Anvendelser til luftseparering og gasopvarmning

Luftseparationsenheder, der bruges til at fremstille nitrogen, oxygen og argon, er en type industrielt gasbehandlingsudstyr, der har brug for unikke varmeelementer, der kan arbejde i omgivelser med højt tryk, lav temperatur og mulighed for eksplosioner. I disse tilfælde udsættes varmeapparater for mere mekanisk belastning og termisk cyklus end normalt til industriel brug. Det betyder, at de skal bygges hårde og gennemgå en masse tests for at sikre, at de fungerer.

Luftseparationsudstyr fungerer ved meget lave temperaturer, ofte tæt på kryogene niveauer. Den har også brug for varmeelementer til forvarmnings- eller regenereringscyklusser. Fordi forskellige materialer trækker sig sammen med forskellige hastigheder, lægger cyklus mellem stuetemperatur og kryogen temperatur meget stress på varmelegemematerialer. Standard patronvarmere kan fungere i et par cyklusser, men luftseparationsapplikationer har brug for specielle designs med materialer valgt for deres evne til at modstå lave temperaturer og termisk stress.


Baseret på erfaring med fremstilling af kryogent udstyr er det værre for udstyret at skifte mellem varme og kolde omgivelser end at køre det på begge yderpunkter i lang tid. Under regenereringscyklusser skal varmeapparater være i stand til at håndtere hurtige temperaturvariationer. Dette er, når varm gas eller luft bevæger sig over elementer, der er blevet afkølet til kryogene temperaturer. De termiske gradienter, der opstår, belaster interne forbindelser, kappematerialer og tætninger på måder, som statisk testning ikke kan reproducere, så der er behov for yderligere valideringsteknikker.

Sammenligningen mellem luftadskillelsesopvarmning og normale industrielle anvendelser viser, at sikkerhedsstandarderne er meget forskellige. Luftseparationsenheder kan sikkert håndtere enorme mængder iltrig- eller ren iltluft, hvilket kan være farligt for normale elektriske dele. Varmeapparater til disse anvendelser skal laves på en måde, der forhindrer gnister og holder overfladetemperaturer under antændelsesniveauer, selv når noget går galt. Når du vælger materialer, skal du sørge for, at de er kompatible med ilt og undgå dem, der kan antændes eller sprede forbrænding i berigede atmosfærer.4.jpg

Test for overtryk er meget vigtigt for varmeapparater, der placeres i trykbeholdere eller-højtryksgasledninger. Standard patronvarmere kan håndtere moderate tryk, men luftseparationsapplikationer har normalt tryk på 50 bar. Varmekappen skal være i stand til at håndtere disse tryk uden at bøje eller gå i stykker, hvilket ville beskadige isoleringen inde i eller gøre varmeren usikker. Før installation i marken skal hydrostatisk test og heliumlækagetest sikre, at trykket er stabilt.

I gasopvarmningsapplikationer bestemmer det, hvordan flowet fordeles over varmefladen, hvor godt det fungerer. Ved væskeopvarmning er konvektion hovedkraften, men ved gasopvarmning anvendes typisk forceret flow, hvilket gør hastighedsprofilerne uens. På steder med lidt flow dannes der varme pletter, mens der på steder med høj flow sker for meget afkøling. For at forhindre, at lokal overophedning forkorter varmelegemets levetid, skal afstanden og strømningsafskærmningen være designet til at fordele gassen ligeligt over alle varmeelementer.

Materialerenhedsstandarder i kryogen gasproduktion reducerer faren for forurening fra varmelegemekonstruktion. Udgasning fra organiske tætninger eller overfladeforurening kan fryse i kryogene sektioner, hvilket kan blokere strømningskanaler eller gøre produktgasser snavsede. For at sikre, at varmeapparater opfylder renhedskriterierne for fremstilling af fødevare-kvalitet eller medicinsk-gas, skal de rengøres på en bestemt måde og ved hjælp af bestemte materialer.