Wenn Sie einen Heizraum, eine chemische Anlage oder eine Lebensmittelverarbeitungswerkstatt betreten, sehen Sie häufig Reihen metallischer Geräte, die wie dicke Bücher aussehen und mit riesigen Schrauben fest zusammengehalten werden. Dies ist das Rückgrat des industriellen Wärmeaustauschs – der Plattenwärmeaustauscher. Wenn man einen Plattenwärmeaustauscher mit einem Hochleistungs-Rennwagen vergleicht, dann sind dessen „Motor“ die Wärmeaustauscherplatten. Diese scheinbar einfachen dünnen Metallplatten bestimmen die Wärmeaustausch-Effizienz, Lebensdauer und Einsatzbereiche der Anlage. Für alle, die Wärmeaustausch-Ausrüstung erwerben möchten, bedeutet das Verständnis der PHE-Platten so gut wie das Verständnis eines Großteils der Plattenwärmeaustauscher.
A plattenwärmetauscher besteht aus einer Reihe gewellter Metallplatten, die übereinander gestapelt sind. Jedes „Blatt“ ist eine Wärmeübertragungsplatte.
Präzisionsgepresste Metallplatten
Dicke: 0,4–0,8 mm
Wellenförmiges Bauwerk
Fischgrätmuster für hohe Effizienz
Runde Löcher für
Ein- und Austritt von heißen und kalten Medien
Wenn ein Fluid über die gewellte Oberfläche strömt, wird es gezwungen, seine Richtung zu ändern, wodurch ständig intensive Turbulenzen erzeugt werden. Diese Turbulenzen brechen wirksam die Isolationsschicht auf, die fest an den Platten des Plattenwärmeaustauschers (PHE) haftet, und ermöglichen so eine ungehinderte Wärmeübertragung. Dies ist der grundlegende Grund dafür, dass Plattenwärmeaustauscher eine um das 3- bis 5-Fache höhere Wärmeübertragung als herkömmliche Rohrbündel-Wärmeaustauscher erreichen können.
Wenn zwei PHE-Platten miteinander verbunden werden, verzahnen sich die Wellungen und bilden Tausende dichter Kontaktstellen, was die mechanische Festigkeit des Plattenverbunds deutlich erhöht und es ermöglicht, höheren Betriebsdrücken standzuhalten.
Aufgrund der unterschiedlichen Winkel der Fischgräten-Wellungen werden die Plattenwärmeaustauscher in zwei Grundtypen unterteilt, um sich verschiedenen Betriebsbedingungen anzupassen.
Die Wärmeaustauschplatten sind die zentralen Wärmeaustauschelemente des gesamten Plattenwärmeaustauschers und verantwortlich für den effizienten Wärmeübergang zwischen dem heißen und dem kalten Medium. Dichtungsgummi wird rund um die PHE-Platten eingelegt, um sicherzustellen, dass die Medien innerhalb ihrer jeweiligen Kanäle fließen und so Leckagen sowie Kreuzkontaminationen verhindert werden. Der rahmen system verwendet Spannbolzen, um Hunderte oder Tausende von Platten zusammenzupressen, wodurch sowohl strukturelle Stabilität als auch eine einfache Demontage und Wartung des gesamten Geräts ermöglicht wird. Diese drei Komponenten bilden gemeinsam eine vollständige Plattenwärmeaustausch-Einheit.
| Plattentyp | Wellungswinkel | Wärmeübergangskoeffizient | Durchflusswiderstand | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|---|
|
H-Platte (Hoher Winkel) |
> 60° | Hoch | Hoch | Anwendungen, bei denen eine maximale Wärmeübertragungseffizienz erforderlich ist und der Druckabfall weniger kritisch ist. |
|
L-Platte (Kleiner Winkel) |
< 30° | Mittel | Niedrig | Systeme mit großem Durchflussvolumen und geringen Anforderungen an den Druckabfall, beispielsweise Wasser-zu-Wasser-Wärmeaustausch mit großen Temperaturdifferenzen. |
Wasser-zu-Wasser-Wärmeaustausch: Achten Sie auf den zulässigen Druckabfall und prüfen Sie, ob die ausgewählte Lösung H-Platten, L-Platten oder einen hybriden Plattentyp verwendet.
Hochviskose Fluide (z. B. Öl): Es sind stark gewellte Wärmeaustauscherplatten zu wählen, da deren breitere Kanäle das Verstopfen durch viskose Medien verhindern.
Dampfheizung: Spezielle asymmetrische Plattentypen sind erforderlich, um die großen spezifischen Volumenänderungen auf der Dampfseite zu berücksichtigen.
Für verschiedene Fluide (Süßwasser, Meerwasser, starke Säuren, hochtemperaturbeständiges Öl) ist die Auswahl des Plattenmaterials für den Wärmeaustauscher entscheidend für die Lebensdauer der Anlage.
| Werkstoffreihe | Typische Ausführungen | Kernvorteile | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Edelstahl | 304 / 316L | Ausgezeichnete Gesamtleistung und Kosteneffizienz. 316L enthält Molybdän, wodurch die Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu 304 verbessert wird. | Süßwasser, Trinkwasser, Schmieröl, HLK-Anlagen sowie allgemeine industrielle Anwendungen. |
| Titan und Titan-Palladium-Legierung | TA1 / Gr. 11 | Hervorragende Beständigkeit gegen Chloridkorrosion. Bevorzugtes Material für Meerwasser- und Soleumgebungen. | Meerwasserkühlung, Salzchemieindustrie, Pharmazie, maritime Technik. |
| Hastelloy | C-276 / C-2000 | Außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber starken Säuren (Salzsäure, Schwefelsäure) und hochoxidierenden Umgebungen. | Chemische Verarbeitung, Feinchemie, pharmazeutische Industrie unter extrem korrosiven Bedingungen. |
| Nickel und Nickellegierungen | Ni 200 / Monel | Überlegene Beständigkeit gegenüber hochkonzentrierten alkalischen Lösungen. | Herstellung von Natronlauge und chloralkalische chemische Industrie. |
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In der praktischen Betriebs- und Wartungspraxis ist es häufig nicht erforderlich, die gesamte Anlage auszutauschen; ein Austausch einiger oder aller Platten reicht oft aus, um der Ausrüstung ein „neues Leben“ zu verleihen.
Die folgenden Situationen weisen darauf hin, dass Sie den Austausch der Platten des Plattenwärmeaustauschers (PHE) statt des gesamten Geräts in Erwägung ziehen sollten:
| Ausgabe | Bewertungskriterien | Empfohlene Maßnahme |
|---|---|---|
| Plattenkorrosion und Durchstechung | Kontinuierliches Austreten von Leckagen aus Signalbohrungen; sichtbare Gruben oder Durchstechungen. | < 5 % beschädigt: Einzelne Wärmeaustauscherplatten austauschen. 5–15 %: Platten paarweise oder nach Kanal austauschen. > 15 %: Alle Platten austauschen. |
| Mechanische Verformung | PHE-Platte kann nicht eben liegen; die Dichtkontaktfläche ist beeinträchtigt. | Verformte Wärmeaustauscherplatten müssen ausgetauscht werden. Bei starker Gesamtverformung ist ein vollständiger Austausch erforderlich. |
| Übermäßige Dickenabnahme | Dicke um mehr als 20 % reduziert; Erosion in der Nähe der Anschlüsse oder an den Wellungsrippen. | Lokale Ausdünnung: Betroffene Platten ersetzen. Allgemeine Ausdünnung: Alle Platten ersetzen und die Werkstoffauswahl erneut bewerten. |
| Plattenrisse | Dendritische Risse, häufig in chloridhaltigen Umgebungen oder in der Nähe von Spannungspunkten. | Sofort ersetzen. Treten mehrere Risse auf, sollte eine Werkstoffaufwertung in Erwägung gezogen werden (z. B. von Edelstahl auf Titan). |
| Schwere Verkrustung | Chemische Reinigung wirkt nicht; die Kruste ist mit dem Metall verschmolzen. | Betroffene Platten ersetzen und die Wasseraufbereitung überprüfen, um ein Wiederauftreten zu verhindern. |
| Kapazitätsausbau | Erhöhter Prozessbedarf; unzureichende Wärmeübertragungsfläche. | Weitere Platten hinzufügen, falls der Rahmen dies zulässt. Andernfalls auf einen plattentyp mit höherem Wirkungsgrad umsteigen (z. B. H-Platten). |
Wenn Sie hochwertige Ersatz-Wärmeaustauscherplatten oder maßgeschneiderte Wärmeaustauscherlösungen suchen, bitte zögern Sie nicht, unser Ingenieurteam zu kontaktieren.
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