Vorkvormige warmtewisselaars

Als geregistreerd lid van HTRI (© Heat Transfer Research, Inc.) beschikken we bij SACOME over een nieuw ontwerpgereedschap, het Xhpe-pakket. Dit is specifieke ontwerpsoftware voor warmtewisselaars van het type haarspeld, ook wel bekend als hairpin heat exchangers. Dankzij deze tool kunnen onze technici het proces van warmteoverdracht dat plaatsvindt in de U-vormige vorken van deze warmtewisselaars gedetailleerd analyseren, wat een meer geoptimaliseerd en betrouwbaar ontwerp mogelijk maakt.

HTRI voegt deze berekeningssoftware toe aan de reeds bekende modules van Xjpe voor het ontwerp van monotubulaire warmtewisselaars (tube-in-tube) en Xist voor het ontwerp van multitubulaire warmtewisselaars (shell & tube), die zijn opgenomen in versie 7 van Xchanger Suite, waardoor onze technische afdeling beschikt over de nieuwste ontwikkelingen en vorderingen op het gebied van warmteoverdracht.

Wat is de configuratie van een vorkvormige warmtewisselaar of hairpin heat exchanger?

Dit ontwerp bestaat ogenschijnlijk uit twee behuizingen die een gemeenschappelijke buisvormige balk in U-vorm delen. Maar in werkelijkheid vormen beide behuizingen één enkel volume, aangezien ze rechtstreeks met elkaar verbonden zijn door een kopstuk dat ook een U-vorm heeft.

In tegenstelling tot meerfasenwisselaars (meerdere fasen door buizen) hebben warmtewisselaars van het type haarspeld of hairpin de bijzonderheid dat de stroom in de behuizing in tegenstroom circuleert ten opzichte van de stroom door de buizen, in alle en beide fasen. Dit, in combinatie met een kleinere doorsnede in de mantel, maakt het een efficiënter en economischer ontwerp dan een meerfasenwarmtewisselaar wanneer het proces een kruising van temperaturen tussen de koude en warme vloeistof vereist.

Welke andere voordelen biedt een vorkvormige warmtewisselaar of hairpin heat exchanger?

• Het heeft een thermisch rendement dat superieur is aan dat van een meerfasige warmtewisselaar, ook voor processen met een zeer lage EMTD (gemiddeld effectief temperatuurverschil).
• Omdat het een ontwerp met U-buis betreft, zijn er geen metalen expansievoegen nodig om de differentiële uitzettingen tussen het servicekanaal en het productkanaal op te vangen.
• De U-vormige radius van de vork is ook de effectieve overdrachtslengte, in tegenstelling tot de bocht die nodig zou zijn om twee mantel- en buisapparaten (shell & tube) in serie met elkaar te verbinden.
• Het maakt een ontwerp met een verwijderbare U-vormige buizenbundel mogelijk, maar ook een volledig gelast ontwerp.
• Het drukverlies in het productkanaal is kleiner dan bij het equivalente meerfasige ontwerp.
• Het is een compact ontwerp met lage onderhoudskosten.

Andere technische artikelen over onze warmtewisselaars met mantel en buizen