Warmtewisselaar | Toepassingen, voordelen en gebruiksmogelijkheden

Wat is een buiswarmtewisselaar?

Een warmtewisselaar is een procesapparaat dat is ontworpen om warmte over te dragen tussen twee vloeistoffen (vloeistof, stoom, gas) of tussen het oppervlak van een vaste stof en een stromende vloeistof.

De fabricage van de warmtewisselaar kan plaatsvinden in verschillende kwaliteiten roestvrij staal of speciale legeringen, waardoor deze bestand is tegen hoge en lage werkdrukken, evenals een breed bereik aan procestemperaturen. Bij de fabricage van warmtewisselaars is lassen een cruciaal onderdeel van het proces. De buiswarmtewisselaars zijn zeer efficiënte procesapparaten en hun hoge snelheden verbeteren de warmteoverdracht aanzienlijk.

Dimensionering van een buiswarmtewisselaar

Voor het dimensioneren van een warmtewisselaar zijn bepaalde uitgangsgegevens nodig, zoals het procesdebiet, de begin- en eindtemperatuur, evenals de fysische eigenschappen van het product.

Een essentiële factor voor de berekening en dimensionering van een buiswarmtewisselaar is het betrouwbaar en nauwkeurig kunnen karakteriseren van het gedrag van het product door middel van laboratoriumtests, waarbij de belangrijkste eigenschappen van het product kunnen worden bepaald, zoals:

• Dichtheid.
• Specifieke warmtecapaciteit.
• Warmtegeleidingsvermogen.
• Viscositeit.

Wat zijn de basisonderdelen van een buiswarmtewisselaar?

De basisonderdelen van een buiswarmtewisselaar zijn:

• Buisbundel: De buisbundel is het geheel van buizen dat het warmteoverdrachtsoppervlak vormt tussen de vloeistof die erdoorheen stroomt en de vloeistof die door de behuizing stroomt. In dit geheel van buizen bevindt zich het te verwarmen product.
• B BuisplaatB : De buisplaat is een geperforeerde of geboorde metalen plaat waarin de buizen van de buiswarmtewisselaar worden geplaatst en die door middel van expansie of lassen worden bevestigd. Indien extra bescherming tegen lekkage vereist is, kan een dubbele buisplaat worden gebruikt.
• Leidplaten: Het belangrijkste doel van de leidplaten is het sturen van de algemene stromingsrichting aan de behuizingszijde.
• Behuizing en aansluitingen: De behuizing is de omhulling van de tweede vloeistof of secundaire vloeistof. De behuizing heeft doorgaans een cirkelvormige doorsnede en is vervaardigd uit een staalplaat die in een cilindrische vorm is gevormd en in de lengterichting is gelast. De behuizing is voorzien van aansluitingen voor de in- en uitlaat van de secundaire vloeistof.
• Afneembare koppen: Afneembare koppen zijn elementen die aan beide uiteinden van de warmtewisselaar op de buisplaten zijn bevestigd en die de circulatie van het product door het buizenbundel moeten vergemakkelijken.

Soorten buiswarmtewisselaars

Afhankelijk van het ontwerp, de aard van het product en de beschikbare ruimte op de plaats van installatie kan de buiswarmtewisselaar in drie hoofdgroepen worden ingedeeld:

• Buis-in-buis-warmtewisselaar.
• Ringruimte-warmtewisselaar.
• Multibuis-warmtewisselaar.

De buis-in-buis-warmtewisselaar (ook wel dubbele-buis-warmtewisselaar genoemd) bestaat uit twee concentrische buizen met verschillende diameters, waarbij het product door de binnenste buis stroomt en het medium door de ruimte tussen beide buizen.

De ringruimte-warmtewisselaar bestaat uit drie of vier concentrische buizen. Het product stroomt door de centrale ringruimte, terwijl het medium door de buitenste en binnenste kanalen stroomt.

De multibuiswarmtewisselaar bestaat uit een buizenbundel in een behuizing. Het product stroomt door de binnenste buizen, terwijl het medium door het buitenste kanaal stroomt.

Belangrijkste toepassingen van de warmtewisselaar

In het algemeen zijn de belangrijkste toepassingen van warmtewisselaars:

• Het verhogen van de temperatuur van een vloeistof met behulp van een warmere vloeistof.
• Het koelen van een vloeistof met behulp van een vloeistof met een lagere temperatuur.
• Het condenseren van gassen.
• Het verdampen van vloeistoffen.

Voordelen van de buiswarmtewisselaar

Het buisvormige ontwerp van warmtewisselaars is een van de meest traditionele configuraties, vanwege de goede prestaties en veelzijdigheid. Tot de belangrijkste voordelen van buisvormige warmtewisselaars behoren de volgende factoren:

• Lage onderhoudskosten.
• Hoge werkdrukken.
• Hoge bedrijfstemperaturen.
• Verwerking van vezels of deeltjes.
• Grote veiligheid bij aseptische processen.
• Eenvoudige inspectie en demontage.
• Eenvoudig uit te breiden.

Toepassingen van de buiswarmtewisselaar

De warmtewisselaar is een procesapparaat dat in verschillende industrieën wordt gebruikt, en de toepassingen ervan zijn zeer divers en veelzijdig. De voordelen van buiswarmtewisselaars maken ze tot zeer robuuste, betrouwbare en onderhoudsarme apparaten, omdat er geen afdichtingen in zitten.

Binnen de belangrijkste toepassingen van buiswarmtewisselaars benadrukken wij bij SACOME de volgende:

• Sanitaire toepassingen: dit zijn toepassingen voor de voedingsmiddelenindustrie, waarbij speciale aandacht moet worden besteed aan de afwerking, de CIP-reiniging en de afvoerbaarheid van de apparatuur.
• Farmaceutische toepassingen: dit zijn toepassingen voor de farmaceutische en biotechnologische industrie, waar de certificering van de ruwheid een cruciale rol speelt en het ontwerp speciaal is gericht op het voorkomen van kruisbesmetting.
• Industriële toepassingen: dit zijn toepassingen voor de chemische en petrochemische industrie, waar het garanderen van een lange levensduur en de hoge betrouwbaarheid van de apparatuur voorop staan.