עיצוב מחלף חום לוחות למי ים בעלי מלחיות גבוהה

מים ימיים בעלי מלחות גבוהה הם אחד הסביבות הקשות ביותר להפעלת מחלף חום ימי. במיקומים כמו המפרץ הערבי, הים האדום וחלקים מהים התיכון, רמת המלחות יכולה לעלות על 40 פרט לאלף, בנוסף לטמפרטורת מים גבוהה, רמות גבוהות של חמצן מומס ורמת פעילות ביולוגית גבוהה – כל אלו תורמים להגברת קצב ההתפרקות, להגביר את הצטברות הקלקר ולבנות שכבות דרואיות משמעותיות על מחלף החום הלוחתי (PHE). מפעילי כלי שיט העוברים במימי האזורים הקשים הללו אינם יכולים להסתמך על עיצובים מסורתיים. קבוצת SME, אשר יש לה יותר מעשרים שנות ניסיון בהנדסת ים, יכולה לספק פתרונות המקיימים דרישה זו באמצעות שילוב של מוצרים שלה – החל ממערכות ICCP, MGPS, SED ו-PHE ועד לעיצוב מיוחד של PHE למלחות גבוהה.

1. בחירת חומרים מתקדמים למלחות קיצונית

בחירת החומר היא היסוד לכל מחליף חום לוחות (PHE) שמתוכנן לשירות במליחות גבוהה. נירוסטה 316L עשויה להיות מספיקה בתנאי מי ים טיפוסיים, אך תפתח קורוזיה של פיטינג וקורוזיה בחריצים בתנאי מליחות גבוהים. החברה המומחית להנדסת חום (SME) ממליצה על טיטניום כחומר האידיאלי לבחירת לוחות ה-PHE ליישומים במליחות גבוהה. למעשה, סרט האוקסיד הפסיבי על הטיטניום יציב כל כך גם במלחים בטמפרטורות גבוהות, עד שזمن השירות שלו במי ים הוא תיאורטית אינסופי – ובכך נוצרת הבטחה שלא תתרחש פריצה קטסטרופלית של הצינור.

במקרים שבהם טיטניום ייהיה יקר מדי ליישומים מסוימים, אנו מציעים להשתמש בפלדות לא חלדניות סופר אוסטניטיות כגון 254 SMO או באלומיניוני ניקל כגון Alloy C-276. אף שכך תקבלו עמידות משופרת לקלורידים המגוייסים קורוזיה מקומית, יש להתייחס בזהירות גם לטמפרטורה וגם למהירות בעת השימוש. מהנדסי החברה עובדים עם כל לקוח בנפרד, על כל מיכל באופן פרטני, תוך התחשבות בדרגת המלחיות, טווחי הטמפרטורה ומהירויות הפעולה שלו, כדי לבחור את הפתרון היעיל ביותר מבחינת עלות. במפעל היצור שלנו בניינגטון, ששטחו 5,000 מטר רבוע ואשר מאושר לפי תקן ISO 9001, אנו עומדים בדרישות החומר החשופות ביותר בבניית ה-PHE, כדי לעמוד בתנאי הפעלה הקשים ביותר של כלי שיט בסביבות הקשות בעולם.

2. מניעת הצטברות שכבות וניהול חום

ככל שיותר מלח נמצא בנוזל, כך גדלה האחוזיות של כרbonat הסידן המומס, הידרוקסיד המגנזי ואחרים חומרים הגורמים ליצירת ספוג. כאשר מי הים מחוממות בצדדים השונים של המחלף החום הלוחמי (PHE), חומרים אלו נוטפים על הלוחות ויוצרים שכבה של ספוג, אשר פוגעת בהעברת החום וגורמת לעלייה באובדן הלחץ. אם לא מניעים את הצטברות הספוג, השכבה הזו עלולה לגרום לסגירה מלאה.

SME מתמודד עם הספוג באמצעות מספר גישות תכנוניות. דפוסי הקמטים על הלוחות מעוצבים כדי ליצור טורבולנציה גבוהה בנוזל, מה שמחזק את מתח הגזירה על משטח העברת החום ומפחית את הסבירות להדבקת הספוג. בנוסף, ללוחות יש ערוצים רחבים במיוחד לאספקת הנוזל באזורים החמים ביותר של חבילת הלוחות, כדי לצמצם את החימום המקומי המופרז ולמנוע ירידה של חומרים מהנוזל. כמו כן, SME מספקת הנחיות לטמפרטורת כניסת מים קירור בהתאם לטמפרטורת הרוויה למשקע כרbonat הסידן באזור המסחר.

בסביבות של תנאי מים ימיים קשיחים במיוחד, החברה מסוגלת לציין חיממים עצמאיים לניקוי (PHE) או להציע הליכי ניקוי כימיים מתאימים שבטוחים לשימוש על חומרי הלוחות שלנו. יחד עם מערכת מניעת צמיחה ימית (MGPS) לשליטה בצמיחה ביולוגית, אשר עלולה להחמיר את תופעת הקשקשים, המפעיל זוכה לדרך היעילה ביותר לשמירה על הביצועים התרמיים בסביבות ימיות קשות.

3. הפחתת מהירות הזרימה ושליטה באובדן חומר

מהירויות זרימה גבוהות אלו יפחיתו חלקית את הסתמכות, אך מצד שני יגבירו את קצב הניקוב–התקלפות. במימי מלחיות גבוהות שבהן כלורידים פועלים בזריזות, מצב זה עלול להיות בעייתי במיוחד. חברת SME מעצבת את המערכת כדי להשיג איזון נוח בין קצב העברת חום סביר לבין הימנעות מהפעלת המהירות עד כדי כך שלוחות יבלו מהר מדי. הפרמטרים שניתן לשלב בין מהירות גבוהה לקצב ניקוב–התקלפות הם גמישים בהרבה עבור לוחות טיטניום מאשר עבור פלדות לא חלדניות.

אנו משתמשים במודל דינמיקת זורמים חישובית (CFD) של תבניות הזרימה לאורך אוסף הלוחות כדי לבדוק אם קיימים אזורים באוסף הלוחות שיכולים לחוות מהירויות זרימה גבוהות בנקודות מסוימות. לאחר מכן, מומחי התחום שלנו משתמשים בחוויתם בגאומטריית הלוחות, בגודל הפתחים ובתצורת החצץ כדי לדייק את הפצת הזרימה כך שתפחית את ההתעכלות, תוך הבטחת מהירות זרימה גבוהה מספיק כדי לשלוט בביו-הצטברות. זה מפחית את מספר הלוחות בכלי השיט המפעילים באזורים בעלי מלחיות גבוהה, שם הצטברות עלולה להיות בעיה.

4. הגנה משולבת נגד התעכלות לאימוניות מערכת-רחבת

גם חומרים מדרגה גבוהה של לוחות עלולים להיפגע על ידי התקפה שמתחילה במקום אחר בספינה, בגלל תהליכים אלקטרוכימיים שמתפתחים вследствие מגע עם מים בעלי מלחיות גבוהה במערכת הצינורות, החיבורים והחלקים המחברים. זרמים לא רצויים שמופיעים ממערכות הגנה קתודית, תקלות חשמליות או אפילו מפוטנציאלים שנוצרים על ידי צירים מסתובבים יכולים להיכנס למערכת הצינורות שמכילה מים מלוחים ולגרום לתהליך קורוזיה מהיר בחלקי מחליף החום, ללא קשר לסוג החומר ממנו עשוי הלוח.

סיכונים שמתמודדים עימם הגישה המשולבת של סמ"ע להגנה. הגנת הקטום המדויקת מושגת באמצעות מערכת ICCP (הגנה קתודית בזרם מוטבע), אשר מבטיחה שלא יזרמו זרמים לא רצויים מהקטום אל ה-PHE ויפעלו עליהם. הצטברות מטען סטטי על ציר הסיבוב יכולה ליצור מתחים שיגרמו לקורוזיה במערכת הקירור של מים מלוחים. מכשיר SED (הארקת ציר) מאפס את החשמל הסטטי בציר, ובכך מניע את זרימת הזרמים הקורוזיביים הפוטנציאליים דרך הציר אל מחולל הציר, ולאחר מכן אל מים מלוחים דרך מעטפת החיצונית של מחולל הציר. יחד עם מערכת MGPS (שמונעת התפשטות אורגניזמים על המשטח, אשר עלולה ליצור תא איזון חמצוני על משטחים מתכתיים), המערכת המשולבת פועלת ביעילות נגד האיום של סוכנים קורוזיביים וגם ביולוגיים בתנאי מלחות גבוהים.

צוות התמיכה הטכנית של SME עובד יחד איתכם כדי לנתח את הספינה שלכם בשלמותה, כולל חומרי הצינורות, החיבורים וההגנה הקיימת, ולפתח פתרון מקיף שימקסם את תקופת החיים של המחליפים המבוססים על חום (PHEs) שלכם. עם יותר מ-500 פרויקטים חדשים וקיימים מדי שנה ומעל 100 מהנדסי חשמל ומיכניקה, קבוצת SME ממוקמת בצורה אידיאלית לפתח עבורכם פתרון מותאם אישית למחליפים המבוססים על חום גם בסביבות מלוחות קיצוניות ביותר, וכן לספק לכם את השקט הנפשי שאתם צריכים. איתה, הפתרון שלכם עובר את דאגותיכם.