Odvajanje zraka i primjene plinskog grijanja

Jedinice za odvajanje zraka koje se koriste za proizvodnju dušika, kisika i argona su vrsta industrijske opreme za preradu plina kojoj su potrebni jedinstveni grijači elementi koji mogu raditi u okruženjima s visokim pritiskom, niskom temperaturom i mogućnošću eksplozije. U tim slučajevima, grijači su izloženi većem mehaničkom naprezanju i termičkom ciklusu nego što je to normalno za industrijsku upotrebu. To znači da moraju biti čvrsti i proći kroz mnogo testiranja kako bi bili sigurni da rade.

Oprema za odvajanje vazduha radi na veoma niskim temperaturama, često blizu kriogenih nivoa. Također su mu potrebni grijaći elementi za cikluse predgrijavanja ili regeneracije. Budući da se različiti materijali skupljaju različitim brzinama, ciklus između sobne temperature i kriogene temperature stavlja veliki stres na materijale grijača. Standardni grijači s patronom mogu raditi nekoliko ciklusa, ali aplikacije za odvajanje zraka zahtijevaju posebne dizajne s materijalima odabranim zbog njihove sposobnosti da izdrže niske temperature i toplinski stres.


Na osnovu iskustva u pravljenju kriogene opreme, prebacivanje između toplog i hladnog okruženja je gore za opremu nego da je dugo vremena koristite u bilo kojoj krajnosti. Tokom ciklusa regeneracije, grijači moraju biti u stanju podnijeti brze varijacije temperature. To je kada vrući plin ili zrak putuju preko elemenata koji su ohlađeni na kriogene temperature. Toplotni gradijenti koji nastaju opterećuju unutrašnje spojeve, materijale omotača i zaptivke na načine koje statička ispitivanja ne mogu reproducirati, pa su potrebne dodatne tehnike validacije.

Poređenje između grijanja sa odvajanjem zraka i normalne industrijske primjene pokazuje da su sigurnosni standardi vrlo različiti. Uređaji za odvajanje zraka mogu bezbedno da rukuju ogromnim količinama kiseonika-bogatog ili čistog kiseonika, što može biti opasno za normalne električne delove. Grijači za ove namjene moraju biti napravljeni na način koji sprječava varnice i održava površinske temperature ispod nivoa paljenja, čak i kada nešto krene po zlu. Prilikom odabira materijala, morate voditi računa da su kompatibilni s kisikom i izbjegavati one koji bi se mogli zapaliti ili proširiti sagorijevanje u obogaćenoj atmosferi.4.jpg

Ispitivanje nadpritiska je veoma važno za grijače koji se stavljaju u posude pod pritiskom ili plinovode visokog{0}}pritiska. Standardni grijači s patronom mogu podnijeti umjerene pritiske, ali aplikacije za odvajanje zraka obično imaju tlak od 50 bara. Plašt grijača mora biti u stanju podnijeti ove pritiske bez savijanja ili lomljenja, što bi oštetilo izolaciju unutar ili učinilo grijač nesigurnim. Prije postavljanja na terenu, hidrostatičkim ispitivanjem i ispitivanjem curenja helijuma provjerite je li tlak stabilan.

U primjenama grijanja na plin, način na koji se protok širi po površinama grijača određuje koliko dobro radi. Kod grijanja tekućinom konvekcija je glavna sila, ali kod grijanja plina se obično koristi prisilno strujanje, što čini profile brzina nejednakim. Na mjestima sa malim protokom stvaraju se vruće mrlje, dok na mjestima sa velikim protokom dolazi do previše hlađenja. Da bi lokalizirano pregrijavanje spriječilo da skrati vijek trajanja grijača, razmak i prepreka protoka moraju biti dizajnirani tako da ravnomjerno raspodijele plin po svim grijaćim elementima.

Standardi čistoće materijala u proizvodnji kriogenog plina smanjuju opasnost od kontaminacije od konstrukcije grijača. Ispuštanje gasa iz organskih zaptivača ili površinske kontaminacije može se smrznuti u kriogenim sekcijama, što može ometati kanale protoka ili zaprljati produkte. Kako bi bili sigurni da grijači ispunjavaju kriterije čistoće za proizvodnju plina - ili medicinskog{3}} kvaliteta, potrebno ih je očistiti na određeni način i korištenjem određenih materijala.