Tipps zur Auswahl von SiC-Wärmetauschern. Welche Bauform eignet sich für meine Applikation? - prozesstechnik online

Welche Bauform eignet sich für meine Applikation?

Tipps zur Auswahl von SiC-Wärmetauschern

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Wärmetauscher aus Siliziumkarbid gibt es in drei Hauptbauformen: Platten-, Block- und Rohrbündelwärmetauscher. Sie alle bieten die gleichen Vorteile in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Abriebfestigkeit und Reinheit. Wodurch sich die Bauformen unterscheiden und welche Bauform sich am besten für welche Applikation eignet, lesen Sie hier.

Drucklos gesintertes Siliziumkarbid (SiC) ist eine technische Keramik mit hervorragenden Eigenschaften. Vor allem hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Abriebfestigkeit und Reinheit überzeugt der Werkstoff. Seine chemische Beständigkeit ist nahezu universell bis zu einer Temperatur von 220 °C. Mit einer Mohshärte von 9,8 ist Siliziumkarbid nach Diamant das zweithärteste Material der Erde. Die Abriebfestigkeit ist damit unübertroffen. Nicht zuletzt ist das drucklos gesinterte Siliziumkarbid aufgrund seines Herstellungsverfahrens, das einen Sinterprozess bei über 2300 °C umfasst, extrem rein und kann somit zur Herstellung von Reinstchemikalien für elektronische Anwendungen eingesetzt werden. Wärmetauscher aus Siliziumkarbid gibt es in drei Hauptbauformen: Plattenwärmetauscher, Blockwärmetauscher und Rohrbündelwärmetauscher. Die Wahl der Bauform hängt dabei hauptsächlich von der Anwendung, den verwendeten Medien sowohl auf der Prozessseite als auch auf der Serviceseite, und den erwarteten Zusatzfunktionen wie Reinigung vor Ort, Schauglas, etc… ab.

SiC-Plattenwärmetauscher

Siliziumkarbid(SiC)-Plattenwärmetauscher wie die Corresic-SiC-Plattenwärmetauscher von GAB Neumann sind sehr kompakt und besonders effizient. Sie bestehen aus vielen dünnen Siliziumkarbidplatten, die mit PTFE-Dichtungen verbunden werden. Die Wärmeübertragung von einem Medium auf das andere erfolgt dabei durch die Siliziumkarbidplatten. Da Plattenwärmetauscher üblicherweise im Gegenstromprinzip arbeiten, werden kleine Temperaturdifferenzen, schnelle Temperaturschwankungen bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad ermöglicht. Corresic-SiC-Plattenwärmetauscher sind modular aufgebaut und können somit individuellen verfahrenstechnischen Prozessen bestmöglich gerecht werden. Die Anzahl und Größe der Platten sowie die Anzahl der Durchgänge auf der Prozess- und Serviceseite können an die Anforderungen der Anwendung hinsichtlich Geschwindigkeit, Druckverlust und Wärmeübertragung optimal angepasst werden.

Corresic-Siliziumkarbid-Plattenwärmetauscher bieten Wärmeübertragungsflächen von 0,5 bis 7,1 m2. Sie sind hauptsächlich für die Kühlung ultrakorrosiver Flüssigkeiten mit Kühlwasser, die Erwärmung ultrakorrosiver Flüssigkeiten mit Heißwasser oder Thermalöl und die Wärmerückgewinnung zwischen zwei ultrakorrosiven Flüssigkeiten bestimmt.

Siliziumkarbid-Blockwärmetauscher

Corresic-Siliziumkarbid-Blockwärmetauscher bestehen aus einer Säule von Blöcken in einem Stahlmantel. Lochreihen werden horizontal und vertikal durch Siliziumkarbidblöcke gebohrt, um die Prozess- und Servicekanäle zu bilden. Die Wärmeübertragung erfolgt durch die zwischen den Bohrungen verbleibende Siliziumkarbidwandung. Dieses Design ist sehr vielseitig. Die Anzahl und Größe der Blöcke, die Anzahl und der Durchmesser der Bohrungen sowie die Anzahl der Durchgänge auf der Prozess- und Serviceseite können an die Bedürfnisse der Anwendung hinsichtlich Geschwindigkeit, Druckverlust und Wärmeübertragung angepasst werden. Optional können die Apparate mit abnehmbaren Hauben und Schaugläsern ausgestattet werden. Die Corresic-Siliziumkarbid-Blockwärmetauscher gibt es mit Austauscherflächen von von 0,3 bis 20 m2. Die Blockapparate sind zur Kühlung, Heizung, Kondensation sowie Umlauf- und Fallfilmverdampfung einsetzbar. Sie eignen sich insbesondere auch für den Einsatz von Dampf auf der Mantelseite. Aus Gründen des Wirkungsgrades sind sie bei Temperaturüberschneidungen allerdings nur begrenzt geeignet.

SiC-Rohrbündelwärmetauscher

Siliziumkarbid-Rohrbündelwärmetauscher bestehen aus einem Bündel von Siliziumkarbidrohren in einem Mantelrohr. Ein Medium strömt in den SiC-Rohren, während das andere Medium um die Rohre (im Inneren des Mantels) strömt. Die Wärmeübertragung erfolgt durch die Wandung der Siliziumkarbidrohre, ohne direkten Kontakt zwischen den Flüssigkeiten.

Rohrbündelwärmetauscher aus dem Corresic sind modular aufgebaut. Die Anzahl, Länge und Durchmesser der Rohre, die Anzahl der Durchgänge auf der Rohrseite sowie die Anzahl und Öffnung der Leitsegmente auf der Mantelseite können entsprechend der Prozessanforderungen variabel gestaltet werden.

Die SiC-Rohrbündelwärmetauscher können optional mit abnehmbaren Hauben, Schaugläsern oder Reinigungssystemen ausgestattet werden. Auch zweistufige Ausführungen mit getrennten Service-Kreisläufen sind möglich. Sowohl Mantelrohr als auch Hauben können aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Bei beidseitiger Verwendung von korrosionsfesten Materialien (z. B. Stahl/Email oder Stahl/PTFE) können die Apparate auch als Rekuperatoren eingesetzt werden.

GAB Neumann bietet Wärmeaustauschflächen von 0,4 bis 42 m2 an. Die Wärmetauscher können für alle Anwendungen wie Kühlung, Heizung oder Kondensation eingesetzt werden. Insbesondere eignen sie sich für die Kondensation ultrakorrosiver Brüden auf der Rohr- oder Mantelseite. Auch Absorptionsprozesse sind hier ohne weiteres machbar. Corresic-Rohrbündelwärmetauscher sind standardmäßig mit einem Doppel-O-Ring und einem Dreifach-Rohrplatten-Dichtsystem ausgestattet. Dieses System ist sehr zuverlässig und gewährleistet die Leistungsfähigkeit der Apparate auf lange Sicht.

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Suchwort: cav1018gabneumann


Autor: Loic Bernard

Marketing und Sales Manager,

GAB Neumann


Kompendium:   Siliziumkarbid-Wärmeübertrager

Kompendium Siliziumkarbid-Wärmetauscher Bild: PP Publico Publications Im Apparatebau ist man seit etwa drei Jahrzehnten bestrebt, die besonderen Werkstoffanforderungen bei Kühlern, Kondensatoren oder Verdampfern auch mit dem keramischen Werkstoff Siliziumkarbid (SiC) abzudecken. Die Zahl der Hersteller wuchs im Laufe der Jahre insbesondere im Bereich von Rohrbündelapparaten. Zunächst mussten sich Kenntnisse mit diesem, im Apparatebau bis dahin nahezu unbekannten Werkstoff erarbeitet werden: Eigenschaften, Handhabung, Eignungsbewertung und konstruktive Konzepte von Siliziumkarbid waren Neuland. Man erkannte, dass dieser keramische Werkstoff und insbesondere seine Sprödigkeit eine besondere Herausforderung
bedeutete und versuchte, dementsprechend zu handeln.
Dieses kleine Kompendium ist eine Zusammenfassung von Einzelbeiträgen, die ausgehend von einer apparatebezogenen Beschreibung des Werkstoffverhaltens des Siliziumkarbids, den Entwicklungsstand bei SiC-Apparaten anhand ausgewählter konstruktiver und technologischer Schwerpunkte und Beispielen beschreiben.
 

Bezugsquelle:
PP PUBLICO Publications,
Witteringstr. 10,
D – 45130 Essen/ Germany
e-mail: pp-publico@online.de
www.pp-publico.de

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