Los intercambiadores de calor de lecho móvil (conocidos como MBHE) se utilizan ampliamente en la industria, en aplicaciones que involucran recuperación de calor (proporcionando un área de transferencia volumétrica alta) y filtrado (evitando problemas operativos comunes en filtros de lecho fijo o cerámicos como el aumento de la caída de presión durante la operación). [1]
Construcción
El MBHE es un intercambiador de calor indirecto accionado por gravedad que utiliza material a granel de grano fino. Los medios se mueven a lo largo de superficies de transferencia de calor que pueden ser tubos, placas o paneles. Las MBHE ofrecen las ventajas de un pequeño equipo externo, un diseño compacto, un bajo costo de mantenimiento y bajos costos de construcción. [2]
El intercambiador de calor de lecho móvil puede constar de varios módulos intercambiadores de calor dispuestos uno encima del otro. El producto sale del intercambiador de calor a través del fondo de descarga y un embudo. El embudo puede equiparse con un transportador de tornillo colector si es necesario. Esto no afecta a la cama móvil. Se puede instalar una pantalla protectora en forma de techo sobre los módulos del intercambiador de calor para evitar aglomerados e impurezas que no pueden pasar de manera segura a través de los paquetes de tubos. Se pueden instalar placas deflectoras para evitar el desgaste de la pantalla protectora. En el lado del agua / vapor, los extremos de los paquetes del intercambiador de calor (extremos de los tubos de agua de refrigeración) están equipados con cámaras de inversión y sellados con placas finales extraíbles.
En el lado del producto, los tubos exteriores de los paquetes de intercambiadores de calor están equipados con tiras de placas de acero en los lados. Su diseño patentado mantiene el producto dentro del intercambiador de calor, sin que las paredes laterales obstruyan el acceso al interior o interfieran con el movimiento del producto. Además, se pueden instalar puertas (para proteger el medio ambiente y la calidad del producto). [3]
Aplicaciones
Los intercambiadores de calor de lecho móvil se pueden utilizar para enfriar o calentar todos los materiales a granel que fluyen libremente que correspondan a los requisitos del aparato, en cuanto al tamaño de grano y al ángulo de reposo. Los intercambiadores de calor a menudo se pueden encontrar después de hornos rotatorios y secadores para enfriar, por ejemplo, minerales (arena de cuarzo, Ilmentit, etc.) o productos químicos (fertilizantes, refrescos, etc.). Las temperaturas de entrada de los productos pueden alcanzar hasta 1200 ° C.
El interés reciente en las opciones de almacenamiento de energía renovable ha generado interés en las MBHE para la transferencia y almacenamiento de energía. Se han propuesto sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) que utilizan arena de bajo costo. [4]
Se realizó un estudio sobre el uso de un filtro intercambiador de calor de lecho móvil (MHEF) para eliminar las partículas finas de polvo de los gases. Se examinó la influencia de una serie de variables, incluidas las velocidades de los gases, las velocidades de los sólidos, las temperaturas de los gases y el tamaño del polvo. Se encontró que la eficiencia de recolección disminuye con el aumento de temperatura; la eficiencia total de recolección disminuye fuertemente cuando aumenta la velocidad del sólido. Se desarrolló un modelo numérico estable para la filtración y el intercambio de calor que predice la respuesta transitoria bidimensional de las fases sólida y fluida. El modelo numérico incorpora la variación en la fracción de huecos, las velocidades y el coeficiente de transporte debido a los procesos combinados de filtración e intercambio de calor. [5]
Consideraciones técnicas
Los intercambiadores de calor de lecho móvil tienen una construcción relativamente compacta. Debido al principio de funcionamiento, solo necesitan una base pequeña. Sin embargo, dependiendo de su aplicación, pueden construir relativamente altos. Debido a que solo tienen unas pocas piezas móviles, tienen pocos requisitos eléctricos y requieren poco mantenimiento. No se producen problemas con el ruido o la contaminación por polvo de los entornos.
Los materiales particulados son un medio prometedor de almacenamiento y transferencia de calor para aplicaciones de alta temperatura, como procesos industriales, centrales eléctricas convencionales o energía solar de concentración (CSP). El comportamiento de flujo del material a granel no solo influye en el diseño del intercambiador de calor, sino que también afecta el comportamiento térmico, ya que el tiempo de contacto en las paredes depende en gran medida de la fluidez de las partículas. La aparición de atrición conduce a un patrón de flujo deteriorado, porque el tamaño medio de grano y la porosidad aparente disminuyen a medida que se ensancha la distribución del tamaño de grano. Esto tiene un impacto significativo en las consideraciones de diseño. [6] .
Ver también
Referencias
- ↑ A. Soria-Verdugo *, JA Almendros-Ibáñez, U. Ruiz-Rivas, D. Santana. "Fenómenos de transporte interdisciplinario V, Actas preliminares ITP-07-701 Actas de ITP2007 Fenómenos de transporte interdisciplinario V: Ciencias fluidas, térmicas, biológicas, materiales y espaciales 14-19 de octubre de 2007, Bansko, Bulgaria ITP-07-70 OPTIMIZACIÓN DE EXERGIAS EN UN MOVIMIENTO CONSTANTE INTERCAMBIADOR DE CALOR DE CAMA " . Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 1161 (1): 584–600. doi : 10.1111 / j.1749-6632.2009.04091.x . hdl : 10016/1222 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Baumann (2014). "Intercambiadores de calor de lecho móvil para uso con almacenamiento de calor en plantas solares de concentración: un modelo multifase". Ingeniería de Transferencia de Calor . 35 (3): 224-231. doi : 10.1080 / 01457632.2013.825154 .
- ^ "Intercambiadores de calor de lecho móvil" . Grenzebach . Consultado el 15 de octubre de 2013 .
- ^ Matthew Golob; Sheldon Jeter; Dennis Sadowski. "COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRE SUPERFICIE PLANA Y ARENA" (PDF) . Instituto de Tecnología de Georgia. Archivado desde el original (PDF) el 16 de octubre de 2013 . Consultado el 16 de octubre de 2013 .
- ^ V. Henríquez; A. Macias-Machin (1997). "Filtración de gases calientes, mediante intercambiador-filtro de lecho móvil (MHEF)". Ingeniería química y procesamiento: intensificación de procesos . 36 (5): 353–361. doi : 10.1016 / S0255-2701 (97) 00017-2 . hdl : 10553/76690 .
- ^ Torsten Baumann; Stefan Zunft. "Propiedades de materiales granulares para su uso como medios de transferencia de calor para un intercambiador de calor de lecho móvil en aplicaciones CSP" (PDF) . Instituto de Termodinámica Técnica . Consultado el 16 de octubre de 2013 .