Плочести срещу цилиндрични топлообменници за кораби

От дълго време ни казват, че топлообменниците с тръбна решетка са безспорни лидери в машинните помещения на кораби – те са надеждни, добре проучени и се използват от много години. Всъщност обаче разработката на компактни и високоефективни плочови топлообменници (PHE) ги е поставила на вниманието на собствениците на кораби, проектираните и техническите суперинтенданти. Всеки тип има своите предимства и недостатъци, а изборът изисква внимателно проучване, базирано на типа кораб, експлоатационните изисквания, практиката за поддръжка и наличното пространство. Тук, в SME Group, като се опираме на повече от 20-годишен опит в морското инженерство и с широка гама решения за ICCP, MGPS, SED и PHE в нашата портфолио, анализираме тези възможности в сравнение.

1. Сравнение на термичната ефективност и заеманото пространство

Когато става въпрос за капацитет за пренос на топлина, пластинчестите топлообменници (PHE) са безусловни победители. Потокът, предизвикан от гофрираните плочи, причинява висока турбулентност при всички скорости на потока, освен при най-ниските, и осигурява на PHE най-високите общо коефициенти на топлопреминаване — обикновено три до пет пъти по-високи от тези на тръбно-черупковия топлообменник. Този по-голям капацитет означава, че за една и съща задача PHE изисква около една третина до половината от пространството, необходимо за тръбно-черупков топлообменник. При съвременните кораби, където мястото в машинното отделение винаги е ограничено, тази икономия е значителна.

От друга страна, тръбно-шеловите разменници използват праволинеен тръбен поток с прегради за насочване на потока от страна на шеловата част. Тези разменници осигуряват здрава и предсказуема производителност, но ниската ефективност изисква по-голяма повърхност и по-голям физически размер. Ако приложението разполага с достатъчно място и изискванията към подхода не са толкова строги – например при някои допълнителни охладителни приложения – това може да не представлява проблем. Във всеки случай, при основно охлаждане (например охлаждане на главния двигател чрез водна рубашка или охлаждане на нададения въздух), по-високата ефективност на плочестите разменници води до по-добро температурно приближение, по-ниска мощност на помпата и по-висока икономичност на горивото.

2. Съображения относно поддръжката и почистването

Но когато във въпроса се намеси философията за поддръжка, това може да бъде решаващият фактор в полза на една или друга технология. Екипажите на корабите исторически са много по-навикнали да почистват тръбни апарати с кожух и тръби. Можете лесно да почистите тръбния пакет с чистачка или четка или да приложите химикал. Но за да стигнете до тръбите, трябва да свалите големите крайни капаци, а за замяна на тръбите обикновено трябва да отидете в корабостроителница – което е изключително скъпо начинание. Освен това не е лесно да се почисти страната на кожуха без значителни усилия и дори демонтиране.

Пластинчатите топлообменници на SME, PHE, предлагат друга философия за поддръжка. Възможно е да се разглоби пакетът от плочи, да се инспектира и почисти за няколко часа с обикновени инструменти. Отделните плочи, ако се окажат корозирани или повредени, могат да се заменят, без да се изхвърля цялата сборка. Уплътнителните пръстени се считат за консумативи и трябва да се заменят приблизително на всеки четири или шест години; обаче с модерните типове уплътнителни пръстени с клип-монтаж SME осигурява още по-лесна подмяна. Недостатъкът обаче е, че PHE изискват известно внимание при почистването, за да се избегне повреждане на сравнително тънките плочи (изработени от неръждаема стомана или титан), а екипите имат нужда от специално обучение. SME предоставя подробни ръководства за поддръжка, обучение на място и може да гарантира доставката на оригинален уплътнителни пръстени и резервни плочи до корабостроителниците в основните пристанищни райони на континентален Китай.

3. Работни налягания, температури и съвместимост с течности

Топлообменниците тип „черупка и тръби“ са добре установен избор за среди с високо налягане и висока температура. Цилиндричната форма на черупката, заедно с дебелите стени на тръбите, позволява на този тип топлообменник да работи при налягане над 40 бара и го прави подходящ за охладители на пара, горивно масло и хидравлично масло, както и за течности, съдържащи твърди частици (тъй като правите тръби са по-малко подложни на запушване или замърсяване).

Ограничения: Макар нашите пластинчати топлообменници с променлива ефективност (PHE) да стават все по-мощни всеки ден, има ограничения за приложението им. Типичното работно налягане за PHE обикновено е до 25–30 бара максимум, докато температурните граници обикновено достигат около 200 °C (в зависимост от материала на уплътнителните пръстени). Друг недостатък на PHE е, че те не понасят твърди частици в течностите; например морската вода, която носи пясък и други механични примеси, може да повреди плочите и да запуши тесните канали, където протича топлообменът. Тук идва ролята на интегрираното решение, предлагано от SME, което включва свързаните системи за предотвратяване на морски организми (MGPS) и подходящи филтри, за да защити PHE както от биологични, така и от твърди отлагания. За приложения с по-високо налягане SME може да предостави полусварен или напълно сварен PHE, за да се избегнат течове през уплътнителните пръстени, но при това да се запази компактните размери на PHE. Ние гарантираме избора на най-подходящото решение според типа течност – прясна или морска вода, масло, гориво и други.

4. Обща цена през целия жизнен цикъл и стандартизиране на парка

Трябва да се вземат предвид не само първоначалните цени за закупуване, но и общите разходи през целия жизнен цикъл. Тръбно-шеловите агрегати могат да имат по-ниски първоначални разходи при малки и средни по големина приложения, обаче изискваната мощност за помпене е по-висока поради по-голямата загуба на налягане и се изискват по-големи количества охладителна вода. Топлинната ефективност намалява при образуване на натрупвания, а замяната на тръбите е задача, изискваща значителни капитали.

Макар първоначално по-скъпи (особено при използване на титанови плочи), ППР-овете могат да намалят експлоатационните разходи чрез по-ниско потребление на енергия за помпене, по-малка мощност на морсководните помпи и по-бързи времена за поддръжка. Освен това можете просто да добавяте или премахвате плочи, за да съответстват на необходимата мощност или за бъдещи промени. За собствениците на флот с няколко съда стандартизацията предлага предимства, като позволява един и същ тип ППР да се инсталира на подобни сестрински кораби, което улеснява съхраняването на резервни части, подготовката на персонала и ремонтните процедури. SME предоставя подробни насоки за инсталация, използва еднакъв дизайн на плочите независимо от модела, а техническият ни екип е готов да подпомогне проектите за модернизация на целия флот. Независимо дали предпочитате проверения дизайн на тръбно-черупков разменник или съвременния дизайн на плочест разменник, SME предлага и двата типа, заедно със съответните ICCP (катодна защита), SED (заземяване на вала) и MGPS (катодна защита на морсководните входове). Всеки година завършваме повече от 500 нови проекти – качество, което се отразява в нашата ISO-сертификация и надхвърля вашите очаквания.

Плочести срещу цилиндрични топлообменници за кораби

От дълго време ни казват, че топлообменниците с тръбна решетка са безспорни лидери в машинните помещения на кораби – те са надеждни, добре проучени и се използват от много години. Всъщност обаче разработката на компактни и високоефективни плочови топлообменници (PHE) ги е поставила на вниманието на собствениците на кораби, проектираните и техническите суперинтенданти. Всеки тип има своите предимства и недостатъци, а изборът изисква внимателно проучване, базирано на типа кораб, експлоатационните изисквания, практиката за поддръжка и наличното пространство. Тук, в SME Group, като се опираме на повече от 20-годишен опит в морското инженерство и с широка гама решения за ICCP, MGPS, SED и PHE в нашата портфолио, анализираме тези възможности в сравнение.

1. Сравнение на термичната ефективност и заеманото пространство

Когато става въпрос за капацитет за пренос на топлина, пластинчестите топлообменници (PHE) са безусловни победители. Потокът, предизвикан от гофрираните плочи, причинява висока турбулентност при всички скорости на потока, освен при най-ниските, и осигурява на PHE най-високите общо коефициенти на топлопреминаване — обикновено три до пет пъти по-високи от тези на тръбно-черупковия топлообменник. Този по-голям капацитет означава, че за една и съща задача PHE изисква около една третина до половината от пространството, необходимо за тръбно-черупков топлообменник. При съвременните кораби, където мястото в машинното отделение винаги е ограничено, тази икономия е значителна.

От друга страна, тръбно-шеловите разменници използват праволинеен тръбен поток с прегради за насочване на потока от страна на шеловата част. Тези разменници осигуряват здрава и предсказуема производителност, но ниската ефективност изисква по-голяма повърхност и по-голям физически размер. Ако приложението разполага с достатъчно място и изискванията към подхода не са толкова строги – например при някои допълнителни охладителни приложения – това може да не представлява проблем. Във всеки случай, при основно охлаждане (например охлаждане на главния двигател чрез водна рубашка или охлаждане на нададения въздух), по-високата ефективност на плочестите разменници води до по-добро температурно приближение, по-ниска мощност на помпата и по-висока икономичност на горивото.

2. Съображения относно поддръжката и почистването

Но когато във въпроса се намеси философията за поддръжка, това може да бъде решаващият фактор в полза на една или друга технология. Екипажите на корабите исторически са много по-навикнали да почистват тръбни апарати с кожух и тръби. Можете лесно да почистите тръбния пакет с чистачка или четка или да приложите химикал. Но за да стигнете до тръбите, трябва да свалите големите крайни капаци, а за замяна на тръбите обикновено трябва да отидете в корабостроителница – което е изключително скъпо начинание. Освен това не е лесно да се почисти страната на кожуха без значителни усилия и дори демонтиране.

Пластинчатите топлообменници на SME, PHE, предлагат друга философия за поддръжка. Възможно е да се разглоби пакетът от плочи, да се инспектира и почисти за няколко часа с обикновени инструменти. Отделните плочи, ако се окажат корозирани или повредени, могат да се заменят, без да се изхвърля цялата сборка. Уплътнителните пръстени се считат за консумативи и трябва да се заменят приблизително на всеки четири или шест години; обаче с модерните типове уплътнителни пръстени с клип-монтаж SME осигурява още по-лесна подмяна. Недостатъкът обаче е, че PHE изискват известно внимание при почистването, за да се избегне повреждане на сравнително тънките плочи (изработени от неръждаема стомана или титан), а екипите имат нужда от специално обучение. SME предоставя подробни ръководства за поддръжка, обучение на място и може да гарантира доставката на оригинален уплътнителни пръстени и резервни плочи до корабостроителниците в основните пристанищни райони на континентален Китай.

3. Работни налягания, температури и съвместимост с течности

Топлообменниците тип „черупка и тръби“ са добре установен избор за среди с високо налягане и висока температура. Цилиндричната форма на черупката, заедно с дебелите стени на тръбите, позволява на този тип топлообменник да работи при налягане над 40 бара и го прави подходящ за охладители на пара, горивно масло и хидравлично масло, както и за течности, съдържащи твърди частици (тъй като правите тръби са по-малко подложни на запушване или замърсяване).

Ограничения: Макар нашите пластинчати топлообменници с променлива ефективност (PHE) да стават все по-мощни всеки ден, има ограничения за приложението им. Типичното работно налягане за PHE обикновено е до 25–30 бара максимум, докато температурните граници обикновено достигат около 200 °C (в зависимост от материала на уплътнителните пръстени). Друг недостатък на PHE е, че те не понасят твърди частици в течностите; например морската вода, която носи пясък и други механични примеси, може да повреди плочите и да запуши тесните канали, където протича топлообменът. Тук идва ролята на интегрираното решение, предлагано от SME, което включва свързаните системи за предотвратяване на морски организми (MGPS) и подходящи филтри, за да защити PHE както от биологични, така и от твърди отлагания. За приложения с по-високо налягане SME може да предостави полусварен или напълно сварен PHE, за да се избегнат течове през уплътнителните пръстени, но при това да се запази компактните размери на PHE. Ние гарантираме избора на най-подходящото решение според типа течност – прясна или морска вода, масло, гориво и други.

4. Обща цена през целия жизнен цикъл и стандартизиране на парка

Трябва да се вземат предвид не само първоначалните цени за закупуване, но и общите разходи през целия жизнен цикъл. Тръбно-шеловите агрегати могат да имат по-ниски първоначални разходи при малки и средни по големина приложения, обаче изискваната мощност за помпене е по-висока поради по-голямата загуба на налягане и се изискват по-големи количества охладителна вода. Топлинната ефективност намалява при образуване на натрупвания, а замяната на тръбите е задача, изискваща значителни капитали.

Макар първоначално по-скъпи (особено при използване на титанови плочи), ППР-овете могат да намалят експлоатационните разходи чрез по-ниско потребление на енергия за помпене, по-малка мощност на морсководните помпи и по-бързи времена за поддръжка. Освен това можете просто да добавяте или премахвате плочи, за да съответстват на необходимата мощност или за бъдещи промени. За собствениците на флот с няколко съда стандартизацията предлага предимства, като позволява един и същ тип ППР да се инсталира на подобни сестрински кораби, което улеснява съхраняването на резервни части, подготовката на персонала и ремонтните процедури. SME предоставя подробни насоки за инсталация, използва еднакъв дизайн на плочите независимо от модела, а техническият ни екип е готов да подпомогне проектите за модернизация на целия флот. Независимо дали предпочитате проверения дизайн на тръбно-черупков разменник или съвременния дизайн на плочест разменник, SME предлага и двата типа, заедно със съответните ICCP (катодна защита), SED (заземяване на вала) и MGPS (катодна защита на морсководните входове). Всеки година завършваме повече от 500 нови проекти – качество, което се отразява в нашата ISO-сертификация и надхвърля вашите очаквания.

99.71%

https://app.originality.ai/share/1k8ygfz956bod2iv