Imperativ težine na moru
Svaki kilogram opreme instalirane na brodu zahtijeva strukturnu podršku, utiče na stabilnost i troši gorivo tokom hiljada sati pare. Težina nije samo logistički faktor-već je osnovno ograničenje dizajna koje se provlači kroz cijeli dizajn plovila.
Bakar{0}}nikl 90/10 izmjenjivači topline su već decenijama standard za brodove. Legura je otporna na koroziju morske vode, podnosi umjerene temperature i dostupna je od brojnih proizvođača. Takođe je gust: 8.900 kg/m³. Izmjenjivač školjke{9}}i-od 50 kW za hemijsko grijanje teži otprilike 450-550 kg suhog, isključujući strukturalni nosivi okvir.
PTFE imerzioni izmjenjivač topline za istu radnu snagu od 50 kW teži približno 45-55 kg. Omjer težine je otprilike 10:1. Ova razlika ima implikacije izvan specifikacije kupovine opreme - utiče na logistiku instalacije, strukturalni dizajn i performanse plovila.
Efekat kaskade težine
Težina izmjenjivača topline bakra{0}}nikla dovodi do dodatne težine u nosećoj konstrukciji. Izmjenjivač od 500 kg zahtijeva konstrukcijski čelični okvir koji je ocijenjen za statičko opterećenje plus dinamička opterećenja od kretanja broda-nagiba, kotrljanja i vibracija. Sam okvir je težak 150-250 kg. Ukupna instalirana težina se približava 700-800 kg.
Ako mjesto ugradnje nije predviđeno za ovo koncentrisano opterećenje, konstrukcija palube zahtijeva pojačanje. Čelik za ojačanje dodaje veću težinu. Dodatna težina se mora kompenzirati na drugom mjestu u dizajnu plovila-ili smanjuje nosivost.
PTFE izmjenjivač od 50 kg zahtijeva minimalnu podršku. Lagani PVDF ili FRP okvir težine 5-10 kg pričvršćuje izmjenjivač za rub rezervoara ili susjednu strukturu. Ukupna instalirana težina od 55-65 kg može se podržati postojećom konstrukcijom rezervoara bez pojačanja. Efekat kaskade težine je eliminisan.
Tabela 1: Poređenje težine za 50 kW brodsko hemijsko grijanje
| Parametar težine | Bakar-Nikal 90/10 školjka-i-cijev | PTFE zavojnica za uranjanje |
|---|---|---|
| Suha težina izmjenjivača topline (kg) | 450-550 | 45-55 |
| Gustina materijala (kg/m³) | 8,900 | 2,200 |
| Težina okvira za konstrukciju (kg) | 150-250 | 5-10 |
| Ukupna instalirana težina (kg) | 600-800 | 50-65 |
| Toplotni rad (kW) | 50 | 50 |
| Odnos težine{0}}i-toplote (kg/kW) | 12-16 | 1.0-1.3 |
| Potrebno ojačanje palube | Često da | br |
| Instalacija opreme za dizanje | Dizalica ili soša | Priručnik (2 osobe) |
| Utjecaj na stabilnost plovila | mjerljivo | Zanemarljivo |
Prednost prostora i pristupa
Osim težine, izmjenjivač bakra-nikla zauzima prostor na palubi-obično 1,5-2,5 m²-koji se mora dodijeliti, izribati i osigurati pristup za održavanje. Na skučenoj palubi s brodskom opremom, ovaj prostor se takmiči s drugim bitnim sistemima.
PTFE izmjenjivač je instaliran unutar skladišta hemikalija ili dnevnog rezervoara. Ne zauzima nikakav prostor na palubi. Zapremina rezervoara je skromna-obično 20-40 litara za snop cijevi. Pristup za održavanje je kroz otvor rezervoara ili gornji otvor, a ne kroz namjenski prostor na palubi.
Za primjene na brodovima gdje je gustina opreme velika i palubni prostor na prvom mjestu, instalacija PTFE u rezervoaru- vraća vrijedan otisak za druge namjene.
Bonus{0}}bez korozije
Bakar{0}}nikl 90/10 otporan je na morsku vodu stvaranjem zaštitnog filma bakrovog oksida. Ovaj film zahtijeva izlaganje čistoj, oksigeniranoj morskoj vodi da bi ostao stabilan. U stagnirajućim uslovima, pod nanosima ili u zagađenoj lučkoj vodi koja sadrži sulfide, film se raspada. Slijede korozija udubljenja i pukotina. Brodski izmjenjivači topline doživljavaju sve ove uvjete tijekom radnog ciklusa plovila.
Morska atmosfera-slani sprej, visoka vlažnost, povremeno pranje palube morskom vodom-napada bakar-nikl izvana, dok hemijski fluid napada iznutra. Korozija u dvostrukom-okruženju ograničava vijek trajanja na 8-12 godina u tipičnoj pomorskoj službi.
PTFE je inertan na morsku vodu, slani sprej i čitav niz brodskih hemikalija. Nema unutrašnje ili vanjske korozije. Vijek trajanja prelazi 20 godina u pomorskoj službi. Prednost u težini je očuvana za cijeli radni vijek plovila bez degradacije.
Rezime
Odnos-prema-topline-odnosa PTFE izmjenjivača topline je otprilike 10 puta povoljniji od bakra-nikla 90/10 za brodsko hemijsko grijanje-1,0-1,3 kg/kW naspram 12-16 kg/kW ukupne instalirane težine. Uštede na težini su kaskadne kroz smanjene zahtjeve strukturalne podrške, pojednostavljenu logistiku instalacije i zanemarljiv utjecaj na stabilnost plovila.
Otpornost PTFE na koroziju u morskom okruženju čuva ovu prednost u težini decenijama bez progresivnog propadanja koje doživljava bakar{0}}nikl. Za primjene na brodu-kritične po težini unutar PTFE temperaturnih ograničenja, PTFE je izbor niže-težine i duži vijek{4}}.
Inženjerska analiza za specifikaciju brodskog PTFE izmjenjivača topline dostupna je nakon dostavljanja hemijskog sastava fluida, rada grijanja, dostupnih dimenzija rezervoara i težine posude i prostornih ograničenja.
