En moltes plantes químiques, una reacció exotèrmica o un corrent d'àcid calent s'ha de refredar abans de l'emmagatzematge, neutralització o processament aigües avall. L'aigua de refrigeració sol ser abundant i econòmica, la qual cosa la converteix en el dissipador de calor preferit. No obstant això, l'ús directe d'un intercanviador de calor metàl·lic convencional introdueix dos riscos diferents: corrosió ràpida en el costat àcid i descamació o incrustació al costat de l'aigua. El resultat pot ser escurçar la vida útil de l'equip, disminuir el rendiment i fer un manteniment freqüent. La selecció d'un intercanviador de calor de PTFE dissenyat específicament per al servei de refrigeració àcid proporciona una solució equilibrada, però una atenció acurada als dos costats de l'intercanviador és essencial per a la fiabilitat-a llarg termini.
La configuració típica per a la refrigeració àcida consisteix a encaminar l'àcid corrosiu a través de tubs de PTFE mentre circula aigua de refrigeració, aigua refrigerada o salmorra a través d'una carcassa metàl·lica. Aquesta disposició aprofita la resistència química del PTFE al costat del procés i la resistència mecànica i l'eficiència de costos d'una carcassa d'acer al carboni o d'acer inoxidable al costat d'utilitat. En aïllar l'àcid dins del tub de fluoropolímer, s'elimina de manera efectiva la corrosió dels components estructurals, mentre que la carcassa gestiona la pressió i la distribució del flux de manera econòmica.
El refredament àcid imposa diversos requisits de disseny al costat del tub. El gruix de la paret del tub s'ha de seleccionar per suportar la pressió interna de l'àcid a la temperatura de funcionament, tenint en compte la resistència mecànica reduïda del PTFE a temperatures elevades. També s'ha de tenir en compte la pressió diferencial entre els costats del tub i de la carcassa, especialment durant les condicions d'arrencada o alteració. El disseny mecànic conservador i l'espai adequat del suport del tub ajuden a prevenir la deformació o els danys per vibració.
Des d'una perspectiva de contaminació, el PTFE ofereix un avantatge. Les seves característiques llises i de baixa-superfície-energia redueixen l'adhesió de molts dipòsits-àcids. A la pràctica, això significa que les tasques de refrigeració àcid sovint experimenten una contaminació menys persistent en comparació amb les superfícies metàl·liques. No obstant això, això no elimina del tot el risc d'incrustació. Encara es poden produir precipitacions de sals dissoltes a mesura que la temperatura baixa, especialment en sistemes àcids concentrats o mixtos. Per tant, el disseny tèrmic ha d'evitar un enfocament excessiu de la temperatura que podria promoure la cristal·lització localitzada.
El costat de l'aigua presenta un conjunt diferent de reptes. L'escalada de l'aigua de refrigeració és una de les causes més comunes de la disminució del rendiment de l'intercanviador. Els minerals dissolts com el carbonat de calci poden precipitar quan s'escalfa l'aigua, formant dipòsits aïllants a les superfícies laterals-de la closca i a l'exterior dels tubs. El creixement biològic i els sòlids en suspensió poden reduir encara més l'àrea efectiva de transferència de calor. Fins i tot si el costat àcid es manté net, la contaminació-del costat de l'aigua pot dominar la resistència tèrmica general.
Per abordar aquests riscos, la configuració de l'intercanviador té un paper fonamental. A la pràctica, per al servei d'aigua de refrigeració, especificar un disseny de capçal flotant permet retirar el feix de tubs per a la neteja mecànica de l'escala lateral-d'aigua. Un paquet extraïble facilita la inspecció i la neteja amb aigua a alta-pressió o el raspallat de les superfícies laterals-de la closca. Els dissenys de làmines fixes poden ser acceptables per a sistemes d'aigua neta i tractada, però poden complicar el manteniment dels circuits d'aigua de refrigeració de bucle obert-.
El tractament de l'aigua és igual d'important. La dosificació química per controlar la formació d'incrustacions, els inhibidors de corrosió del material de la closca i els biocides per evitar el creixement biològic contribueixen al rendiment-a llarg termini. La filtració-del corrent lateral pot reduir els sòlids en suspensió que, d'altra manera, es dipositarien dins de la closca. Per tant, la selecció de l'intercanviador s'ha d'integrar amb la gestió global del sistema de refrigeració en lloc de tractar-se com una decisió d'equip aïllada.
La selecció del material de la closca ha de reflectir la qualitat del medi de refrigeració. Tot i que sovint l'acer al carboni és suficient per a l'aigua de refrigeració tractada, l'aigua agressiva o alta-de clorur pot necessitar acer inoxidable o recobriments interns per evitar la corrosió lateral-de la closca. La presència de salmorra introdueix consideracions addicionals. Les salmorres que s'utilitzen per al servei refrigerat sovint contenen clorurs en concentracions capaces de provocar corrosió per picades en acers inoxidables de grau inferior-. Es requereix una anàlisi de compatibilitat dels materials per garantir la durabilitat.
La refrigeració amb salmorra també introdueix reptes de rendiment tèrmic. Les temperatures de funcionament més baixes augmenten la viscositat del fluid, reduint la turbulència i els coeficients de transferència de calor. Un error comú amb la salmorra és no tenir en compte l'augment espectacular de la viscositat a baixes temperatures, que pot reduir els coeficients de transferència de calor en un 50% o més. En els càlculs de mida s'han d'utilitzar dades de propietat precises a la temperatura mínima de funcionament. Per compensar-la, pot ser necessari augmentar la superfície o velocitats de flux més altes.
La protecció contra la congelació és fonamental en els sistemes de salmorra. Si es produeixen punts freds localitzats, especialment en condicions de baix-flux, la congelació pot danyar els tubs o restringir el flux. El control adequat del flux, els criteris de velocitat mínima i la vigilància fiable de la temperatura ajuden a mitigar aquest risc. També pot ser necessari l'aïllament de les canonades i els intercanviadors per mantenir un funcionament estable.
El disseny hidràulic ha de garantir una distribució equilibrada del flux al costat de la carcassa. La mala distribució pot crear zones estancades on s'acceleren l'escala o la contaminació biològica. El disseny del deflector i la velocitat lateral-de la carcassa s'han d'optimitzar per mantenir la turbulència sense una caiguda de pressió excessiva. El seguiment rutinari de la caiguda de pressió a través de l'intercanviador proporciona una indicació primerenca del desenvolupament d'encrasses.
Quan està dissenyat correctament, un intercanviador de calor de PTFE configurat per a la refrigeració àcida ofereix un rendiment durador. La corrosió del costat àcid-s'elimina de manera efectiva i amb un manteniment adequat del costat-de l'aigua, l'eficiència tèrmica es pot mantenir durant llargs intervals de servei. Les consideracions mecàniques-el gruix de la paret del tub, el suport del paquet i l'allotjament d'expansió-assegura la integritat estructural en condicions de funcionament.
Per a grans tasques de refrigeració o instal·lacions on la disponibilitat d'aigua és limitada, els sistemes de-bucle tancat amb torres de refrigeració i filtració-de corrent lateral poden millorar encara més la fiabilitat. La integració d'equips de refrigeració àcid en un-sistema de serveis públics ben gestionat garanteix que s'aborden tant la resistència química com el rendiment-de l'aigua, donant lloc a una solució eficient i duradora-de llarga durada per a aplicacions de refrigeració agressives.
