Koelsystemen helpen de temperatuur te stabiliseren in diverse industrieën, waaronder productie, datacenters, automobiel en HVAC-systemen (verwarming, ventilatie en airconditioning). Als de temperaturen te hoog zijn, kan dit leiden tot systeemschade, lagere bedrijfsefficiëntie en veiligheidsrisico's. Koelsystemen maken gebruik van warmtewisselaars, die de belangrijkste onderdelen van het systeem zijn, om ongewenste warmte van het ene medium naar het andere over te dragen, zodat het systeem zijn koeldoelen kan bereiken. LIATEM, een specialist in thermisch beheeroplossingen, ontwerpt en produceert hoogwaardige warmtewisselaars die geschikt zijn voor diverse koelsystemen. Voor facility managers, ingenieurs en bedrijven kan kennis van de functie van de warmtewisselaar in een koelsysteem de koelrendement verbeteren, het energieverbruik van het systeem minimaliseren en de levensduur van de apparatuur verlengen. In dit artikel worden de belangrijkste functies van een warmtewisselaar binnen koelsystemen belicht, evenals de praktische waarde ervan in verschillende toepassingsgebieden.
Efficiënte warmteoverdracht realiseren tussen twee of meer lichamen met verschillende temperaturen is de belangrijkste functie van een warmtewisselaar binnen koelsystemen.
Elk koelsysteem heeft iets dat moet worden gekoeld en iets dat de warmte absorbeert. Koelmiddel voor warmteopwekkende apparaten, motorolie en warme lucht in de binnenshuis zijn de warme media die moeten worden gekoeld, terwijl koelmiddel, koelmiddel en koude lucht buiten de koude media zijn die de warmte opnemen. Een warmtewisselaar gebruikt metalen platen, buizen of vinnen als speciale contactoppervlakken en laat de hete en koude media warmte overbrengen zonder direct te mengen. Neem het koelsysteem voor het datacenter. Hier de warmtewisselaar die warmte overbrengt van de server's koelvloeistof naar het circulerende koelwater. De vloeistof keert terug naar de server om warmte te absorberen en de vloeistofkoelingcyclus stroomt continu. De warmtewisselaar van LIATEM heeft een optimaal structuurontwerp, met inbegrip van vergroting van warmteoverdrachtvinnen en ontwerpen van turbulente stroomkanalen, die het warmteoverdrachtbereik vergroten. Deze ontwerpen verminderen de vereiste warmteoverdracht aanzienlijk, waardoor het koelsysteem de temperatuur van het hete medium snel tot het gewenste bereik kan verlagen. De warmtewisselaar is door zijn vermogen om warmte efficiënt over te dragen het belangrijkste onderdeel van koelsystemen.
In bepaalde systemen is, bijvoorbeeld, de koelvloeistof in een HVAC-systeem giftig en ontvlambaar, en bevat een auto koelsysteem antivriesmiddel met corrosieremmende additieven; het hete en koude medium moet gescheiden blijven.
Een warmtewisselaar scheidt verschillende media terwijl warmte wordt overgedragen om de systeemveiligheid en mediapuurheid te behouden. De constructie van warmtewisselaars, zoals afgedichte buisbundels en plaatopeningen, zorgt voor een fysieke barrière tussen warme en koude stromen. Deze stromen verlopen via gescheiden paden, en alleen warmte wordt uitgewisseld door de wanden heen, zonder dat er menging optreedt. De scheiding voorkomt kruisbesmetting. Bijvoorbeeld in een chemische fabriek voorkomt een koelsysteem met warmtewisselaar dat corrosieve koelvloeistof vermengd raakt met drinkwater, om corrosie en vervuiling te voorkomen. LIATEM gebruikt zeer goed afgedichte materialen om menging van media te voorkomen. Materialen zoals EPDM-dichtingen en gelaste buisverbindingen behouden de scheiding, zelfs bij hoge temperaturen en drukken. De scheiding van media is noodzakelijk om de betrouwbaarheid en veiligheid van koelsystemen te waarborgen.
Een koelsysteem vereist een warmtewisselaar om de energie-efficiëntie van het systeem te behouden, omdat dit de warmteoverdracht optimaliseert. Bij vloeistofkoeling wordt een pomp gebruikt om water te circuleren, en een ventilator om lucht te circuleren, wat beide een grote energiekost met zich meebrengt.
Het gebruik van geavanceerde verwarmingstechnologie minimaliseert het energieverbruik terwijl de warmteoverdracht wordt gemaximaliseerd. De platenwarmtewisselaars van LIATEM bieden een warmteoverdrachtscoëfficiënt die 30% tot 50% beter is. Bij dezelfde koeltoepassingen gebruiken de hoogefficiënte warmtewisselaars lagere stroomsnelheden van koude media, zoals water, koelmiddelen en zelfs ijs. Dit lagere verbruik van koude media leidt tot een lager energieverbruik van waterpompen, ijsmachinecompressoren en koelmiddelcompressoren. Andere warmtewisselaars en recuperatieve warmtewisselaars koelen ook en recupereren warmte. In het fabriekskoelsysteem koelden warmtewisselaars en recuperate warmte uit de binnenlucht-afvoellucht, waardoor de verse lucht voorverwarmd wordt om de airconditioningbelasting te verminderen. Deze overdracht van koelsysteemwarmte verbetert de systeemefficiëntie, verlaagt de energiekosten en helpt bij het behalen van energiebesparingsdoelstellingen om te voldoen aan ontwikkelingen met lagere CO₂-uitstoot.
Het verschil en de uniciteit van elk scenario en elke industrie vraagt om verschillende vereisten voor koelsystemen. Deze kunnen onder andere bestaan uit verschillende koeltemperaturen (tussen 20 graden onder nul en 300 graden), soorten media (vloeistof, gas en vast materiaal) en andere klimatologische omstandigheden (hoge vochtigheid en hoge corrosiegevoeligheid) waarin de warmtewisselaars zullen worden gebruikt.
LIATEM biedt verschillende warmtewisselaars aan die geschikt zijn voor diverse koelbehoeften. Mantel- en buiswarmtewisselaars worden gebruikt in koelsystemen met hoge temperatuur en druk, zoals het koelen van stoom in een elektriciteitscentrale, terwijl plaatwarmtewisselaars geschikt zijn voor laagtemperatuur vloeistof-vloeistofkoeling (bijvoorbeeld bij de verwerking van levensmiddelen en dranken). Gewatteerde buiswarmtewisselaars zijn ontworpen voor gas-vloeistof warmteoverdracht, zoals bij automobielradiatoren. Voor corrosieve toepassingen, zoals bij maritieme koelsystemen, zijn LIATEM’s warmtewisselaars vervaardigd uit duurzame corrosiebestendige materialen zoals titaniumlegeringen en Hastelloy. De aanpasbaarheid van LIATEM’s warmtewisselaars betekent dat ze in bijna alle koelsystemen worden gebruikt. Het toepassingsgebied varieert van kleine huishoudelijke airconditioners tot grote industriële koeltorens. Hierdoor zijn warmtewisselaars veelzijdige componenten bij het efficiënter maken van thermisch beheer.
Een warmtewisselaar stabiliseert de werking van koelsystemen om de apparatuur te beschermen tegen schade. Plotselinge veranderingen in de warmtelast, zoals een toename van warmteafgifte van servers in datacenters of veranderingen in het motortoerental in automotive koelsystemen, veroorzaken instabiliteit in de koelsystemen. Dit resulteert in temperatuurschommelingen en schade aan de apparatuur. Een warmtewisselaar stabiliseert de koelsystemen door de warmteoverdrachtscapaciteit van het systeem aan te passen op basis van veranderingen in de warmtelast.
Diverse modellen warmtewisselaars, zoals de instelbare plaatwarmtewisselaar van LIATEM, zijn uitgerust met stroomregelafsluiters of ventilatoren met variabele snelheid. Naarmate de warmtelast toeneemt, verhogen de warmtewisselaars de doorstroomsnelheid van de koude vloeistof of voegen ze luchttoevoer aan de wisselaar toe om de warmteoverdracht te ondersteunen. Omgekeerd wordt bij afnemende warmtelast de doorstroomsnelheid van de koude vloeistof verminderd om overkoeling te voorkomen en energie te besparen. Bovendien zorgt het bufferend effect van de warmtewisselaar ervoor dat de koude vloeistof niet direct de warmteproducerende onderdelen van de apparatuur bereikt, waardoor de negatieve invloed van extreme temperatuurschommelingen wordt beperkt. Zoals in een batterijkoelsysteem van nieuwe energievoertuigen, waar modern ontworpen warmtewisselaars de batterijtemperatuur geleidelijk regelen om schadelijk snelle temperatuurveranderingen in de batterijcellen te voorkomen. Deze stabiliserende functie van de warmtewisselaar beschermt warmteproducerende apparatuur; indien koelsystemen operationeel blijven binnen een veilig temperatuurbereik, wordt de levensduur van de apparatuur aanzienlijk verlengd.
Naarmate het belang van het beschermen van het milieu groter wordt, neemt ook de eis toe om de milieugevolgen van koelsystemen te verminderen. Warmtewisselaars dragen op vele manieren bij aan groene koeling.
Allereerst verlaagt een hoogrendementswarmtewisselaar het energieverbruik, wat op zijn beurt de koolstofemissies door elektriciteitsopwekking vermindert. Bijvoorbeeld: een LIATEM warmtewisselaar met hoog rendement helpt een datacenter jaarlijks 15-25% aan koolstofemissies te verminderen, vergeleken met oudere, traditionele systemen. Ten tweede kunnen verdampingswarmtewisselaars lucht of water gebruiken als koelmedium, waardoor geen gebruik hoeft te worden gemaakt van ozonafbrekende koelmiddelen zoals CFC's. Ten derde maakt de eigen warmterecuperatiefunctie van een warmtewisselaar het mogelijk om afvalwarmte te gebruiken voor verwarmingsprocessen, wat de vraag naar andere energiebronnen verder verlaagt en tegelijkertijd de afvalwarmte vermijdt die anders in de atmosfeer zou worden vrijgegeven. De warmtewisselaars van LIATEM maken ook gebruik van milieuvriendelijke productiematerialen, zoals loodvrije coatings en andere recycleerbare metalen, als bijdrage aan milieubescherming. Door milieuvervuiling te verminderen, geeft een warmtewisselaar koelsystemen de gewenste groene bedrijfscapaciteiten, en voldoet het aan de milieuvriendelijke voorschriften van vele overheden en industrieën.
EN
Hot News