Painon ehdot merellä
Jokainen laivaan asennettu laitteistokilo vaatii rakenteellista tukea, vaikuttaa vakauteen ja kuluttaa polttoainetta tuhansien höyrytystuntien aikana. Paino ei ole vain logistinen näkökohta-se on perustavanlaatuinen suunnittelurajoitus, joka pätee koko aluksen suunnitteluun.
Kupari-nikkeli 90/10-lämmönvaihtimet ovat olleet merenkulun standardi vuosikymmeniä. Seos kestää meriveden korroosiota, kestää kohtuullisia lämpötiloja, ja sitä on saatavana useilta valmistajilta. Se on myös tiheä: 8 900 kg/m³. 50 kW:n kuori-ja-putkivaihdin kemialliseen lämmitykseen painaa noin 450-550 kg kuivana rakenteellista tukikehystä lukuun ottamatta.
PTFE-upotuslämmönvaihdin samalle 50 kW:lle painaa noin 45{5}}55 kg. Painosuhde on noin 10:1. Tällä erolla on muitakin seurauksia kuin laitehankinta - se vaikuttaa asennuksen logistiikkaan, rakennesuunnitteluun ja aluksen suorituskykyyn.
Painon kaskadiefekti
Kupari-nikkelilämmönvaihtimen paino lisää kantavaan rakenteeseen painoa. 500 kg:n vaihdin vaatii rakenneteräsrungon, joka on mitoitettu staattisen kuormituksen sekä aluksen liikkeen-nousun, vierimisen ja tärinän dynaamisille kuormituksille. Itse runko painaa 150-250 kg. Asennettu kokonaispaino on 700-800 kg.
Jos asennuspaikkaa ei ole suunniteltu tälle painopistekuormitukselle, kannen rakenne vaatii vahvistusta. Vahvistettu teräs lisää painoa. Lisätty paino on kompensoitava muualla aluksen suunnittelussa-tai se vähentää hyötykuorman kapasiteettia.
50 kg:n PTFE-vaihdin vaatii vain vähän tukea. Kevyt PVDF- tai FRP-runko, joka painaa 5-10 kg, kiinnittää vaihtimen säiliön vanteeseen tai viereiseen rakenteeseen. Asennettu kokonaispaino 55-65 kg voidaan tukea olemassa olevalla säiliörakenteella ilman vahvistusta. Painokaskadivaikutus eliminoituu.
Taulukko 1: Painon vertailu 50 kW:n laivan kemialliseen lämmityskäyttöön
| Painoparametri | Kupari-nikkeli 90/10 kuori-ja-putki | PTFE upotuskela |
|---|---|---|
| Lämmönvaihtimen kuivapaino (kg) | 450-550 | 45-55 |
| Materiaalin tiheys (kg/m³) | 8,900 | 2,200 |
| Rakenteellisen tukikehyksen paino (kg) | 150-250 | 5-10 |
| Asennettu kokonaispaino (kg) | 600-800 | 50-65 |
| Lämpövero (kW) | 50 | 50 |
| Painon{0}}--lämpösuhde (kg/kW) | 12-16 | 1.0-1.3 |
| Kannen vahvistus vaaditaan | Usein kyllä | Ei |
| Nostolaitteiden asennus | Nosturi tai taavetti | Manuaali (2 henkilöä) |
| Vaikutus aluksen vakauteen | Mitattavissa | Mitätön |
Tilan ja pääsyn etu
Painon lisäksi kupari-nikkelinvaihdin vie kansitilaa-tyypillisesti 1,5-2,5 m², joka on varattava, raastettava ja varustettava huoltovälillä. Ahtaalla laivan varustekannella tämä tila kilpailee muiden olennaisten järjestelmien kanssa.
PTFE-vaihdin asennetaan kemikaalivaraston tai päiväsäiliön sisään. Se ei vie kansitilaa. Säiliön tilavuus on vaatimaton-, tyypillisesti 20-40 litraa putkinipulle. Huoltopääsy tapahtuu säiliön kulkuaukon tai yläaukon kautta, ei erillisen kansitilan kautta.
Laivakäyttöisissä sovelluksissa, joissa laitteiden tiheys on suuri ja kansitila on erittäin suuri, PTFE:n säiliön asennus- palauttaa arvokkaan jalanjäljen muihin käyttötarkoituksiin.
Korroosiota{0}}ilmainen bonus
Kupari-nikkeli 90/10 vastustaa merivettä muodostamalla suojaavan kuparioksidikalvon. Tämä kalvo vaatii altistuksen puhtaalle, happipitoiselle merivedelle pysyäkseen vakaana. Pysähdyksissä, kerrostumissa tai saastuneessa satamassa, joka sisältää sulfideja, kalvo hajoaa. Seuraa piste- ja rakokorroosiota. Laivan lämmönvaihtimet kokevat kaikki nämä olosuhteet aluksen käyttöjakson aikana.
Meriilmapiiri-suolasumu, korkea kosteus, satunnainen kannen pesu merivedellä-hyökkää kuparia-nikkeliä ulkopuolelta, kun taas kemiallinen neste hyökkää sisältä. Kaksois-ympäristökorroosio rajoittaa käyttöiän 8–12 vuoteen tyypillisessä laivastopalvelussa.
PTFE on inertti merivedelle, suolasuihkeelle ja kaikille laivakemikaaleille. Ei sisällä tai ulkoista korroosiota. Käyttöikä merenkulussa yli 20 vuotta. Painoetu säilyy aluksen koko käyttöiän ajan ilman huononemista.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihtimien paino-/-lämmönsiirtosuhde{2}} on noin 10 kertaa edullisempi kuin kupari-nikkeli 90/10 laivan kemiallisessa lämmityksessä - 1,0-1,3 kg/kW verrattuna 12-16 kg/kW asennettuun kokonaispainoon. Painon säästö kaskadi pienentyneiden rakenteellisten tukivaatimusten, yksinkertaistetun asennuslogistiikan ja vähäisen vaikutuksen ansiosta aluksen vakauteen.
PTFE:n korroosionkestävyys meriympäristössä säilyttää tämän painoedun vuosikymmeniä ilman kuparin-nikkelin asteittaista heikkenemistä. Paino-kriittisissä laivasovelluksissa PTFE:n lämpötilarajojen sisällä PTFE on alhaisempi-painoinen ja pidempi{4}}käyttöikäinen valinta.
Aluksen PTFE-lämmönvaihtimen tekninen analyysi on saatavilla, kun kemiallinen nestekoostumus, lämmitysteho, käytettävissä olevat säiliön mitat sekä aluksen paino ja tilarajoitukset on toimitettu.
