Lämmönsiirrintyypin määrittäminen Kaukaan tehtaan lämpöverkossa

Abstract

Kandidaatintyön tavoitteena on etsiä tehokkain lämmönsiirrintyyppi UPM Kaukaan sellutehtaan lämpövesiverkkoon vanhan putki-vaippalämmönsiirtimen tilalle. Laskenta suoritettiin tehokkuus-NTU-menetelmällä kolmesta eri tarkastelunäkökulmasta neljälle tyypillisimmälle lämmönsiirtokytkennälle, joita ovat vasta-, myötä- ja ristivirta sekä putki-vaippalämmönsiirrin. Ensimmäisessä tarkastelussa muutettiin lämmönsiirtopinta-alaa, toisessa kokonaislämmönsiirtokerrointa ja kolmannessa kylmän puolen sisääntulolämpötilaa. Likaisuutta ei otettu huomioon.

Jokaisessa tarkastelutavassa parhaimmaksi lämmönvaihdintyypiksi osoittautui vastavirtaperiaatteella toimiva lämmönsiirrin. Erityisesti lämmönsiirtopinta-alaa muuttamalla eroja saatiin selkeämmiksi. Tehdasympäristössä vastavirtakytkentää sovelletaan levylämmönsiirtimessä, joka voisi olla hyvä ratkaisu vanhan lämmönsiirtimen tilalle.

The bachelor's thesis aims to find the most efficient type of heat exchanger for the thermal water network of UPM Kaukas Pulp Mill to replace the old shell-and-tube heat exchanger. The calculation was carried out using the efficiency-NTU method from three different perspectives for the four most typical flow arrangements: the counterflow, parallel flow, cross flow, and the shell-and-tube heat exchanger. In the first examination, the heat transfer area was changed, in the second, the total heat transfer coefficient, and in the third, the inlet temperature of the cold side. Fouling was not considered.

In each of the methods considered, the best type of heat exchanger turned out to be a heat exchanger operating on a counter flow principle. Especially, by changing the heat transfer area, the differences were made clearer. A plate heat exchanger is typical counterflow arrangement in factory environment, so it could be a good solution to replace an old heat exchanger.