I processi industriali rappresentano oltre un quarto del consumo di energia primaria in Europa e producono grandi quantità di calore.La ricerca finanziata dall'UE sta chiudendo il ciclo con nuovi sistemi che recuperano il calore di scarto e lo restituiscono per il riutilizzo nelle linee industriali.
La maggior parte del calore di processo viene disperso nell'ambiente sotto forma di gas di combustione o gas di scarico.Il recupero e il riutilizzo di questo calore possono ridurre i consumi energetici, le emissioni e le emissioni inquinanti.Ciò consente all'industria di ridurre i costi, rispettare le normative e migliorare la propria immagine aziendale, con un impatto più ampio sulla competitività.Uno dei maggiori problemi è legato all'ampia varietà di temperature e composizioni dei gas di scarico, che rende difficile l'utilizzo di scambiatori di calore standard.Il progetto ETEKINA, finanziato dall'UE, ha sviluppato un nuovo scambiatore di calore a tubi di calore su misura (HPHE) e lo ha testato con successo nelle industrie della ceramica, dell'acciaio e dell'alluminio.
Un tubo di calore è un tubo sigillato ad entrambe le estremità, che contiene un fluido di lavoro saturo, il che significa che qualsiasi aumento della temperatura porterà alla sua evaporazione.Sono utilizzati per la gestione termica in applicazioni che vanno dai computer ai satelliti e ai veicoli spaziali.In HFHE, i tubi di calore sono montati in fasci su una piastra e inseriti in un'anta.Una fonte di calore come i gas di scarico entra nella parte inferiore.Il fluido di lavoro evapora e sale attraverso i tubi dove i radiatori del tipo ad aria fredda entrano nella parte superiore del case e assorbono il calore.Il design chiuso riduce al minimo gli sprechi ei pannelli riducono al minimo la contaminazione incrociata dell'aria e dei gas di scarico.Rispetto ai metodi tradizionali, HPHE richiede una superficie inferiore per un maggiore trasferimento di calore.Questo li rende molto efficienti e riduce l'inquinamento.La sfida è scegliere parametri che consentano di estrarre quanto più calore possibile dal complesso flusso di rifiuti.Esistono molti parametri, tra cui il numero, il diametro, la lunghezza e il materiale dei tubi di calore, la loro disposizione e il fluido di lavoro.
Considerando l'ampio spazio dei parametri, sono state sviluppate simulazioni di fluidodinamica computazionale e simulazione di sistemi transitori (TRNSYS) per aiutare gli scienziati a sviluppare scambiatori di calore ad alta temperatura personalizzati per tre applicazioni industriali.Ad esempio, un HPHE a flusso incrociato alettato antivegetativo (le alette aumentano la superficie per un migliore trasferimento del calore) progettato per recuperare il calore disperso dai forni a suola a rulli per ceramica è la prima configurazione di questo tipo nell'industria ceramica.Il corpo del tubo di calore è realizzato in acciaio al carbonio e il fluido di lavoro è l'acqua.“Abbiamo superato l'obiettivo del progetto di recuperare almeno il 40% del calore residuo dal flusso dei gas di scarico.I nostri HHE sono anche più compatti rispetto agli scambiatori di calore convenzionali, risparmiando prezioso spazio di produzione.Oltre a ridurre i costi e l'efficienza delle emissioni.Inoltre, hanno anche un breve ritorno sull'investimento", ha affermato Hussam Juhara della Brunel University di Londra, coordinatore tecnico e scientifico del progetto ETEKINA.e può essere applicato a qualsiasi tipo di aria di scarico industriale e vari dissipatori di calore in un'ampia gamma di temperature tra cui aria, acqua e olio. Il nuovo strumento riproducibile aiuterà i futuri clienti a valutare rapidamente il potenziale del recupero del calore residuo.
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Tempo di pubblicazione: 11 agosto 2022