Co sprawdzić w Wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy.
Jednostka płaszczowo-rurowa przenosi ciepło między dwoma płynami, które nigdy się nie mieszają: jeden płynie wewnątrz pęku rur, drugi wokół rur wewnątrz płaszcza, zwykle prowadzony tam i z powrotem przez przegrody. Budowa jest mechanicznie prosta i daje się wykonać tak, by zniosła surową wodę morską, szlam i ciśnienia, których wymiennik płytowy by nie przeżył. Gdzie płytowy wygrywa zajętością i sprawnością cieplną na kilogram, płaszczowo-rurowy wygrywa wytrzymałością: pracuje dalej przy złej jakości wody, znosi jedną czy dwie zatkane rury bez awarii i daje się naprawić narzędziami ręcznymi zamiast wymianą całego pakietu płyt…
Co wyróżnia wymiennik płaszczowo-rurowy
Jednostka płaszczowo-rurowa przenosi ciepło między dwoma płynami, które nigdy się nie mieszają: jeden płynie wewnątrz pęku rur, drugi wokół rur wewnątrz płaszcza, zwykle prowadzony tam i z powrotem przez przegrody. Budowa jest mechanicznie prosta i daje się wykonać tak, by zniosła surową wodę morską, szlam i ciśnienia, których wymiennik płytowy by nie przeżył. Gdzie płytowy wygrywa zajętością i sprawnością cieplną na kilogram, płaszczowo-rurowy wygrywa wytrzymałością: pracuje dalej przy złej jakości wody, znosi jedną czy dwie zatkane rury bez awarii i daje się naprawić narzędziami ręcznymi zamiast wymianą całego pakietu płyt. Na większości statków jest wyborem do chłodnic wody z płaszczy cylindrów, chłodnic oleju smarnego i każdej służby, gdzie czynnikiem chłodzącym jest surowa woda morska, a nie uzdatniony obieg zamknięty.
Główne elementy
Płaszcz
Zewnętrzne walcowe naczynie ciśnieniowe. Stal węglowa jest częsta na obiegach wody morskiej, gdzie stoi powłoka ochronna lub ochrona katodowa; płaszcze z miedzioniklu lub tytanu pojawiają się na chłodnicach mocniej obciążonych.
Pęk rur
Zestaw rur prostych lub w kształcie U, typowo miedzionikiel 90/10 albo tytan do służby na wodzie morskiej, walcowany lub spawany w dno sitowe. Pęk daje się zwykle wyjąć do mycia jako jedna całość.
Dna sitowe
Grube płyty na obu końcach trzymające końce rur i oddzielające stronę płaszczową od rurowej. Przeciek na połączeniu rura-dno sitowe to najczęstsze źródło skażenia krzyżowego między obiegami.
Przegrody
Płyty wewnątrz płaszcza zmuszające płyn po stronie płaszcza do drogi zygzakiem w poprzek pęku rur, zwiększając turbulencję i wymianę ciepła. Źle utrzymane przegrody wiodą do drgań rur wzbudzanych przepływem i zużycia ciernego.
Komory wodne / pokrywy denne
Zdejmowane pokrywy na obu końcach pęku rur pozwalające na dostęp do mycia i zaślepiania rur bez otwierania samego płaszcza.
Dobór i wymiarowanie
Wymiarowanie zależy od mocy cieplnej w kW, wydatków i temperatur wlotu/wylotu po obu stronach oraz dopuszczalnego spadku ciśnienia. Kluczowe punkty doboru:
- Współczynnik zabrudzenia założony dla strony wody morskiej, który dyktuje, ile zapasu powierzchni wbudowuje się ponad obliczenie stanu czystego.
- Materiał i grubość ścianki rur, dobrane względem prędkości wody morskiej i zawartości chlorków oczekiwanych na trasie.
- Ciśnienie obliczeniowe strony płaszczowej i rurowej, bo oba obiegi rzadko dzielą tę samą klasę.
- Liczba przebiegów rurowych, ważąca spadek ciśnienia przeciw zwartości.
Przepisy i klasa
Wymienniki płaszczowo-rurowe w głównych obiegach chłodzenia i oleju smarnego podpadają pod przepisy klasy o wymiennikach ciepła pod ciśnieniem i podlegają przeglądom okresowym w ramach planu przeglądów maszyn. Gdzie jednostka siedzi w systemie paliwa lub oleju termalnego, mogą stosować się przepisy klasy o rozdziale dwuściennym lub detekcji przecieku między obiegami. Nie ma instrumentu IMO właściwego wymiennikom; wymagania idą przez przepisy maszynowe towarzystwa klasyfikacyjnego, a dla służb paliwowych przez właściwe postanowienia bezpieczeństwa pożarowego rozdziału II-2 konwencji SOLAS.
Typowe usterki
| Usterka | Przyczyna | Skutek |
|---|---|---|
| Zabrudzenie rur | Porosty morskie, muł lub kamień po stronie wody morskiej | Gorsza wymiana ciepła, rosnąca temperatura wody z płaszczy lub oleju smarnego |
| Przeciek rury | Korozja erozyjna, wżery lub tarcie o przegrodę | Wejście wody morskiej w zamknięty obieg chłodzenia lub oleju |
| Awaria uszczelki pokrywy dennej | Zestarzały materiał uszczelki, nierówny moment śrub przy składaniu | Przeciek zewnętrzny na komorze wodnej, utrata przepływu chłodzenia |
| Uszkodzenie od drgań rur | Brakująca lub zużyta podpora przegrody, wysoka prędkość po stronie płaszcza | Postępujące ścienianie ścianki i w końcu pęknięcie rury |
| Korozja galwaniczna | Uszkodzona lub zjedzona anoda, stykające się metale różnoimienne | Przyspieszone wżery dna sitowego lub komory wodnej |
Na co zwrócić uwagę u dostawcy
- Potwierdzenie materiału i grubości ścianki rur względem faktycznej chemii wody morskiej zamierzonego rejonu żeglugi, nie generyczna wartość domyślna.
- Dostępność konstrukcji z wyjmowanym pękiem, gdy służba wiąże się z częstym myciem mechanicznym.
- Udokumentowane świadectwa prób hydraulicznych strony płaszczowej i rurowej przy ciśnieniach obliczeniowych.
- Zapasowe zaślepki rur i komplety uszczelek w dostawie lub łatwo osiągalne, bo zaślepienie cieknącej rury to naprawa rutynowa, nie wyjątek.
Chłodnica płaszczowo-rurowa, która nagle potrzebuje więcej zaślepionych rur niż zwykle, nie starzeje się z godnością — mówi wam, że anoda albo powłoka, która ją chroniła, już padła.