Dlaczego dysze rozpylające są niezbędne do zapewnienia wydajnego procesu chłodzenia

Strumienie rozpylone stosuje się do chłodzenia wielu procesów przemysłowych – od pras tłoczących po świeżo wykutą stal oraz od wlotów turbin gazowych po strumienie spalin z elektrowni. Co jednak sprawia, że strumienie rozpylone są tak atrakcyjnym rozwiązaniem chłodzącym? Sprowadza się to do pędu, powierzchni i parowania.

Znaczenie parowania

Odparowanie cieczy wymaga dużej ilości energii. W przypadku wody odparowanie (przejście ze stanu ciekłego do gazowego) wymaga około pięć razy więcej energii niż podgrzanie jej od temperatury świeżo stopionego lodu (0 °C) do temperatury tuż przed wrzeniem (100 °C). Oczywiście nawet jeśli ciecz się nie odparowuje, nadal może schładzać powierzchnię. Rozpylanie oleju smarowego na prasę tłoczącą spowoduje jej schłodzenie. Jednak możemy schładzać obiekty znacznie skuteczniej, jeśli pozwolimy cieczy na odparowanie. Dlaczego więc rozpylanie wspomaga odparowanie? Tworząc mgiełkę, zwiększamy znacznie powierzchnię styku między cieczą a medium, które chcemy schłodzić.

Powierzchnia i wymiana ciepła (chłodzenie) 

Dlaczego po prostu nie zalać powierzchni wodą, aby je schłodzić? Istnieje granica tego, jak duże przenoszenie ciepła (chłodzenie) można osiągnąć za pomocą samej kałuży wrzącej cieczy. Gdy woda wrze (paruje), rozszerza się, przechodząc w stan gazowy. Jeśli na gorącej powierzchni nastąpi wystarczające rozszerzenie, osiągamy punkt, w którym ciecz nigdy nie styka się bezpośrednio z powierzchnią. Mamy teraz warstwę gazu izolującą gorącą powierzchnię. Kropelki rozpylonej cieczy przemieszczają się w powietrzu z pewnym pędem. Nawet jeśli istnieje warstwa gazu izolująca powierzchnię, pęd może przenosić kropelki przez nią.

Chłodzenie strumienia gorącego gazu

Oczywiście rozpylacze nie służą wyłącznie do chłodzenia powierzchni. Można je również wykorzystać do chłodzenia strumieni gazu. W wielu zastosowaniach przemysłowych, takich jak układy wydechowe elektrowni, strumień gorącego gazu musi zostać schłodzony, zanim trafi do innych urządzeń lub zostanie uwolniony do atmosfery. Rozpylacze są doskonałym wyborem do tego rodzaju zastosowań. Ponieważ strumienie rozpylone mają własną prędkość, wystarczy umieścić zaledwie kilka z nich w strategicznych miejscach, aby wypełnić kanał kropelkami – chłodząc w ten sposób cały gaz . Strategiczne rozmieszczenie rozpylaczy w strumieniach gazu ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania uderzaniu kropelek cieczy o gorące urządzenia, co powodowałoby szybkie parowanie. Powierzchnia kropelek w strumieniu gazu jest kluczowa dla skutecznego chłodzenia gazu.

Wreszcie, nie trzeba przekraczać temperatury wrzenia wody, aby czerpać korzyści z chłodzenia rozpylaniem. Zewnętrzne systemy zamgławiające wykorzystują parowanie do schładzania powietrza pustynnego, utrzymując temperaturę znacznie poniżej punktu wrzenia. Zasada ta jest wykorzystywana do zwiększenia mocy wyjściowej turbin gazowych w elektrowniach. Chłodniejsze powietrze jest gęstsze. Dzięki temu do wlotu może dostać się więcej tlenu, a co za tym idzie – można spalić więcej paliwa.  

Technologia chłodzenia rozpylającego 

Chłodzenie odgrywa kluczową rolę w szerokim zakresie zastosowań w wielu gałęziach przemysłu. Wykorzystuje się w tym celu technologię rozpylania, a wiele z naszych dysz zapewnia niezbędne chłodzenie rozpylające.  

• • Dysze rozpylające WhirlJet® z wydrążonym stożkiem – chłodzenie wyparne w basenach rozpylających i wieżach chłodniczych, płukanie gazów, mycie i chłodzenie, napowietrzanie wody oraz chłodzenie wodne.
• • Dysze z płaskim strumieniem VeeJet® – chłodzenie i hartowanie, gaszenie/zapobieganie pożarom, płukanie gazów, mycie/płukanie oraz chłodzenie wodą. 
• • Dysze stożkowe FullJet® i CasterJet® – chłodzenie oparte na wymianie ciepła w hutach stali. 
• • Dysze FloMax® do atomizacji powietrznej oraz dysze HP FogJet® – operacje chłodzenia i kondycjonowania gazów. 
• • Lancy i precyzyjne wtryskiwacze rozpylające – chłodzenie gazów.

Rozwiązania optymalizacyjne opracowane w laboratorium

Aby osiągnąć optymalną wydajność chłodzenia ciał stałych lub gazów, dzięki naszej wiedzy specjalistycznej w najnowocześniejszych laboratoriach oferujemy rozwiązania w zakresie wymiany ciepła, analizy wielkości kropli oraz modelowania procesów w celu symulacji środowiska pracy naszych klientów. 

Zachęcamy Państwa do skierowania swoich klientów do naszego zespołu ds. analizy rozpylania, abyśmy mogli pomóc w rozwiązywaniu wszelkich wyzwań i potrzeb związanych ze specjalistycznymi zastosowaniami chłodzenia. 

Zastosowania chłodnicze – zrównoważone rozwiązania

Chłodzenie ciał stałych

Ciała stałe są zazwyczaj chłodzone za pomocą dysz rozpylających i kolektorów, zwłaszcza w przetwórstwie spożywczym i obróbce metali. Przykłady obejmują chłodzenie słoików z dżemem i galaretką po sterylizacji parowej, chłodzenie i utwardzanie bloków betonowych oraz chłodzenie hal hodowlanych drobiu. Oto kilka przykładów produktów, które wymagają chłodzenia w celu optymalizacji pokrycia i zminimalizowania strat. 

• • Studium przypadku 1 – Rozwiązanie: Producent rur żeliwnych eliminuje konieczność ponownej obróbki i oszczędza 40 000 USD miesięcznie dzięki nowemu systemowi rozpylania
• • Cecha produktu: Dysze stożkowe HHX FullJet® zapewniają równomierny rozkład strumienia, gwarantując jednolite chłodzenie i wysoką wydajność wymiany ciepła w przemyśle stalowym. Idealnie nadają się do operacji chłodzenia wtórnego, takich jak kęsy, bloki, pręty i płyty.
• • Rozwiązanie z przypadku 2: Nowe dysze rozpylające pozwalają przetwórcy wołowiny zaoszczędzić 2,7 mln galonów wody.
• • Cecha produktu: Dysze płaskostrumieniowe Quick FloodJet® tworzą płaski strumień, który jest równomiernie rozprowadzany od środka strumienia. Powierzchnia deflektora umożliwia uzyskanie szerszych kątów rozprysku w porównaniu z innymi dyszami płaskostrumieniowymi.

Chłodzenie gazowe

Chłodzenie gazowe może być skomplikowane i stanowić wyzwanie ze względu na wysokie temperatury i ekstremalne warunki środowiskowe. Niezwykle ważne jest określenie dokładnej wielkości kropli wymaganej do osiągnięcia pożądanego efektu chłodzenia bez zmoczenia. Strumień procesowy i warunki pracy mają duży wpływ na wydajność rozpylania, dlatego często stosuje się obliczeniową dynamikę płynów (CFD) w celu określenia najlepszego typu dyszy rozpylającej, wielkości kropli, umiejscowienia w strumieniu gazu oraz kierunku rozpylania. 

Chłodzenie gazowe jest szeroko stosowane w rafineriach, elektrowniach i przetwórstwie chemicznym. Typowe zastosowania obejmują chłodzenie w kanałach, ograniczanie zanieczyszczeń, awaryjne schładzanie i inne.  

• • Rozwiązanie z przypadku 1: Zakład produkcji etylenu podwaja produkcję i zwiększa rentowność dzięki nowym wtryskiwaczom do chłodzenia gazu. 
• • Cecha produktu: Precyzyjne wtryskiwacze rozpylające składają się z rury z jedną lub kilkoma dostosowywalnymi dyszami rozpylającymi, które można skonfigurować tak, aby dostarczały określoną objętość cieczy przy określonym spadku ciśnienia. Zastosowanie dysz rozpylających we wtryskiwaczu umożliwia precyzyjną kontrolę nad rozkładem wtryskiwanej cieczy w przyjmowanym strumieniu procesowym.  
• • Rozwiązanie z przykładu 2: Dysze przełączające w zakładzie przetwarzania odpadów na energię – oszczędność 100 000 USD rocznie. 
• • Cecha produktu: Dysze atomizujące FloMax® wytwarzają bardzo małe krople z wyjątkową wydajnością. Dysze te oferują znacznie wyższe współczynniki regulacji niż standardowe dysze dwupłynne, zapewniając maksymalną elastyczność pracy. 

Istnieje wiele innych zastosowań chłodzenia natryskowego, które testujemy i dla których dostarczamy rozwiązania naszym klientom borykającym się z wyzwaniami:

• • Chłodzenie stali w odlewniach ciągłych 
• • Hartowanie metali po obróbce cieplnej 
• • Chłodzenie walców w hutach stali 
• • Chłodzenie słoików na żywność po przetworzeniu 
• • Chłodzenie strefowe materiałów dachowych 
• • Chłodzenie wyparne dla zwierząt hodowlanych i drobiu 
• • Chłodzenie wytłaczanych rur z PVC 
• • Stawy zraszające do schładzania wody z wymiennika ciepła

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o naszych zastosowaniach chłodniczych lub omówić konkretne zastosowanie, skontaktuj się z lokalnym ekspertem ds. zraszania.