Efficiency of air cooled heat exchangers

2007-12-31T23:29:00.000-08:00

ניצול מקסימלי של מצנני אויר במצב של אויר חם מסוחרר

AFEKA PR ME AL ZE TJ 1 1570 Mechanical engineering and machinery

הוגש ע"י

אייל זילברג ,עבודת גמר ב אפקה המכללה האקדמית ל הנדסה בת"א , הנדסת מכונות ומערכות

Submitted by

Eyal Zilberg, Final Project - AFEKA Tel-Aviv academic college of engineering

מנחה

איתמר אוריין

i_orian@012.net.il

Advisor

Itamr Orian

תקציר

בתעשיות הנפט, כימיקלים וייצור האנרגיה, במקומות בהם אספקת המים מוגבלת או אינה משתלמת למגדלי קירור, החום מסולק על ידי מחליפי חום מסוג Air cooled Heat Exchangers. מחליפי חום אלה מקוררים באמצעות מאווררים גדולים, המסודרים בשורה אחת או יותר, המזרימים אוויר על פני צינורות עם צלעות קירור.
ספיקת האוויר מושפעת ישירות מתפקוד המאווררים. כל הפרעה בזרימת האוויר בכניסה למאווררים, תגרום ליעילות נמוכה בתפקוד מחליף החום כולו.
עלות מחליפי החום בתחנות כוח גיאותרמיות הינה בטווח של 20-30% ממחיר התחנה הכולל, ייעול עבודתם תקטין את הפסדי המערכת , ובכך לשיפור הנצילות.
מטרת הפרויקט הינה בחינת דרך מתאימה לייעול עבודת המאווררים.
הפרויקט התבסס על סקירת הספרות המעטה הקיימת בנושא,סימולציית CFD (תפורט בהמשך) המצויה ברשת, תשאול עובדים בתחנת כוח ב - Mammoth USA ,מדידות וניסויים, שנערכו וממשיכות להיערך בתחנת הכוח ובהתנסות אישית.
המדידות הראו כי הספק המאוורר הקיצוני (יפורט בהמשך) נמוך ביחס למאווררים הנוספים במערכת .
בעבודה זו נבחנו מספר חלופות המשפיעות על זרימת האוויר ובכך על נצילות מחליף החום:
קירות מגן בתצורות שונות על מחליף החום.
דיפיוזר.
הפתרון המוצע, בהתבסס על הנתונים שנאספו לתכנון המערכת, הינו התקנת "דיפיוזר" (מפזר) ביציאה מהמאוורר, אשר יקטין את הפרש הלחץ בין הכניסה ליציאה, עליו צריך המאוורר להתגבר.
הפרויקט מראה כי הדיפיוזר ישפר את עבודת המאוורר ועקב כך יגדיל את תפוקת התחנה
ב- 3.78% , תוספת הכנסה שנתית צפויה של 213,041$.
עלותו הכוללת של הפרויקט היא כ-68,298$, וזמן החזר השקעה הינו 4 חודשים.

Abstract

Forced flow air–cooled heat exchangers (ACHEs) as found in the petrol-chemical, process and power industries use fans arranged in single or multiple fan rows to force air over finned tube bundles. Any flow disturbances experienced at the inlets of these fans tend to reduce the effectiveness of the ACHE.
The cost of the air-cooled condenser in a typical binary geothermal power plant represents about 20 to 35% of the total plant cost, improving the ACHE will make it possible to design them smaller and to make more energy with exiting ones.
Conclusions were based on information of air movement, which is scarce in open literature, computer simulation, which was found on the net, workers interviews and personal experience.
Since the supply and control of atmospheric air in an industrial environment is difficult to predict the author decided to conduct experiments to try and focus the cause and solution of the problem. During the months January-April the author set some experiments in a geothermal power plant in the USA.
By the little literature and test results the author identified that there is a flow problem in the fans and it is affected by wind speed and direction.
This paper will concentrate of several solutions:
Wind walls constructed in different ways.
Diffuser.
The preferred solution is a diffuser on the exhaust of the fan to decrease the pressure drop the fan needs to overcome.
This project shows that a diffuser will increase fan efficiency and there for plant power increase of 3.78%, increase of 213,041$ income per year.
Total investment in project is 68,298$.

Return time is 4 months.

מילות מפתח

סחרור אוויר, מחליפי חום, מצנני אוויר

Keywords

Air Coolers, re circulation