Управление стоимостью в Тепло-Transfer-Fluid Systems

Принимая собственности жидкости решений, связанных в течение всего срока осуществления проекта, от проектирования до демонтажа, пользователи могут обеспечить лучшие и самые недорогие подход в процессе нагрева и охлаждения.

В идеальном мире, оптимальную производительность теплообмена vould быть достигнуто без компромиссов. Системы бы эквайеру минимальной поверхности теплообмена области, с минимальными расходами, связанными с теплообменного оборудования и безопасность факторов, позволяющих за ухудшение производительности с течением времени было бы излишне.

В реальном мире, однако, экономические потери могут начаться уже на этапе предварительного проектирования. Конструкция должна учитывать факторы неопределенности и предположения, добавив в капитал проекта инвестиций и эксплуатационных расходов.

Однако определение оптимального проектирования является лишь первым в ряду важнейших решений по отношению к операционной экономически эффективной системы. Многочисленные пути ухудшения от пиковой производительности может подорвать экономику в течение срока действия системы и жидкости. Со временем условия могут отличаться, износ оборудования может произойти, и система изменения и / или дополнения могут быть наложены, однако, первоначальные требования по тепло-перенос может оставаться - или даже возрасти.

При выборе лучших жидкости для применения, важно учитывать такие факторы, как первоначальное заполнение стоимости приобретения, замены частоты пополнения цены и окислительной стабильности. Осведомленность о состоянии жидкости в процессе эксплуатации поможет выявить потенциальные проблемы с производительностью жидкости и позволяет активные действия, которые необходимо принять, чтобы избежать проблем. С опытными технической поддержки, высокие издержки, связанные с коррозией оборудования, насосных печать неудачи, незапланированные простои и нарушения эффективности использования энергии могут быть значительно сокращены или ликвидированы.

В данной статье рассматриваются ключевые вопросы в процессе разработки, проектирования и эксплуатации эффективной системы теплообмена, в том числе: разработка требований к системе; жидкости отбора; теплообмена деятельности; техническую поддержку со стороны теплообмена жидкости заводом-изготовителем; окружающей среды, безопасности и гигиены труда (ESH) вопросов; операционные издержки; жидкости замены и утилизации, а также демонтаж расходов.

Основные требования к конструкции системы

Требованиях к проектированию системы принципиально определены в ходе процесса. Большинство органических жидкостей теплообмена себя не требуют экзотических металлургии, и может быть безопасно использованы без коррозии углеродистой стали на долгие годы. Тем не менее, иногда процесс жидкости, могут нуждаться в более специализированных строительных материалов. Экзотические металлургия всегда должны быть проверены на предмет температуры и химической совместимости с жидкостью теплообмена. Проконсультируйтесь с жидкостью за помощью к производителю в принятии этих решений.

Основных компонентов в жидкой фазе системы расширительный бак, нагреватель (или рекуперации тепла источник), циркуляционный насос и трубопроводы, процесс пользователей тепла и / или охлаждение, а также побочных поток фильтра (опция). Vapor-фазовых систем будет также включать вспышку танков, конденсат вернуться, и системы контроля давления. Хотя паровой фазы системы могут быть довольно большими, необходимых объем жидкости меньше, чем у сопоставимого размера системы жидкой фазы из-за разности плотностей жидкости в жидкой против паровой фаз.

Фильтрация не является обязательным, но применимо и для жидких и паровой фазы системы. единиц Сайд-фильтрации потока, как правило, из углеродистой стали, и размера для размещения 1-2% от общего расхода циркулирующей. При разработке новой системы без фильтрации, имеет смысл предусмотреть ассигнования для добавления фильтрации в будущем, установив необходимые соединения трубопроводов перед вводом в эксплуатацию.

С горючих углеводородов, проектирование системы должен включать возможности для снижения вероятности пожара. Пожары в операционных системах, хотя и относительно редко, привели к значительному время простоя и стоимость замены, потери производства, а риск получения травмы персонала.

Наиболее распространенной причиной теплообмена жидкости связанных пожаров воспламенения жидкости мокрый, пористой изоляции при повышенных температурах. Окружающей среды под барьером теплоизоляция может позволить медленного окисления компонентов в жидкости для создания новых соединений с нижней точки самовоспламенения, и они могут воспламеняться.

Некоторые системы, например, в фармацевтической процессов, может требуют охлаждения до температуры-100 ° C и ниже. Большинство охлаждающей жидкости, имеют очень низкую вязкость, а также может иметь очень низкие "горячих точках".

Жидкость выбор

Правильный выбор жидкости имеет решающее значение для долгосрочной и безотказную эксплуатацию. Легко выбрать дешевый жидкости, основанный на покупную цену в одиночку. Однако такой подход может иметь дорогостоящие подводные камни. Это необходимо как для оценки долгосрочных операционных расходов, которые могут быть кратны первоначальной стоимости системы заполнения.

Один обычно выбирает жидкости, основанный на отопление требований процесса и максимальной объемной температуре рейтинг производителя для жидкости. Поскольку расходы, как правило, выше, для жидкостей с более высокими рейтингами объемная температура жидкости, выбирать, что соответствует или несколько превышает объем требований температуры - то есть, покупать только то количество тепловой устойчивости требуется.

Жидкостей, имеющихся на рынке сегодня представляют собой разнообразные химии и другой термической устойчивостью и возможностями. На рисунке средняя тепловая устойчивость четыре основных химии - частично гидрогенизированных терфенилов (PHT), алкилированных ароматических веществ, минеральных масел, и эвтектической смесь дифенила и дифенилоксид (DP: DPO).

При температурах, близких к номинальной максимальной термической деструкции жидкости в скорость резко возрастает. Это относится ко всем химии. Эмпирическое правило заключается в том, что тепловой стресс уменьшается примерно на 50% на 10 ° C снижения температуры при работе вблизи максимальной жидкости. Таким образом, операционная ниже номинальной объемной температуры максимум может продлить жизнь полезной жидкости.

Долгосрочная эффективность зависит не только от термической стабильностью. Синтетические жидкости, например, имеют тенденцию быть более либерален, в окислительных средах, так как они более устойчивы к окислению и большей растворимости продуктов окисления. Нефтяные основе жидкости, хотя и более уязвимыми к окислению, иногда может включать ингибиторы окисления сопротивляться. Эти ингибиторы требуют периодической освежающий, так как их термической стабильностью меньше, чем у жидкого теплоносителя себя. Нефтяные основе жидкости также может генерировать значительные осадки и загрязнение проблем, которые могут привести к увеличению времени простоя и чистки счет.

Окисление приводит к увеличению вязкости, что означает сокращение теплопередачи и уменьшение коэффициента эффективности использования энергии. Даже синтетические жидкости, лучше всего для защиты от окисления с использованием инертного газа одеяло на расширительный бачок системы. одеяла инертным газом является очень эффективным средством предотвращения окисления. Различных бескислородных газов, были использованы, но, как правило сухого газа используется азот.

Еще одним важным фактором при выборе жидкости является совместимость жидкого теплоносителя с технологическим потоком, должны перемешивания происходит. Рассмотрим возможные химических взаимодействий, легкость выделения, и других последствий при выборе теплообмена жидкости химии.

Передача тепла производительность

Производительность системы зависит от жидкости и на стороне процесса стороны теплообмена коэффициентами. Если процесс стороне коэффициент намного меньше, чем жидкости стороны коэффициент, то выбор теплообмена жидкости оказывает меньшее воздействие на общий коэффициент теплоотдачи. Для систем, где жидкость стороне дисков коэффициент теплоотдачи случае, основные свойства, связанных с деятельностью, в порядке значимости: плотность, теплопроводность, теплоемкость и вязкость.

Большинство производителей предлагают жидкости, жидкости услуг анализ для контроля в процессе эксплуатации жидкости состоянии. Испытания проводятся с использованием стандартных методов испытаний при температуре окружающей среды или иным безопасных и контролируемых условиях, в лаборатории. Результаты сравниваются с результатами целинных жидкости испытаний, проведенных в одинаковых условиях. Эти данные используются для оценки способности жидкости к приемлемо выполнить при рабочих температурах.

Представитель образцов показали, что большинство свойств в процессе эксплуатации жидкости достаточно стабильной, поскольку они термически подчеркнул, что с менее чем 3% изменения в условиях проведения испытания. Вязкость, однако, могут отклоняться на целых 300% или более (при 100 ° F) в течение срока действия жидкости. Механизм изменения вязкости основан на небольшие изменения в химическом составе, которые возникают в жидкости снижается. В качестве руководства, около 10% увеличение вязкости при рабочей температуре может привести к 3-4%-ное снижение жидкости стороны коэффициент теплопередачи, который может использовать тот же процент от избыточного области теплообмена. Увеличение вязкости можно не только влияют на тепловую скорости передачи при повышенных температурах, но могут также повлиять на низкотемпературных прокачиваемость в холодных условиях.

Лучшее руководство в отношении находящихся в эксплуатации жидкости условие получено непосредственно от производителя жидкости. Соблюдайте осторожность при работе с жидким перерабатывающих предприятий, которые не имеют необходимого опыта. Переработка представляет широкие возможности для заражения другими химикатами. Он может также обеспечить удручающе низкой доходности мелиорированных жидкости, а также физические свойства могут существенно отличаться от тех оригинальных жидкости.

Техническая поддержка

Техническая поддержка со стороны теплообмена жидкости производителей следует считать весьма полезными. Специалисты технической поддержки сталкиваются с вопросами ежедневно, что индивидуальный пользователь может увидеть один или два раза в всей своей карьеры.

Услуги по поддержке могут включать консультации по вопросам химических взаимодействий, жидкости, воздуха и / или анализа, промышленной гигиены, дизайн обзоры, обучение и другие. Трудно присвоить значение услуги и опыт за жидкости, но они могут значительно повысить общую сумму теплообмена жидкости покупки.

Окружающей среды, безопасности и охраны здоровья

Окружающей среды, безопасности и гигиены труда (ESH) вопросы должны быть на переднем крае теплоотдачи системы проектирования и эксплуатации. Гигиена мониторинг должен проводиться в районах, обработки минеральных масел и любой синтетики с допустимых пределов воздействия (PELs), созданной в США безопасности и гигиене труда (OSHA). С теплообмена жидкости, содержащейся в основном закрытых системах, концентрации в воздухе, как правило, в пределах допустимого.

Жидкость производители могут предложить рекомендации по некоторым методам воздействия измерения. Лучшие практики включать такие методы, как фотоионизации детекторы для выявления точек утечки и определение приоритетности ремонта. Инструменты в настоящее время на рынке могут измерений на части за миллиард (частей на миллиард) уровнях, с тем чтобы в режиме реального времени промышленного мониторинга гигиены. Это не всегда возможно, хотя, для таких документов различить среди многочисленных органических соединений, присутствующих.

Гигиена мониторинга небольших инвестиций, но она платит большие дивиденды в течение жизни завода. Выгоды от эффективного мониторинга и обнаружения утечек программы включают выявление утечек точки и ремонт, здоровое рабочее место, уборка ремонт, пожарной охраны, и более эффективного обслуживания планирования.

Сдерживание жидкостей, должны также рассматриваться неотъемлемой частью системного проектирования. Кто-то объект должен идти в ногу с федеральными, государственными и местными нормами, которые могут устанавливать требования в отношении надлежащего хранения и обработки масла. Сдерживание дамб и / или бордюры не только сделать очистку проще в случае разлива, но также может позволить более полному выздоровлению жидкости, уменьшить потенциальные отчетных выбросов и сокращения объема отходов.

Потому что паровой фазы системы должны быть спроектированы для размещения под давлением услуг, их утечки потенциал выше, чем у традиционных жидкофазных систем. Релиз под давлением паров углеводородов при высоких температурах окружающей среды в быстро остыть до образовывать облака тумана капли. Хорошо продуманная водяную пыль брызги продемонстрировали эффективность в быстро устранения таких облака тумана с воздуха. Для внутреннего применения, вентиляционные аксессуары и утечки обнаружения и исправления программ, призванных уменьшить концентрации в воздухе и поддерживать жесткие системы должны быть рассмотрены.

Измерительных приборов, сигнализации и блокировки обеспечить основные гарантии в процесс проектирования. Большинство упакованные жидкости нагреватели оснащены стандартным набором приборов, который отвечает минимальным потребностям безопасности. Стандартная система сигнализации / указывает на блокировку включать: стек температура, давление и падение или повышение температуры через нагреватель катушки (ы), уровень жидкости (высокая / низкая) в расширительный бачок, и расход жидкости. Правильно размера избыточного давления защитные устройства предназначены для снижения давления до безопасного места также должны быть включены. Периодическое тестирование устройства безопасности и контроля поможет обеспечить их нормальную работу, что может предотвратить появление нежелательных событий и минимизации потерь, если бы такие события происходят.

Жидкость распоряжении включает стоимость и нормативно-правовые аспекты. Так, например, утечки на землю требуют очистки всех загрязненных почв и утилизации, твердых отходов. В случае, если материал пролитой есть какие-то опасные свойства, он может потребовать назначения в качестве опасных отходов. Теплообменники жидкостей изъятые из систем может отвечать определению "отработанное масло" в разделе (EPA США по охране окружающей среды) 40 CFR Часть 279 ", EPA стандартов по управлению Отработанные масла", которые позволяют жидкости, которые будут использоваться для рекуперации тепла или других целей. Некоторые жидкости, производители будут согласиться на возвращение использовались жидкости, способствуя конца жизни расположения жидкости.

Эксплуатационные расходы

Эксплуатационные расходы теплообмена жидкости системы подвергаются воздействию макияж номера, обрастания, аналитических служб поддержки, системы очистки, ремонта, фильтрация, промышленного мониторинга гигиены, жидкости, удаления, и текущий ремонт (блокировка тестирования, тестирования устройства для сброса, и т.д. .).

Жидкость макияж показатели основаны на термической устойчивости жидкого теплоносителя в процессе эксплуатации. Макияж жидкость заменяет жидкости, утраченных в результате выброса в атмосферу мероприятия по обслуживанию, утечки, разливы и т.д. Новые системы показали годовой состав жидкости объемом требований, от 3%.

Система очистки иногда необходимо. В прошлом weak-acid/weak-base/water-rinse очистки последовательности было наиболее распространенным методом очистки. Он был умеренно эффективной, но это связано с введением воды в системе. В зависимости от конструкции системы, удаления воды может быть очень медленным. Весь процесс может занять несколько дней, чтобы выполнить очистку, после сушки в течение несколько дней. Специально разработанные моющие жидкости позволяют более быстрого оборота для очистки и предотвращения введения воды.

Для эффективной работы, базовые показатели чистых производительность системы тепло-передачи должен быть получен на раннем этапе жизни системы. Мониторинг этих показателей с течением времени может указать величину отклонения от оптимальных и очистки производительность системы, и быстро подтвердить, при очистке является оправданным.

Система ремонта могут быть дорогими. Затраты могут быть сведены к минимуму путем эффективного планирования ремонта во время запланированных простоев.

Возможно, самый распространенный незапланированных ремонт механической поломки печатью. Механические уплотнения обычно стоит $ 1000 - $ 3000 или более, за исключением труда и т. д. правильной установки должны иметь срок службы 2 лет или более. Проконсультируйтесь с производителем жидкости и печатью поставщика для руководства по устранению коренных причин разгерметизации - температуры, давления, коррозии и кавитации, каждый из которых может привести к преждевременному выходу из строя уплотнения.

Любое искрообразующий работ, связанных с теплообмена жидкости трубопроводов должно предшествовать адекватное обеззараживания остатков горючего в рамках тщательного планирования до работы и подготовки. После завершения изменений, проверки на герметичность должны быть выполнены. Система повторного запуска должно быть тщательно спланировано, принимая во внимание, что вода может иметь вход в систему, в то время как этот показатель снизился. Насильственные ответные меры, в том числе к повреждению оборудования, может возникнуть в результате испарения воды в теплообменных-жидкость. Правильный запуск планирования может предотвратить дорогостоящие проблемы.

Фильтрация является низкая стоимость, высокая выгод пункта. Стеклопластиковая картридж типа фильтрующих элементов обычно используются, потому что они являются минимальными затратами и требует замены всего несколько раз в год. Эти расходы могут быть легко извлечены с помощью устойчивого эффективность теплообмена с течением времени при условии чистой поверхности теплообмена.

Другие расходы на содержание текущей надежности устройств безопасности, оказания помощи защитных устройств, приборов и систем противопожарной защиты также должны быть включены в общую оценку стоимости. Эти затраты зависят от размера и сферы применения системы и может изменяться в широких пределах. Выполнение этих ремонтных работ во время запланированных простоев будет ограничение этих расходов и фактической рабочей силы и любого необходимого ремонта или замены деталей.

Когда срок службы жидкости закончится, жидкость может быть удалена из системы в бочки или емкости для замены и удаления. Наиболее рентабельных расположение определяется на основании определения жидкости. Наиболее часто используемые минеральные масла, как правило, не содержат вредных веществ проблематичным, и в целом могут быть утилизированы как использовать нефть по первоначальному поставщику или утвержденных отработанные масла процессора. Синтетические ароматические жидкости теплообмена, может также осуществляться как отработанные масла, предоставляемой в спецификации отработанных масел критериев, в соответствии с действующими нормами.

Демонтаж

Демонтаж пустой системы включает три этапа работы: дезактивации оборудования и удаления утилизации оборудования.

Дезактивация оборудования, которое находится в теплообмена услуг может иметь место, когда все жидкости была удалена из системы. Следует проявлять осторожность для того, чтобы жидкость полностью передается от всех трубопроводов, в соответствующих судов, а жидкость сливается из всех низкой точки в системе. Оборудование удаления часто включает несколько искрообразующий работы, поэтому очень важно, чтобы горючих остатков быть очищены от внутренней трубопроводов и сосудов поверхностей оборудования до удаления. Такая очистка также оказывает помощь в подготовке оборудования для утилизации.

Наиболее простой очистки техника обращения кислотно-едкого-моющим раствором, который включает циркулирующих разбавленных водных растворов моющих средств в рамках всей системы в соответствии с указаниями поставщика. Грязной решение сливают, отведенные для уничтожения в соответствии с местным законодательством. Это многоступенчатый процесс обычно заканчивается с водой промыть.

Результатом эффективной очистки оборудования будет должным образом подготовлен для разборки и утилизации. Перед стрижкой любых трубопроводов, стандарт "горячей работы" процедур, в том числе использование взрыва метр проверки и использования огня часы, должны быть соблюдены. Трубопроводы и конструктивные элементы могут быть проданы в качестве металлолома, а также суда в хорошем состоянии, могут быть проданы в качестве излишков оборудования для возмещения расходов. Затраты на демонтаж фазы могут быть минимизированы путем правильного планирования, чтобы избежать непредвиденных ситуаций.

Заключительные мысли

Следуя этим передовым опытом в проектировании системы и принятия обоснованных и обоснованные решения в отношении выбора жидкости, общий объем расходов системы можно свести к минимуму:

* Достижение жидкости продолжительность жизни

* Сведения к минимуму потенциальных жидкости релиз

* Использованием необходимых системы гарантий

* Обеспечение безопасных и здоровых рабочих мест

* Поддержку требований технологического тепла долг.

Неожиданное событие, которое вызывает значительную потерю имущества, во время выполнения и, возможно, жизнь может быть легко крупнейшим влияние на общую стоимость системы. Поэтому крайне важно для надлежащей разработки и эксплуатации системы в порядке, который предполагает, что и сводит к минимуму возможности этих событий. Экономически эффективное управление жидкого теплоносителя дизайн и эксплуатации систем может быть повышена благодаря партнерским отношениям с компетентными фирмами и жидкости производителей, которые предлагают широкую поддержку эксплуатации системы.

CONRAD Е. GAMBLE, возможная ошибка

Solutia вкл.

CONRAD Е. GAMBLE, PE, является основной технической службы Therminol теплообмена жидкостей Solutia, Inc (702 Клайдсдейл просп. Anniston, Л. 36201, телефон: (256) 231-8525, факс: (256) 231-8553 ; E: почта: <a href="mailto:cegamble@solutia.com"> cegamble@solutia.com </ A>). В этой роли он выступает Therminol бизнеса в районах, в том числе и свойства жидкости развития, технической поддержки клиентов и предоставления технических презентаций в различных местах. Он также является глобальный управляющий продукт для бизнес Therminol. Он вступил в Solutia (тогда Монсанто Ко) в 1985 году как инженер-технолог и продвинулась вперед в различных производственных и инженерных роли в его нынешнем положении. Он получил степень бакалавра наук в области химического машиностроения Univ. Алабама, Таскалуза, и является лицензированным профессиональным инженером и членом Айше.