Teža je imperativ na morju
Vsak kilogram opreme, nameščene na ladji, zahteva strukturno podporo, vpliva na stabilnost in porabi gorivo v tisočih urah parjenja. Teža ni zgolj logistični dejavnik-je temeljna konstrukcijska omejitev, ki se pretaka skozi celotno zasnovo plovila.
Toplotni izmenjevalniki iz bakra-niklja 90/10 so že desetletja ladijski standard. Zlitina je odporna proti koroziji v morski vodi, prenaša zmerne temperature in je na voljo pri številnih proizvajalcih. Je tudi gost: 8.900 kg/m³. 50 kW lupina-cevni-izmenjevalnik za kemično ogrevanje tehta približno 450–550 kg suh, brez strukturnega nosilnega okvirja.
Potopni izmenjevalnik toplote iz PTFE za enako moč 50 kW tehta približno 45-55 kg. Razmerje teže je približno 10:1. Ta razlika ima posledice, ki presegajo specifikacijo nakupa opreme – vpliva na logistiko namestitve, konstrukcijsko zasnovo in zmogljivost plovila.
Kaskadni učinek teže
Teža izmenjevalnika toplote iz bakra-niklja povzroči dodatno težo nosilne strukture. 500 kg izmenjevalnik zahteva strukturni jekleni okvir, ocenjen za statično obremenitev in dinamične obremenitve zaradi gibanja-nagiba, kotaljenja in vibracij ladje. Sam okvir tehta 150-250 kg. Skupna nameščena teža se približuje 700-800 kg.
Če mesto namestitve ni zasnovano za to koncentrirano obremenitev, je treba konstrukcijo krova okrepiti. Ojačitveno jeklo doda večjo težo. Dodano težo je treba kompenzirati drugje v konstrukciji plovila-ali zmanjša nosilnost.
50 kg PTFE izmenjevalec zahteva minimalno podporo. Lahek okvir iz PVDF ali FRP, ki tehta 5-10 kg, pritrdi izmenjevalnik na rob rezervoarja ali sosednjo strukturo. Skupno nameščeno težo 55-65 kg lahko prenese obstoječa konstrukcija rezervoarja brez ojačitve. Učinek kaskade teže je odpravljen.
Tabela 1: Primerjava teže za 50 kW kemično ogrevanje na ladji
| Parameter teže | Baker-nikelj 90/10 lupina-in-cev | PTFE potopna tuljava |
|---|---|---|
| Suha teža izmenjevalnika toplote (kg) | 450-550 | 45-55 |
| Gostota materiala (kg/m³) | 8,900 | 2,200 |
| Teža konstrukcijskega nosilnega okvirja (kg) | 150-250 | 5-10 |
| Skupna nameščena teža (kg) | 600-800 | 50-65 |
| Toplotna moč (kW) | 50 | 50 |
| Razmerje med-težo in-toploto (kg/kW) | 12-16 | 1.0-1.3 |
| Potrebna je ojačitev palube | Pogosto da | št |
| Montažna dvižna oprema | Žerjav ali sošica | Ročno (2 osebi) |
| Vpliv na stabilnost plovila | Merljivo | Zanemarljivo |
Prednost prostora in dostopa
Poleg teže zavzema izmenjevalnik za baker-nikelj prostor na krovu-običajno 1,5-2,5 m², ki ga je treba dodeliti, naribati in zagotoviti dostop za vzdrževanje. Na utesnjenem krovu opreme ladje ta prostor tekmuje z drugimi bistvenimi sistemi.
PTFE izmenjevalnik je nameščen v skladišču kemikalij ali dnevnem rezervoarju. Ne zaseda prostora na krovu. Prostornina rezervoarja je skromna-običajno 20-40 litrov za snop cevi. Dostop za vzdrževanje je skozi odprtino rezervoarja ali zgornjo odprtino, ne skozi namenski prostor na krovu.
Za aplikacije na ladjah, kjer je gostota opreme velika in je prostor na palubi omejen, namestitev PTFE v-rezervoar obnovi dragocen odtis za druge namene.
Bonus-brez korozije
Bakrov-nikelj 90/10 je odporen na morsko vodo s tvorbo zaščitnega filma bakrovega oksida. Ta film zahteva izpostavljenost čisti morski vodi s kisikom, da ostane stabilen. V stoječih pogojih, pod usedlinami ali v onesnaženi pristaniški vodi, ki vsebuje sulfide, se film razgradi. Sledi luknjičasta in špranjska korozija. Ladijski izmenjevalniki toplote se soočajo z vsemi temi pogoji med delovnim ciklom plovila.
Morsko ozračje-slana prha, visoka vlažnost, občasno pranje palube z morsko vodo-napada baker-nikelj od zunaj, medtem ko kemična tekočina napada od znotraj. Korozija v dvojnem-okolju omejuje življenjsko dobo na 8–12 let v običajni pomorski službi.
PTFE je inerten na morsko vodo, slano pršilo in celotno paleto ladijskih kemikalij. Nobene notranje ali zunanje korozije ni. Življenjska doba presega 20 let v pomorski službi. Prednost v teži se ohrani za celotno življenjsko dobo plovila brez poslabšanja.
Povzetek
Razmerje-pre-prenosa-toplote toplotnih izmenjevalnikov PTFE je približno 10-krat ugodnejše kot baker-nikelj 90/10 za ladijsko kemično ogrevanje-1,0–1,3 kg/kW v primerjavi s skupno nameščeno težo 12–16 kg/kW. Prihranki pri teži se kaskado zlijejo z zmanjšanimi zahtevami glede strukturne podpore, poenostavljeno logistiko namestitve in zanemarljivim vplivom na stabilnost plovila.
Odpornost PTFE proti koroziji v morskem okolju ohranja to prednost teže desetletja brez postopnega poslabšanja, ki ga povzroča baker-nikelj. Za kritične-težne aplikacije na ladjah znotraj temperaturnih omejitev PTFE je PTFE nižja-teža in daljša-življenjska izbira.
Tehnična analiza za specifikacijo ladijskega PTFE toplotnega izmenjevalnika je na voljo po predložitvi kemične sestave tekočine, moči ogrevanja, razpoložljivih dimenzij rezervoarja ter teže plovila in prostorskih omejitev.
