Plākšņu siltummaiņu integrācija ar dzinēju dzesēšanas sistēmām

Jūras dzinēju dzesēšanas sistēmas ir kuģa kustības un enerģijas ražošanas sistēmu sirds un dvēsele. Laikā, kad jau tā jau augstās jaudas blīvums turpina pieaugt un emisiju ierobežojumi kļūst stingrāki, dzinēju termiskās pārvaldības nozīme un saistītās problēmas ir paplašinājušās. Plākšņu siltummaiņu (PHE) izplatība kā optimālais risinājums dzinēju dzesēšanai – ņemot vērā to siltummaiņu efektivitāti un kompaktos izmērus, kā arī nepieciešamību precīzi savienot visus sistēmas hidrauliskos, materiālu un ekspluatācijas parametrus – uzlabot ilgmūžību, ir kļuvusi par standarta praksi.

Kāpēc plākšņu siltummaiņus jūras dzinējiem?

Salīdzinot ar tradicionālo cauruļveida siltummaiņu, plākšņu siltummaiņš pārnes līdz piecreiz lielāku siltuma pārejas koeficientu, jo ribotās plāksnes rada mākslīgu turbulenci. PHE efektivitāte tieši izraisa daudz mazāku izmēru un masu — būtisks apsvērums vietai ierobežotiem jūras dzinējiem. Tā modulārā konstrukcija ļauj viegli pievienot papildu plāksnes, ja nepieciešama lielāka siltuma pārnešana, piemēram, mainoties dzinēja slodzei vai dzesēšanas sistēmas prasībām. PHE ciešais temperatūru tuvošanās režīms veicina labāku dzesēšanas šķidruma un eļļas dzesēšanu, lai optimizētu dzinēja degšanas sistēmas darbību un ilgmūžību.

Galvenie integrācijas punkti dzesēšanas kontūrā

Jūras dzinējiem ir divu daļu dzesēšanas sistēma, kas sastāv no augstas temperatūras tīrā ūdens kontūras, kas dzesē dzinēja korpusu, un zemas temperatūras jūras ūdens kontūras, kas noņem siltumu, ko tīrais ūdens pārnes centrālajā dzesētājā. Plākšņu siltummaini šajā sistēmā var izmantot divos nolūkos — kā galveno dzinēja apvalka ūdens dzesētāju vai kā eļļas dzesētāju. Kā galvenais dzinēja apvalka ūdens dzesētājs PHE pārnes siltumu no tīrā ūdens kontūras uz jūras ūdeni un uztur apvalka ūdens temperatūru darba diapazonā no 75 °C līdz 85 °C.

Kā eļļas dzesētājs PHE regulē eļļas temperatūru pie vai zem norādītās temperatūras, lai saglabātu pareizo viskozitāti.

Papildus dzesēšanai dzesēšanas šķidrumā un eļļā, PHE tiek izmantoti arī turbokompresora iepūtes gaisa dzesēšanai līdzīgā ciklā, lai palielinātu gaisa blīvumu, kas iekļūst dzinējā, un tādējādi uzlabotu degšanas efektivitāti. Katrai no šīm lietojumprogrammām ir atšķirīgi spiedieni, temperatūras un piesārņojuma raksturlielumi, kas nosaka sistēmas izmērus.

Materiālu un konstrukcijas apsvērumi jūras ekspluatācijai

Jūras lietojumā, ņemot vērā jūras ūdens korozejošo vidi, ir ļoti svarīgi rūpīgi izvēlēties pareizos plākšņu materiālus. Titanam ir vislabākā aizsardzība pret hlorīdu izraisītu punktveida koroziju, spraugas koroziju un galvanisko koroziju, kas parasti rodas siltā, hlorētā jūras ūdenī. 316L nerūsējošais tērauds bieži var tikt norādīts PHE ūdens puses (salda ūdens puses) daudz zemākā cenā, vienlaikus nodrošinot labu korozijas izturību. Korozīvākām saldajām ūdens vai eļļas straumēm var izmantot sakausējumu 254 vai divkāršu tēraudu, lai nodrošinātu augstāku izturību un korozijas izturību. Arī blīvējuma materiāla izvēle ir jāpielāgo kombinētiem faktoriem, piemēram, temperatūras cikliem, šķidruma ķīmiskajam sastāvam un kompresijas deformācijas ietekmei.

Parasti izvēlētie materiāli PHE izgatavošanai ir akrilnitrils, EPDM un FKM (Viton), kuriem visiem ir atšķirīgi darbības temperatūru diapazoni un pretestība pret noteiktu šķidrumu ķīmiskajām īpašībām. Jāatzīmē, ka spiediena zudums caur PHE abās kontūrās jāierobežo līdz aptuveni 1–2 bar, lai novērstu sūkņa pārslodzi vai zemu plūsmas ātrumu.

Sistēmas hidraulika un uzstādīšanas labākās prakses

Pareiza PHE plates pakas izmantošana iet dziļāk. Sistēmas hidraulika un konstruēšana ietekmē siltummaina pareizu darbību. To vajadzētu projektēt tā, lai samazinātu cauruļvada garumu un nodrošinātu vieglu piekļuvi plates pakai apkopei. Optimāla PHE orientācija un novietojums minimizē cauruļvada garumu un ļauj viegli notīrīt plates pakas, jo PHE jāiztukšo, lai varētu izņemt plates pakas.

Standarta prakse paredz PHE vertikālu novietošanu, lai nodrošinātu pareizu abu kontūru noteci un ieslēgtā gaisa izvadīšanu. Abos šķidruma plūsmas virzienos pirms PHE ieejas jāiekļauj filtrētāji, lai aizsargātu plāksnes un blīvējuma sistēmu no piesārņojumiem un bojājumiem. Abu kontūru temperatūrai un spiedienam jābūt uzraudzībai, izmantojot atbilstoši novietotus manometrus, un jāņem vērā abu šķidruma kontūru termiskā izplešanās, izmantojot vai nu izplešanās cilpas, vai elastīgus cauruļvadu savienojumus, lai novērstu pārmērīgu slodzi uz PHE stiprinājuma skrūvēm. Kuģiem ar vairākām dzinēju un tiem pievienotajām PHE jābūt vārstiem, kas ļauj izolēt un apkopt vienu PHE, neatvienojot kuģi no ekspluatācijas.

Darbības uzraudzība un tehniskās apkopes integrācija

Sistēmas integrācija ar PHE nav „uzstādi un aizmirsti“ darbība, bet tai jāiekļauj PHE ekspluatācijas parametru uzraudzība, lai nodrošinātu tās darbību projektētajā efektivitātes līmenī. Uzmanību vajadzētu pievērst būtiskām novirzēm no vēlamajām iestatītajām vērtībām izplūdes šķidruma temperatūrā, palielinātam spiediena kritumam jebkurā no kontūrām un jūras ūdens ieplūdes ātruma uzraudzībai saldūdens kontūrā. Ja tiek konstatēta darbības pasliktināšanās, PHE ķīmiskā tīrīšana atjaunos tās sākotnējo siltuma pārneses efektivitāti organiskā piesārņojuma gadījumā, bet mēroga noņemšanai var izmantot augsta spiediena un augstas temperatūras mazgāšanu. Iekļaujot regulāras apkopes grafiku, ko veikt vienlaicīgi ar dzinēja apkopēm, var samazināt neplanētās pārtraukumu ilgumu un palielināt plākšņu un blīvējumu materiālu efektīvo kalpošanas laiku.

Secinājums

Izvēloties integrēt plākšņu siltummaiņus savās jūras dzinēju sistēmās, tiek nodrošināti optimāli apstākļi, kas garantē augstāko iespējamo siltuma pārnesi vismazākajās telpās, vienlaikus nodrošinot lielisku elastību jaudas ziņā. SME Group aktīvi darbojas jūras inženierijas jomā vairāk nekā divdesmit gadus un piedāvā ISO sertificētu kvalitātes sistēmu visām dzesēšanas sistēmām, kas nodrošina rūpīgu vadību pat retrofita projektu veikšanas laikā. Turklāt 5000 m² lielā ražotnē, kur strādā simts inženieri un tehniskie speciālisti, SME var pabeigt visus jūsu jūras projektus saskaņā ar devīzi „Beyond Concern”, palīdzot jums un apkopojot aptuveni tūkstošu kuģu katru gadu ar sistēmām un oriģinālajām rezerves daļām. SME Group ir ideāls sadarbības partners, lai optimizētu jūsu jūras dzinēju dzesēšanas sistēmu sniegumu un kalpošanas laiku; nevilcinieties sazināties ar mums, lai apspriestu nākamo projektu detaļas un saņemtu jūsu jūras dzesēšanas sistēmas piedāvājumu.