Heiß-kalte Geschichten

CT-Produktfokus:Neue Entwicklungen bei Wärmeübertragern

Anlagenbau
Chemie
Pharma
Ausrüster
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

14.07.2009 Energieeffizienz und Ressourcenschonung waren ein großes Thema auf der diesjährigen Achema. Auch auf dem Gebiet der Wärmeübertrager gab es zahlreiche Neuentwicklungen.Ob Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom - wir stellen im Produktfokus Wärmeübertrager vor, welche neuen Produkten den Übergang der Wärme optimieren, Leckagen und Vermischen der Medien vermeiden oder auch bei extremen Drücken und Temperaturen arbeiten sollen.

Gasdicht verschweißt Plattenwärmeübertrager sind aus profilierten Platten zusammengesetzt. Die Wärmeübertrager von Thermowave sind jetzt mit laserverschweißten Modulen erhältlich. Alle Plattenwärmeübertrager sollen somit beim Verwenden von kritischen Medien oder schwierigen Prozessbedingungen eingesetzt werden können. Die Module der Baureihe TL90–1500M stehen in unterschiedlichen Materialien sowie mit verschiedenen Profilstrukturen, Größen und Prägungen von 2 bis 2,5mm und von 3,5 bis 4mm zur Verfügung. Sie sind aus zwei Wärmeübertragerplatten gasdicht verschweißt, wodurch ein nach außen hermetisch abgeriegelter Strömungskanal entsteht, in dem das aggressive Medium fließt. Für den Übergang zwischen den Modulen werden Dichtungen aus speziellen hochresistenten Werkstoffen eingesetzt. Bei den Wärmeübertragern können die Module nachträglich ergänzt oder ausgetauscht werden. Sie sind standardmäßig für Betriebstemperaturen von -40 bis 170°C und Betriebsdrücken bis 25bar erhältlich.

Flüssig, gasförmig, zweiphasig Tranter bietet den Supermax als vollverschweißten Plattenwärmeübertrager für anspruchsvolle Temperatur- und Druckverhältnisse, die die Möglichkeiten gedichteter Wärmetauscher übersteigen, an. Die vollverschweißten Wärmetauscher sind für den Umgang mit Flüssigkeiten, Gasen und Zweiphasengemischen konzipiert. Der maximaler Betriebsdruck liegt bei 100bar und der Temperaturbereich zwischen -200 und 900°C.

Kompaktes Plattenpaket Alfa Laval bietet ein neues Modell in der Compabloc-Serie an: den Compabloc120. Der Plattenwärmeübertrager besteht aus geprägten und wechselseitig verschweißten Platten. Das Medium strömt im Kreuzstrom durch die einzelnen Sektionen, während der Durchgang durch den Apparat durch Hintereinanderschalten der Sektionen nach dem Gegenstromprinzip arbeitet. Der Apparat kann bei Bedarf aber auch im Gleichstrom betrieben werden. Die Durchgänge sind durch eingepresste Umlenkbleche voneinander getrennt, die die Strömungsführung der Medien in den Kanälen bestimmen. Das Plattenpaket ist von einem Stahlgestell und druckbeständigen Kopf- und Bodenplatten umgeben. An den vier abnehmbaren Deckeln sind die Ein- und Austrittstutzen angebracht.

Doppelte Schweißnaht In der Sigma Dul-Reihe von API Schmidt-Bretten besteht der Plattenwärmeübertrager aus paarweise geschweißten Modulen. Sie sind für die thermische Behandlung von kritischen Medien geeignet. Um die Durchgänge auf der Produktseite sind Ringdichtungen angebracht und der Fließkanal ist zur Trennung der Produkte mit einer doppelten Schweißnaht abgedichtet. Die Module werden in allen gängigen Plattenmaterialien geliefert und können bei Betriebsdrücken bis 30bar und Betriebstemperaturen von -30 bis 200°C eingesetzt werden. Außerdem können die Apparate durch Austausch oder Ergänzen der Module an veränderte Betriebsbedingungen angepasst werden.

Asymmetrische Fließspalte Bei den Plattenwärmeübertragern der Serien FP, FPDW, FPG und FPSF von Funke ist das Design der Fließspalte variabel. Durch Prägung im „Off-Set“-System entstehen asymmetrische Fließspalten, die die Wärmeübertragung deutlich verbessern sollen. Die FPG-Serie ist beispielsweise für Kühlsysteme mit Ammoniak oder anderen aggressiven Medien geeignet, während die FPSF-Serie aufgrund ihrer tiefen Prägung und besonders breiten Fließspalten für Flüssigkeiten mit hoher Viskosität eingesetzt werden kann. Da das Vermischen beider Medien im Wärmeübertarger unbedingt vermieden werden muss, können die laserverschweißten Doppelplatten vom Typ FPDW eingesetzt werden. Die Betriebstemperaturen der Plattenwärmeübertrager reichen je nach Modell von -20 bis 180°C und die Betriebsdrücke bis 25bar.

Bewährtes Fischgrät-Muster Vollverschweißte, ein- oder beidseitig zu öffnende Plattenwärmeübertrager sind in der Baureihe Sigma Shell von API Schmidt-Bretten verfügbar. Sie kommen sowohl für Flüssigkeiten als auch bei Dämpfen und Gasen mit Viskositäten bis 8000mPas zum Einsatz. Die lasergeschweißten Wärmeübertrager bieten Übertragungsflächen bis zu 700m² in einer Einheit und sind mit allen gängigen Plattenmaterialien lieferbar. Sie arbeiten bei Betriebsdrücken von -1 bis 150bar und Betriebstemperaturen von -200 bis 550°C im Gegenstrom, Gleichstrom oder Kreuzstrom. Diese Plattenwärmeübertrager, die im Fischgrät-Muster geprägt sind, können in allen Industriebereichen wie Chemie, Pharma, Öl- und Gasförderung sowie Energieerzeugung eingesetzt werden.

Kompakt verlötet Aus ineinander gelegten, geprägten Edelstahlplatten bestehen die gelöteten Plattenwärmeübertrager für Maschinenbau und Gebäudetechnik der Firma Funke. Die verschiedenen Baureihen TPL, GPL, APL und SPL werden im Vakuumverfahren mittels Kupfer oder Nickel zu einer druckfesten Einheit verlötet. Die Baureihen sind speziell für die Öl- und Gaskühlung geeignet, wobei die Modelle der SPL-Reihe mit räumlich getrennten Fließspalten konstruiert wurden. Bei diesen befindet sich zwischen kaltem und warmem Produktspalt einen gewellte Distanzplatte, die den Leckageraum bildet. Somit sollen Medienvermischungen im Leckagefall verhindert werden. Der Typ TPL besitzt neben der speziellen Prägung außerdem eingelegte Turbulenzbleche, die einen hochturbulenten Durchfluss erzeugen sollen. Dadurch soll eine effektivere Wärmeübertragung auch bei geringen Volumenströmen erreicht werden. Die Typen TPL und GPL arbeiten bei Betriebsdrücken bis maximal 30bar und Betriebstemperaturen zwischen -160 und 200°C. Ihre Wärmeleistung liegt zwischen 2 und 2000 bzw. 2 und 4000kW.

Kontinuierlicher Fluss Die gedichteten Plattenwärmeübertrager der Firma Tranter sind nach einem modularen Konzept aufgebaut und für ein Maximum an Effizienz in der Wärmeübertragung von Flüssigkeit zu Flüssigkeit oder von Dampf zu Flüssigkeit konstruiert. Durch die Verwendung von Platten mit verschiedenen Eigenschaften können die Wärmetauscher auf viele verschiedene Anwendungen abgestimmt werden. Die Durchführung von Inspektions-, Reinigungs- und Wartungsarbeiten wird durch die einfache Demontage der Wärmetauscher ermöglicht. Die Durchflussrate kann bis zu max. 4600m³/h betragen, der max. Betriebsdruck kann bei 25bar und der Temperaturbereich zwischen -40 und 180°C liegen.

Hightech-Keramik Aus der Hightech-Keramik Siliciumcarbid (SSiC) produzierte Plattenwärmeübertrager von ESK eignen sich für die Chemie-, Pharma- und Prozessindustrie. Auch bei extremen Anwendungen und Beanspruchungen können sie eingesetzt werden. Sie werden aus dem Werkstoff Ekasic Siliciumcarbid hergestellt. Neben vollverschweißten, monolithischen Plattenwärmeübertragern sind auch individuell konfigurierte Wärmeübertragerplatten sowie Blöcke für den Einsatz in Blockwärmeübertragern verfügbar.
Mehr Informationen auf Seite 24.

Statischer Mischer-Wärmeübertrager Die statischen Mischer-Wärmeübertrager vom TypCSE-XR, die die Firma Fluitec anbietet, sind besonders gut als Plug-flow-Rohrreaktoren geeignet. Durch die Bestückung mit statischen Mischelementen des Rohrbündelapparates im Mantelraum wird eine hohe radiale Mischleistung erreicht. Außerdem muss der Produktstrom nicht in Parallelströme aufgeteilt werden. Somit soll eine homogene Wärmeübertragung erreicht und eine Verstopfung der einzelnen Rohre vermieden werden. Durch die entstehenden homogenen Konzentrationsprofile und den Wärme- und Stoffaustausch auf einer kurzen Strecke lassen sich unerwünschte Nebenprodukte und Rückreaktionen vermeiden. Bei dem Mischer-Wärmeübertrager können bei kleinen Nennweiten spezifische Oberflächen-/Volumenverhältnisse von >1000m²/m³ erzielt werden.

Einsatz im Behälterinneren Als Alternative zu Doppelmantel und Halbrohrschlange bei Drücken bis 50bar und Tempe-raturen über 300°C kann das Tempe-riersystem WTP von LOB eingesetzt werden. Bei optimaler Auslegung lassensich Wärmedurchgangskoeffizienten bis 5000W/(m2K) erreichen. Im Vergleich zu anderen Temperiersystemen wird laut dem Hersteller nur etwa ein Achtel der Menge an Wärmeträgermedium und daraus folgend eine geringere Pumpenleistung benötigt. Außerdem ist der Einsatz des Systems nicht ausschließlich an der Behälteraußenseite sondern auch an der Behälterinnenseite möglich. So sollen vor allem bei dickwandigen Behältern und Rührwerksbehältern deutliche Effizienzsteigerungen im Wärmeübergang möglich sein. Zusätzliche Turbulenzen entstehen durch die gewellte Form des Innenmantels, wodurch der Wärmeübergang nochmals verbessert wird. Weitere Optionen zum Steigern des Wärmeüberganges sind Stromstörer. Ersten Praxiserfahrungen zufolge kann so derDurchsatz beispielsweise von Rührwerksanlagen erhöht werden. Zugleich wird außerdem die Reproduzierbarkeit von der Produktqualität verbessert.

Heftausgabe: Juli 2009

Über den Autor

Praktikant
Loader-Icon