Tömített és forrasztott lemezes hőcserélők: Mi a különbség közöttük?

Tengeri vagy ipari alkalmazás esetén, amely hőkezelési megoldást igényel, az egyik legfontosabb döntés, amelyet egy mérnöknek meg kell hoznia, a tömített és az ötvözetelt lemezes hőcserélők közötti választás. Mindkét technológia ugyanazon hőátadási elvek alapján működik: két folyadék ellenáramban áramlik egy sor hullámosított fémlap között, így hőt cserélnek egymással. Azonban szerkezetük, tervezési filozófiájuk és üzemeltetési határaik eltérőek. A SME-nél évente több mint 500 feladatot végezünk, és több mint 1000 hajót támogatunk tartalék alkatrészekkel és szervizszolgáltatással; ezért tapasztaltuk a helytelen PHE-típus megadásának következményeit. Ez az útmutató segít egyszerűsíteni a választható lehetőségeket, hogy a technológia illeszkedjen a hajója valós körülményeihez.

Szerkezet és fizikai integritás

Tömített lemezes hőcserélők: Ezek egy keretből (rögzített és mozgó véglemezekből) állnak, amelybe hullámos lemezeket helyeznek egymásra, és a szorítócsavarokkal összenyomnak. Minden lemez gumis tömítést tartalmaz, amely elválasztja az áramlási csatornákat, és az folyadékokat váltakozó átjárókon keresztül irányítja. A lemezeket könnyedén hozzá lehet adni vagy eltávolítani. A lemezeket és tömítéseket nagy nyomatékkal rögzítik és terhelik.

Forrasztott lemezcserepek: Ezek keret nélkül készülnek, nincsenek bennük szorítócsavarok vagy kivehető tömítések. Ehelyett egy sor lemez összeállítása után vákuumban forrasztják őket, melyhez réz vagy nikkel töltőanyagot használnak, amely a lemezek érintkezési felületén megkeményedik. Az eredmény egy tömör blokk, amelyben nincsenek gumis tömítések, és amelyet külsőleg is szorosan lezárnak a környező levegőtől, így adott teljesítmény esetén kisebb helyet és súlyt igényel, mint a tömítéses típus.

Üzemeltetési határok: nyomás és hőmérséklet

A forrasztott egységek általában jóval nagyobb nyomásokat képesek elviselni, 30–45 bar között, valamint 200 °C-os és annál magasabb hőmérsékletet – például nikkel-forrasztott modellek esetében –, mivel ilyen rendszerekben, mint a hűtőközeg-körök, a nagynyomású hidraulikus olaj vagy az új hajók motorhő-visszanyerése, nincs rugalmas tömítés, amely kifolyhatna vagy megszakadhatna.

A tömített egységek korlátozásai a tömítőanyag típusától függenek: szakértő mérnökeink gyakran NBR-, EPDM- és FKM-tömítéseket ajánlanak, amelyek üzemelési hőmérséklet-tartománya -15 °C és több mint 150 °C között van, a legmagasabb nyomásértékek pedig a tömített tengerészeti berendezések esetében körülbelül 25 bar vagy annál magasabbak. Ez az érték megfelelő bármely szokványos tengervíz-hűtési feladatra, és a legtöbb esetben elegendő a szokványos édesvíz-generátorokhoz és a legtöbb hajó kenőolaj-rendszeréhez, de a tömített tengerészeti termékek esetében a bar nyomásérték nem léphető túl.

Karbantartás, tisztítás és szervizelhetőség

Itt válnak szét ennyire élesen a két megközelítés, gyakran úgy, hogy a hajótulajdonos számára ez a legfontosabb szempont.

A tömítéssel ellátott hőcserélők tervezési szempontból karbantarthatók. Amikor lerakódás keletkezik (a tengeri környezetben a lerakódás akkor következik be, ha tengervíz, vízkő vagy nehézolaj-maradékok rakódnak le a felületeken – nem az a kérdés, hogy bekövetkezik-e, hanem mikor), a berendezést le lehet csavarozni, a lemezeket szét lehet nyitni, és a tömítést ki lehet váltani. Az egyes lemezeket mechanikusan vagy kémiai úton is tisztíthatják, és a tömítést cserélni lehet. Ezért rendelkezik az SME saját műhellyel és helyszíni szervizzel, így tömítéscserét, lemezmosást és teljes átalakítást végezhetnek, amelynek eredményeként a tömítéssel ellátott berendezés eredeti tervezési teljesítményének 95%-os vagy annál nagyobb részét visszaállítják. Emellett a működési körülmények vagy a közeg megváltozása esetén a tömítés típusát is megváltoztathatja.

Az forrasztott hőcserélők egyszer használatosak. Nem szétszerelhetők a lemezek közötti csatornák tisztítására. A forrasztott lapos hőcserélő egységek nem szétszerelhetők, és belső tisztításukhoz tisztító vegyszerek cirkulálása az egységben kísérletként alkalmazható, de ez nem feltétlenül távolítja el megfelelően a vízkőlerakódást vagy a szénlerakódást. A forrasztott lapos hőcserélő egységek fő hátránya azonban az, hogy ha az egység vízkőlerakódással vagy szennyeződéssel eltömődik, vagy egy csatorna megsérül a hőtágulási ciklusok vagy a korrozión keresztül az idővel, akkor az egyetlen megoldás új egység beszerzése. Ez különösen költséges lehet nagyobb forrasztott egység esetén, illetve akkor, ha az új berendezés szállítási ideje miatt nem lehet gyorsan kiszolgálni a tartályt.

Szivárgás és keresztszennyeződés kockázata

Egy tömítéses lapos hőcserélő, bármely korai szivárgás általában kis mennyiségű folyadék kifolyása a külső oldalra – látja, hogy folyadék cseppen le a keretből, mielőtt a két folyadékáram katasztrofálisan összekeveredne. Kritikus alkalmazásokhoz, ahol a két közegnek ténylegesen el kell válnia egymástól (pl. olaj, tengervíz), egy másik megoldás a dupla tömítéses kialakítás. Be kell ismerni, hogy a „második” tömítés valóban működjön, nem szabad várni addig, amíg a tömítés teljesen elromlik. Ha egy tömítés meghibásodik, azt helyben lehet cserélni.

Egy forrasztott PHE egy belső szivárgás – azaz egy csatornából a másikba történő szivárgás (pl. tűszúrásnyi korrózió vagy repedés) – szennyezi az egyik folyamatáramot a másikkal anélkül, hogy az üzemeltető észrevenné a külső lapocskán a szivárgást. Olajos vagy vízalapú alkalmazásoknál az egyik vagy mindkét áram majdnem azonnal szennyeződhet a berendezés üzembe helyezése után; hűtési rendszerekben akár akkor sem derülhet ki, amíg a teljesítmény drasztikusan le nem romlik. A berendezést le kell állítani és ki kell cserélni.

Alkalmazási alkalmaság és életciklus-költség

Válassza ki Forrasztott PHE-k zártpályás, tisztított folyadékokhoz, például hűtőközegekhez, hidraulikafolyadékokhoz és deionizált vízhez. Ezek alkalmasak továbbá helykorlátozott alkalmazásokra is, például kisebb hajók motorházaira, ahol a telepítés és karbantartási hozzáférés korlátozott lehet. Értsék meg, hogy összességében rövidebb élettartamuk lesz, de kezdeti költségük alacsonyabb.

Miért érdemes választani Tömítéses PHE-ket? Nyílt pályás tengervízhez, szennyezett környezetekhez, nehézüzemanyagokhoz vagy más hasonló folyamatközegekhez, ahol a hosszú élettartam és a karbantartás feltétlenül elsődleges, használjon tömítéses PHE-ket. A kezdeti költség magasabb, azonban a tömítések és lemezek cseréjének költsége 15–20 év üzemelési idő alatt lényegesen olcsóbb lesz.

Sok ezer hajóállomásunk során az SME-nél gyakorlattá vált, hogy ügyfeleink hagyományos tömítéssel ellátott hőcserélőt választanak, mivel ez átláthatóbb és a mindennapi szervizelés szempontjából könnyebben karbantartható a szokásos főpiacban. A 12 hónapos szervizgarancia, valamint az ISO 9001, 14001 és 45001 tanúsítványokkal rendelkező eljárásaink révén az SME 100+ szakemberből álló csapata világszerte segíti a hajógyárakat az egyes hűtőfolyadék-összetevőkkel kapcsolatos döntéshozatalban. Akár egy tömítés cseréjére van szükség Kínában, akár teljes műszaki értékelésre, az SME széles körű csapatának segítségével nemcsak a jelenlegi problémák megoldására, hanem arra is képesek vagyunk, hogy a ma beépített hőcserélő holnap is ugyanúgy működjön.