящие из комбинаций пластин и прокладок, через которые протекает продукт и нагревающая/охлаждающая жидкость. Они относительно просты, экономичны и хорошо себя зарекомендовали в работе с обычными ньютоновскими жидкостями, такими как молоко и жидкие масла. Тем не менее, для более вязких веществ, неньютоновских жидкостей и процессов, требующих высоких уровней теплопередачи, лучшим вариантом будут теплообменники типа «труба в трубе».

Они выпускаются в разных модификациях, в том числе со спиральной накаткой труб, увеличивающей турбулентность потока, что предотвращает загрязнение и повышает эффективность работы. Там, где интенсивность загрязнений поверхностей теплообмена высока и/или используются высоковязкие жидкости, применяют скребковые теплообменники. Они бывают разных конструкций, в том числе с возвратно-поступательными и вращающимися скребками, что позволяет обрабатывать различные продукты с сохранением ключевых характеристик качества при максимальной производительности.

Будет ли система работать с конкретными продуктами?

Отвечая на этот вопрос, необходимо учесть несколько моментов. Во-первых, теплообменник должен обеспечивать необходимую теплопередачу. Различные материалы имеют разные термические свойства, о которых следует помнить при проектировании теплообменника. Прочие факторы, такие как вязкость, содержание твёрдых веществ и консистенция, должны также оцениваться с точки зрения требуемых условий обработки наряду со скоростью потока продукта. Например, если теплообменник не обеспечивает требуемый нагрев, это приведёт к нарушению условий обработки и серьёзным последствиям в отношении качества и безопасности продукта.

В то же время, если система не гарантирует корректную обработку определённых продуктов, они могут потерять в качестве; например, грубая обработка вязких соусов может отрицательно повлиять на их консистенцию.

Наконец, установка c теплообменниками должна иметь возможность в любое время обрабатывать максимальное количество продукта. В то время как физические размеры теплообменников имеют свои ограничения, в большинстве случаев для увеличения производительности можно объединить несколько теплообменников в один блок.

Какие ещё преимущества имеет система?

Одним из ключевых преимуществ большинства теплообменников HRS является возможность рекуперации тепла, его отбора с конечной стадии процесса и повторного использования. Во многих случаях лишь одна эта функция делает систему более эффективной, уменьшая требуемое количество тепла на первом этапе термической обработки. Однако в других ситуациях (например, при изобилии источников тепла) отведённое тепло может использоваться в другом технологическом процессе или для совсем других целей (например, для обогрева офисов или зданий).

В таких случаях дополнительная экономия должна компенсировать капитальные и текущие затраты, связанные с теплообменником.

Каковы требования к техническому обслуживанию?

Они будут варьироваться в зависимости от типа выбранного теплообменника, его конструкции и условий эксплуатации. В любом случае, важны не столько требования к обслуживанию, сколько простота его осуществления. Например, сложно ли получить доступ к основным компонентам оборудования и какова стоимость подлежащих периодической замене запасных частей, таких как уплотнения и прокладки?

Для теплообменников типа «труба в трубе» и теплообменников с кольцевым зазором должна быть возможность разборки и извлечения отдельных труб без демонтажа всего блока. Также следует выяснить, можно ли обслуживать компоненты устройства без остановки технологического процесса? Эти факторы окажут ключевое влияние на стоимость обслуживания теплообменника, как в финансовом плане, так и в отношении затрат времени и ресурсов.

Какова будет стоимость системы?

Для многих людей стоимость является одним из наиболее важных факторов при принятии инвестиционного решения. Однако важно сравнить не только капитальные затраты на разные модули, но и ожидаемые эксплуатационные расходы, а также срок службы. Например, на 25 % более высокая цена покупки может легко окупиться благодаря большей эффективности и сокращению расходов на обслуживание за тот же или даже более продолжительный срок службы. Только с учетом всего комплекса расходов можно принять рациональное инвестиционное решение.

Насколько современная конструкция системы?

Использует ли компания, разработавшая теплообменник, самую последнюю научную информацию о процессах передачи энергии и тепла? Или же она опирается на документы и данные, которым уже полвека или больше? Кроме корректности работы теплообменника с точки зрения теплопередачи, необходимо учитывать и другие соображения, такие как простота установки и обслуживания.

Какие схемы резервирования и поддержки предлагает производитель?

Наличие резервного модуля может выручить в случае возникновения проблемы. Но не менее важно, предлагает ли поставщик такой сервис, как расширенное обслуживание и поддержку? Будет ли он обновлять свое оборудование в будущем, предлагая, например, трубы улучшенной конструкции? Не нужно торопиться заключать договор с местной компанией. Прежде всего, следует изучить, насколько довольны ею другие клиенты в аналогичных производственных процессах.

В короткой статье невозможно рассмотреть все потенциальные ситуации, но я надеюсь, что смог выделить некоторые из наиболее распространённых проблем, которые касаются почти каждого случая покупки или установки теплообменника. Индивидуальные обстоятельства каждого заказчика будут уникальными, и одним из ключевых соображений при принятии окончательного решения должно быть то, насколько выбранный поставщик понимает это.

Вернуться к списку