Płytowy wymiennik ciepła

Co wyróżnia wymiennik płytowy

Wymiennik płytowy buduje powierzchnię wymiany ze stosu cienkich, tłoczonych płyt metalowych, ściśniętych razem (typ uszczelkowy) albo trwale połączonych (typ lutowany lub w pełni spawany), z płynem gorącym i zimnym płynącymi w naprzemiennych wąskich kanałach między nimi. W porównaniu z wymiennikiem płaszczowo-rurowym tej samej mocy konstrukcja płytowa upycha kilkakrotnie więcej powierzchni w tę samą objętość, bo wzór tłoczenia wywołuje turbulencję już przy małej prędkości przepływu, co poprawia wymianę ciepła bez długich ciągów rur. Ceną jest szerokość kanału: szczeliny między płytami mają zwykle ledwie kilka milimetrów, więc konstrukcja znosi ciała stałe, kamień czy włóknisty brud o wiele gorzej niż pęk rur — a jednostka uszczelkowa zależy w kwestii szczelności między pakietem płyt i między obiegami płynów całkowicie od stanu uszczelek.

Główne elementy

Pakiet płyt

Tłoczone płyty ze stali nierdzewnej lub tytanu ze wzorem jodełkowym lub szewronowym, wyznaczającym drogę przepływu i poziom turbulencji; grubość płyt i głębokość tłoczenia dobiera się do ciśnienia i służby.

Uszczelki (typ uszczelkowy)

Uszczelki elastomerowe, klejone lub wpinane w rowek wokół każdej płyty, uszczelniają kanały płynów i prowadzą strumień między króćcami. Materiał uszczelek (NBR, EPDM, Viton) wybiera się do płynu i temperatury; zła mieszanka w obiegu paliwa lub oleju smarnego degraduje się szybko.

Rama, belka nośna i śruby ściągowe

Rama ściska pakiet płyt do zadanej grubości; za słabe dokręcenie pozwala uszczelkom przeciekać, za mocne odkształca płyty i skraca życie uszczelek.

Pakiet lutowany lub spawany (typ kompaktowy)

Pakiety lutowane miedzią lub w pełni spawane eliminują uszczelki całkowicie, dając mniejszą jednostkę o wyższym ciśnieniu, której nie da się otworzyć do czyszczenia mechanicznego — tylko płukać wstecznie lub czyścić chemicznie.

Dobór i wymiarowanie

• Moc i temperatura zbliżenia - im ciaśniejsze wymagane zbliżenie temperatur obu płynów, tym więcej płyt lub większa powierzchnia.
• Klasa ciśnienia - jednostki uszczelkowe sięgają zwykle około 25 bar; lutowane i spawane znacznie wyżej.
• Skłonność płynu do zabrudzania - służba chłodzenia wodą morską sprzyja konstrukcji uszczelkowej, otwieralnej do okresowego czyszczenia mechanicznego; czysta służba obiegu zamkniętego pasuje do jednostek lutowanych.
• Materiały - płyty tytanowe w służbie surowej wody morskiej opierają się wżerom chlorkowym o wiele lepiej niż stal nierdzewna.
• Wielkość przyłączy i liczba płyt - wyznacza zabudowę względem dostępnego miejsca w maszynowni.

Przepisy i klasa

Wymienniki płytowe w służbach niezbędnych (chłodzenie silnika głównego, podgrzew paliwa do spalania) podlegają przepisom klasy o zbiornikach ciśnieniowych i rurociągach co do ciśnienia projektowego, świadectw materiałowych i próby ciśnieniowej przed dostawą. Tam, gdzie wymiennik oddziela układ paliwa lub oleju od układu wody chłodzącej, przepisy klasy zwykle wymagają konstrukcji zapobiegającej wewnętrznemu skażeniu krzyżowemu albo umożliwiającej wykrywanie przecieków między obiegami, bo pęknięta płyta lub uszczelka może wpuścić paliwo do wody chłodzącej lub odwrotnie. Osobnej konwencji IMO dla samego typu płytowego nie ma; wymagania idą przez przepisy maszynowe towarzystwa klasyfikacyjnego dla systemu, którego wymiennik jest częścią.

Typowe usterki

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Świadectwa materiałowe płyt zgodne z rzeczywistym płynem, zwłaszcza potwierdzenie tytanu do służby wody morskiej.
• Karta materiału uszczelek zgodna z płynem i najwyższą temperaturą roboczą, nie domyślny standard.
• Dostępność pojedynczych płyt i uszczelek zamiennych dla dokładnie tego wzoru płyt, bo pakiety płyt nie są wymienne między wytwórcami.

Przed złożeniem uszczelkowego wymiennika płytowego po czyszczeniu sprawdźcie, że płyty wracają w pierwotnej kolejności i orientacji - zamieniona płyta zmienia obraz przepływu i jednostka może wyglądać na złożoną poprawnie, a mocno niedomagać.