Imperativ težine na moru
Svaki kilogram opreme instaliran na brodu zahtijeva strukturnu potporu, utječe na stabilnost i troši gorivo tijekom tisuća sati rada. Težina nije samo logističko razmatranje-to je temeljno ograničenje dizajna koje se proteže kroz cijeli dizajn plovila.
Izmjenjivači topline bakar-nikl 90/10 bili su standard za brodove desetljećima. Legura je otporna na koroziju u morskoj vodi, podnosi umjerene temperature i dostupna je od brojnih proizvođača. Također je gust: 8.900 kg/m³. Cijevni izmjenjivač od 50 kW za kemijsko grijanje težak je otprilike 450-550 kg suh, isključujući konstrukcijski potporni okvir.
PTFE uronjeni izmjenjivač topline za istu snagu od 50 kW teži približno 45-55 kg. Omjer težine je otprilike 10:1. Ova razlika ima implikacije izvan specifikacije kupnje opreme - utječe na logistiku instalacije, konstrukcijski dizajn i performanse broda.
Kaskadni učinak težine
Težina izmjenjivača topline bakar-nikl stvara dodatnu težinu u nosivoj strukturi. Izmjenjivač od 500 kg zahtijeva strukturni čelični okvir koji može izdržati 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.
If the installation location is not designed for this concentrated load, the deck structure requires reinforcement. Reinforcing steel adds more weight. The added weight must be compensated elsewhere in the vessel design-or it reduces payload capacity.
PTFE izmjenjivač od 50 kg zahtijeva minimalnu podršku. Lagani PVDF ili FRP okvir težak 5-10 kg učvršćuje izmjenjivač za rub spremnika ili susjednu strukturu. Ukupnu instaliranu težinu od 55-65 kg može podnijeti postojeća konstrukcija spremnika bez ojačanja. Efekt kaskade težine je eliminiran.
Tablica 1: Usporedba težine za 50 kW brodskog kemijskog grijanja
| Parametar težine | Bakar-nikl 90/10 omotač-i-cijev | PTFE uronjena zavojnica |
|---|---|---|
| Suha težina izmjenjivača topline (kg) | 450-550 | 45-55 |
| Gustoća materijala (kg/m³) | 8,900 | 2,200 |
| Strukturna nosiva težina okvira (kg) | 150-250 | 5-10 |
| Ukupna instalirana težina (kg) | 600-800 | 50-65 |
| Opterećenje topline (kW) | 50 | 50 |
| Omjer-težine-topline (kg/kW) | 12-16 | 1.0-1.3 |
| Potrebno je pojačanje palube | Često da | Ne |
| Montažna oprema za podizanje | Dizalica ili soha | Ručno (2 osobe) |
| Utjecaj na stabilnost plovila | Mjerljiv | Zanemarivo |
Prostor i prednost pristupa
Osim težine, bakar-nikl izmjenjivač zauzima prostor na palubi-obično 1,5-2,5 m²-koji se mora rasporediti, naribati i imati slobodan pristup za održavanje. Na skučenoj palubi brodske opreme ovaj se prostor natječe s drugim bitnim sustavima.
PTFE izmjenjivač ugrađen je unutar skladišta kemikalija ili dnevnog spremnika. Ne zauzima prostor na palubi. Zapremina spremnika je skromna-obično 20-40 litara za snop cijevi. Pristup za održavanje je kroz prolaz spremnika ili gornji otvor, a ne kroz namjenski prostor na palubi.
Za primjene na brodu gdje je gustoća opreme velika, a prostor na palubi cijenjen, u-ugradnja PTFE-a u spremnik vraća vrijedan trag za druge namjene.
Bonus-bez korozije
Bakar-nikal 90/10 otporan je na morsku vodu stvaranjem zaštitnog filma od bakrenog oksida. Ovaj film zahtijeva izlaganje čistoj, oksigeniranoj morskoj vodi kako bi ostao stabilan. U stagnacijskim uvjetima, ispod naslaga ili u zagađenoj lučkoj vodi koja sadrži sulfide, film se raspada. Slijede rupičasta i pukotinska korozija. Brodski izmjenjivači topline doživljavaju sve te uvjete tijekom radnog ciklusa broda.
Morska atmosfera-slani sprej, visoka vlažnost, povremeno pranje palube morskom vodom-napada bakar-nikal izvana, dok kemijska tekućina napada iznutra. Dvostruka -korozija okoline ograničava radni vijek na 8-12 godina u tipičnoj pomorskoj službi.
PTFE je inertan na morsku vodu, slani sprej i cijeli niz brodskih kemikalija. Nema unutarnje i vanjske korozije. Životni vijek prelazi 20 godina u pomorskoj službi. Prednost u težini je sačuvana tijekom cijelog radnog vijeka broda bez degradacije.
Sažetak
Omjer prijenosa-i-topline-teflonskih izmjenjivača topline približno je 10 puta povoljniji od bakar-nikal 90/10 za brodsko kemijsko grijanje-1,0-1,3 kg/kW naspram 12-16 kg/kW ukupne instalirane težine. Uštede na težini kaskadno se slijevaju kroz smanjene zahtjeve strukturalne podrške, pojednostavljenu logistiku instalacije i zanemariv utjecaj na stabilnost plovila.
Otpornost PTFE-a na koroziju u morskom okruženju čuva ovu prednost u težini desetljećima bez progresivnog propadanja kakvom je izložen bakar-nikl. Za-brodske aplikacije kritične težine unutar PTFE temperaturnih ograničenja, PTFE je izbor s manjom-težinom i duljim-životom.
Tehnička analiza za specifikacije brodskog PTFE izmjenjivača topline dostupna je nakon podnošenja kemijskog sastava tekućine, opterećenja grijanja, dostupnih dimenzija spremnika te težine plovila i ograničenja prostora.
