Platzsparende und energieeffiziente Plattenwärmetauscher

Plattenwärmetauscher zum Heizen und Kühlen wollen zukünftig in der Galvano- und Oberflächentechnik Maßstäbe setzen, indem sie eine hohe chemische Beständigkeit mitbringen und gleichzeitig einen geringen Platzbedarf aufweisen.

Als metallische Werkstoffe für die Plattenwärmetauscher des Anbieters Mazurczak GmbH stehen vier verschiedene Edelstähle (1.4301, 1.4404, 1.4571 und 1.4539) sowie Titan 3.7035/grade 2 zur Verfügung. Die Ausführung mit einem metallischen Grundkörper und einer Fluorpolymerbeschichtung wird eingesetzt, wenn die metallischen Werkstoffe nicht chemisch beständig sind oder Antihafteigenschaften erforderlich sind (Zink-Phosphatierung).

Den wesentlichsten Bestandteil der Plattenwärmetauscher stellen zwei Metallbleche für die Herstellung der Basisplatte dar. Auf einer Tafelschere werden die Metallbleche auf die erforderliche Abmessung zugeschnitten. Die Basisplatte kann millimetergenau an den verfügbaren Platz im Behälter angepasst werden. Das Punktschweißen und Kantenschweißen erfolgt durch einen reproduzierbaren, vollautomatischen Schweißprozess.

Vor- und Rücklauf bestehen aus einer Verrohrung mit der entsprechenden Anschlusstechnik. Abgewinkelte Verrohrungen sollen die Montage im Behälter erleichtern. Als Anschlusstechnik kann entweder ein Flansch oder Gewindenippel angeschweißt werden. Mit Hilfe der Fixierbleche und Abstandshalter können die Plattenwärmetauscher transportiert und an den Behältern befestigt werden.

Um neue Anwendungen und Einsatzbereiche im Bereich der Galvano- und Oberflächentechnik erschließen zu können, hat Mazurczak die Werkstoffpalette für die Wärmetauscher Synotherm mit dem Edelstahl 1.4539/AISI 904L ergänzt.

Wärmetauscher aus Edelstahl 1.4539 sind besonders geeignet für den Einsatz in schwefelsäurehaltigen Lösungen (zum Beispiel Kühlung von Eloxalbädern auf Schwefelsäure-Basis), hochkonzentrierte Phosphorsäure, hochkonzentrierter Natronlauge, Mischsäuren (Schwefelsäure und Salpetersäure) und zur Kühlung bestimmter Elektropolierbäder (Schwefelsäure und Phosphorsäure).

Der Aufwand für die Instandhaltung der Plattenwärmetauscher ist im Vergleich zu Rohrwärmetauschern wesentlich geringer. Die ebene und glatte Oberfläche lässt sich einfach und schnell reinigen. Herabfallende Teile oder Sedimente können sich nicht auf dem Wärmetauscherkörper ablagern oder sich in diesem verfangen.

Die beschichteten Plattenwärmetauscher Synotherm verfügen ebenfalls über einen metallischen Grundkörper. In einem mehrstufigen Beschichtungsprozess wird eine Fluorpolymerbeschichtung auf die metallische Oberfläche aufgebracht.

Die antiadhäsive Fluorpolymerbeschichtung sorgt für eine homogene Wärmeübertragung und konstante Prozessbedingungen, wenn Inkrustationen, Anbackungen und Ablagerungen die Wärmeübertragungsfähigkeit von Wärmetauschern einschränken.

Die Reinigung von Wärmetauschern, die Zink-Phosphatierungen beheizen, wird durch die Antihafteigenschaften erheblich vereinfacht. Die Inkrustation kann als komplette Schicht vom Wärmetauscher gelöst werden. Die Inkrustation muss nicht mehr „bergmännisch“ vom metallischen Grundkörper abgebaut werden.

Zudem verfügen die Wärmetauscher über eine hohe Flächendichte. Das bedeutet, dass hierdurch eine große Wärmetauscherfläche im Verhältnis zum benötigten Bauvolumen zur Verfügung gestellt werden kann. Die gesamte Bautiefe des Wärmetauschers beträgt nur 60 mm (10 mm Basisplatte + 50 mm Abstandshalter zur Behälterwand).

Mittels Hochdruckumformung wird die kissenähnliche Struktur der Plattenwärmetauscher erzeugt. Diese Struktur ermöglicht eine starke Verwirbelung und kontinuierliche Umlenkung des Wärmetauschermediums. Dadurch ergibt sich eine höhere Wärmedurchgangszahl k im Vergleich zu Rohrwärmetauscherrn.

Wie die folgende Grundformel [1] zeigt, wird dadurch bei gleichbleibender Temperaturdifferenz Δϑ_ln weniger Wärmeübertragungsfläche A benötigt, um die gleiche Leistung Q zu übertragen.

Q=k x A x Δϑln 

Plattenwärmetauscher sind bis zu 33 Prozent energieeffizienter als Rohrschlangenwärmetauscher und haben einen geringeren Platzbedarf. Die Platzersparnis reduziert die Baugrößen und Kosten der Behälter und es steht mehr Platz für andere Komponenten des Behälters oder der Anlage zur Verfügung. Folglich sparen die Plattenwärmetauscher Synotherm Platz, Gewicht, Material und Kosten. (OM-08/22)