Rohrbündelwärmetauscher
Ein Rohrbündelwärmetauscher führt ein Fluid durch ein Bündel Rohre und ein zweites außen darum in einem zylindrischen Mantel. Gegenüber einem Plattentauscher verträgt er schmutziges Wasser, hohen Druck und weite Temperatursprünge — um den Preis von Größe und Gewicht.
Was man an einem Rohrbündelwärmetauscher prüft.
16 Modelle von Onda in Rohrbündelwärmetauscher. Darunter die vollständige Modellliste.
Was einen Rohrbündeltauscher abhebt
Eine Rohrbündeleinheit bewegt Wärme zwischen zwei Fluiden, die sich nie mischen: Eines strömt in einem Bündel Rohre, das andere um die Rohre im Mantel, üblich von Umlenkblechen hin und her geführt. Die Bauart ist mechanisch einfach und lässt sich so bauen, dass sie rohem Seewasser, Schlamm und Drücken standhält, die ein Plattentauscher nicht überlebte. Wo der Plattentauscher bei Stellfläche und thermischer Leistung je Kilogramm gewinnt, gewinnt der Rohrbündeltauscher bei der Robustheit: Er arbeitet mit schlechter Wasserqualität weiter, verträgt ein oder zwei verstopfte Rohre ohne Versagen und lässt sich mit Handwerkzeug reparieren statt mit einem kompletten Plattensatztausch. Auf den meisten Schiffen ist er die Wahl für Zylinderwasserkühler, Schmierölkühler und jeden Dienst, in dem das Kühlmedium rohes Seewasser ist statt eines behandelten geschlossenen Kreises.
Legende
- Mantelseitiger Eintritt (heißes Medium)
- Rohrseitiger Eintritt (kaltes Medium)
- Rohrbündel
- Rohrseitiger Austritt
- Rohrboden
- Mantelseitiger Austritt
- Umlenkbleche
- Wasserkasten (Endkappe)
Hauptkomponenten
Mantel
Der äußere zylindrische Druckbehälter. Kohlenstoffstahl ist auf den Seewasserkreisen üblich, wo eine Opferbeschichtung oder kathodischer Schutz verbaut ist; Kupfernickel- oder Titanmäntel treten an höher belasteten Kühlern auf.
Rohrbündel
Ein Satz gerader oder U-förmiger Rohre, typisch Kupfernickel 90/10 oder Titan für den Seewasserdienst, in den Rohrboden eingewalzt oder eingeschweißt. Das Bündel lässt sich zur Reinigung meist als eine Einheit ziehen.
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Rohrböden
Dicke Platten an beiden Enden, die die Rohrenden halten und die Mantelseite von der Rohrseite trennen. Leckage an einer Rohr-Rohrboden-Verbindung ist die häufigste Quelle einer Kreuzkontamination zwischen den Kreisen.
Umlenkbleche
Platten im Mantel, die das mantelseitige Fluid in einen Zickzackweg quer über das Rohrbündel zwingen und Turbulenz und Wärmeübergang erhöhen. Schlecht gewartete Umlenkbleche führen zu strömungserregter Rohrvibration und Reibverschleiß.
Wasserkästen / Enddeckel
Abnehmbare Deckel an beiden Enden des Rohrbündels, die den Zugang zum Reinigen und Rohrverstopfen erlauben, ohne den Mantel selbst zu öffnen.
Auswahl und Auslegung
Die Auslegung hängt an der Wärmeleistung in kW, den Durchflüssen und Ein-/Austrittstemperaturen beider Seiten und dem zulässigen Druckverlust. Die Kernpunkte der Auswahl:
- Der für die Seewasserseite angenommene Verschmutzungsfaktor, der treibt, wie viel Flächenreserve über die Sauberzustandsrechnung hinaus eingebaut wird.
- Rohrwerkstoff und Wanddicke, gewählt gegen die auf der Route erwartete Seewassergeschwindigkeit und den Chloridgehalt.
- Der mantel- und rohrseitige Auslegungsdruck, denn beide Kreise teilen sich selten dieselbe Stufe.
- Die Zahl der Rohrdurchgänge, die Druckverlust gegen Kompaktheit abwägt.
Vorschriften und Klasse
Rohrbündeltauscher in den Haupt-Kühl- und Schmierölkreisen fallen unter die Klassevorschriften für druckführende Wärmetauscher und unterliegen der periodischen Besichtigung im Rahmen des Maschinenbesichtigungsplans. Wo die Einheit in einem Brennstoff- oder Thermoölsystem sitzt, können Klassevorschriften zur Doppelwandtrennung oder Leckerkennung zwischen den Kreisen gelten. Ein tauscherspezifisches IMO-Instrument gibt es nicht; die Anforderungen kommen über die Maschinenvorschriften der Klassifikationsgesellschaft und, für brennstoffbezogene Dienste, über die einschlägigen Brandsicherheitsbestimmungen von SOLAS Kapitel II-2.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Rohrverschmutzung | Bewuchs, Schlick oder Kesselstein auf der Seewasserseite | Geminderter Wärmeübergang, steigende Zylinderwasser- oder Schmieröltemperatur |
| Rohrleck | Erosionskorrosion, Lochfraß oder Reibung an einem Umlenkblech | Seewassereintritt in den geschlossenen Kühl- oder Ölkreis |
| Enddeckeldichtungsversagen | Gealtertes Dichtungsmaterial, ungleiches Bolzenmoment beim Zusammenbau | Äußeres Leck am Wasserkasten, Verlust des Kühlstroms |
| Rohrvibrationsschaden | Fehlende oder verschlissene Umlenkblechstütze, hohe Mantelgeschwindigkeit | Fortschreitende Wandschwächung und schließlich Rohrbruch |
| Galvanische Korrosion | Beschädigte oder aufgezehrte Anode, sich berührende ungleiche Metalle | Beschleunigter Lochfraß an Rohrboden oder Wasserkasten |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine Bestätigung von Rohrwerkstoff und Wanddicke gegen die tatsächliche Seewasserchemie des geplanten Fahrtgebiets, keine generische Vorgabe.
- Die Verfügbarkeit einer Bauart mit ziehbarem Bündel, wenn der Dienst häufige mechanische Reinigung verlangt.
- Dokumentierte Wasserdruckprüfzeugnisse für Mantel- und Rohrseite bei den Auslegungsdrücken.
- Ersatz-Rohrstopfen und Dichtungssätze beiliegend oder leicht beschaffbar, denn das Verstopfen eines leckenden Rohrs ist eine Routinereparatur, keine Ausnahme.
Ein Rohrbündelkühler, der plötzlich mehr verstopfte Rohre braucht als sonst, altert nicht in Würde — er sagt einem, dass die Anode oder Beschichtung, die ihn schützte, schon versagt hat.
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