Plakalı Eşanjörlerin Tanımı ve Çalışma Prensibi

En verimli ısı eşanjörlerinden biri olan plakalı eşanjör, kullanım alanı oldukça geniş olan yüksek ısı eşanjörleridir. Sıcaklıkları farklı sıvı veya gaz iki akışkanın birbirine karışmadan ve herhangi bir fiziksel temas olmadan ısı değişiminin sağlandığı modüler yapıda sistemlerdir. Çalışma şartlarına bağlı olarak plaka eklenebilir veya çıkarılabilir. Akışkanları ayıran plakaların diğer alternatif malzemelere göre ince olması ısı transfer hızını arttırdığı gibi transfer sırasında oluşabilecek ısı kayıplarını da azaltmaktadır.

Plakalı eşanjörler birbirine paralel ince metal plakalarla donatılmış yapıda sistemlerdir. Sıcak-soğuk akışkanlar plakalar arasındaki kanallarda zıt yönde hareket eder. Sıvılar birbirine karışmaz ve temas etmez. Plakalar aracılığı ile sıvılar arasında ısı transferi gerçekleşir. Akışkanlar arası sıcaklık farkı ve sonrasında oluşan ısı transferi ile istenen ısı transferi gerçekleşir.

Plakalı Eşanjörlerin Tarihçesi ve Gelişimi

İlk kez 1923’te Dr. Richard Seligman tarafından üretilen plakalı eşanjör, ısı eşanjörü olarak ta bilinen ve üretildiği yıldan bu yana hemen her sektörde kullanılan bir eşanjör çeşididir. 1926’da İngiliz Alston Chun dış temiz havayı ve iç dönüş havasını kullanarak iç ve dış hava sirkülasyonu sayesinde ısı transferinin gerçekleşmesini sağladı. 1930’ların sonunda İsveç’te ilk plakalı ısı eşanjörü kâğıt hamuru fabrikalarında kullanılmak için üretildi. 1960’larda çok daha kompakt ve yüksek verimlilikte plakalı eşanjörlere ihtiyaç duyuldu. Presleme ve lehimleme gibi teknolojik yenilikler sayesinde plakalı ısı eşanjörü imalat süreci daha da iyileştirildi. Isıtma-soğutma sistemlerinin en önemli unsuru olan eşanjörler günümüzde ihtiyaca uygun tasarımlarla karşımıza çıkmaktadır.

Plakalı Eşanjör Tasarımı: Plaka Yapısı ve Malzemeleri

Plakalı eşanjör; paslanmaz çelik, alüminyum, titanyum, karbon çelik, bakır ve nikel alaşımı gibi çeşitli malzemelerden üretilmektedir. Kullanım alanına, sıcaklık ve basınç faktörlerine, kimyasal dayanıma ve maliyetlere bağlı olarak kullanılacak malzeme seçimi yapılır.

Plakalı eşanjörü oluşturan parçalar şunlardır;

• Ön Gövde
• Somun ve Pullar
• Bağlantı Ağızları
• Plakalar
• Taşıma Çubukları
• Saplamalar
• Arka Gövde

Gövde genelde paslanmaz çelik veya karbon çeliktir. Endüstriyel tesislerde karbon boyalı gövde tercih edilir. Gıda ve ilaç sanayi gibi hijyen faktörünün önemli olduğu sektörlerde paslanmaz gövdeli plakalı eşanjörler kullanılır.

Gövdeler arası kılavuz görevi yapan ve plakaların sabitlenmesini sağlayan taşıyıcı kızak ve saplamalarda gıda sektöründe paslanmaz, diğer sektörlerde ise galvaniz kaplamalı karbon çelik tercih edilir. Bağlantı ağızları yine plakalı eşanjör kullanım alanına göre paslanmaz veya galvaniz kaplamalı karbon çeliktir.

Plakalı Eşanjörlerin Termodinamik Performansı

Fizik yasalarına göre bir sistemde enerji, dengelenene kadar akmaya devam eder. Termodinamik yasaya göre ısı veya sıcaklık farkı olan iki sistem arasında bir sistemden diğerine ısı transferi gerçekleşir. Eşanjörlerin çalışma sistemi denge prensibine dayanmakta olup bir akışkandan diğerine ısı transferi gerçekleşmektedir. Akışkanların daha geniş yüzeye maruz kaldığı plakalı eşanjörlerde ısı transfer oranı hem daha fazla hem de hem de daha hızlıdır.

Kolay tasarımlı, küçük boyutlu ve yüksek verimlilikte olan plakalı eşanjör, plaka yüzey alanı arttırıldığında verimliliği artan bir eşanjör çeşididir.

Plakalı Eşanjörlerin Enerji Verimliliği ve Isı Transferi Etkinliği

Plakalı eşanjörlerde firmaya özel hesaplamalar yapılmakta ve ihtiyaç duyulan ısı transferine uygun tasarımlar oluşturulmaktadır. Plakalı eşanjör türleri şunlardır;

• Contalı plakalı eşanjör
• Lehimli Plakalı Eşanjör
• Kaynaklı Plakalı Eşanjör
• Yarı Kaynaklı Plakalı Eşanjör
• Contalı Plakalı Eşanjör

Enerji verimliliğini arttırmak için plaka sayısı arttırılabilir, plaka dizilimi değiştirilebilir. İzolasyona ihtiyaç duyulmayan ve ısı kaybı yok denecek kadar az olan plakalı eşanjörlerde plaka sayısı ve dizilimi enerji verimliliği ile doğru orantılıdır.

Plakalı Eşanjörlerin Avantajları ve Dezavantajları

Plakalı eşanjörlerin avantajları;

• Yüksek verimliliğe sahip eşanjör çeşididir
• Tam türbülans sayesinde düşük maliyetlidir
• Kapasite artırımı kolay gerçekleştirilir
• Bakım maliyeti düşük olup temizliği de kolaydır
• Gövde borulu eşanjörlere göre ısı transfer hızı daha yüksektir
• Tamiri kolay olup yıkanabilir
• Kurulum maliyeti düşüktür ve fazla alana ihtiyaç duyulmaz

Plakalı eşanjörlerin dezavantajları;

• Sızdırmazlığı zayıf olup sızdırması kolaydır
• Borulu eşanjörlere göre akış direnci daha büyüktür
• Yüksek basınç düşüşü yaşanabilir
• Tıkanma indeksine sahiptir
• Sızdırmazlık malzeme ısı direnci çalışma sıcaklığını etkiler
• Sınırlı çalışma basıncına sahiptir

Plakalı Eşanjörlerin Farklı Sektörlerde Kullanım Alanları

Kullanım alanı oldukça geniş olan plakalı eşanjörler denizcilikte, gıda sektöründe, plastik sanayinde, hadde ve boru yağı soğutulmasında, chiller grubu devresinde, soğutma devresi ve atık ısı geri kazanımı gibi birçok alanda kullanılmaktadır.

Gıda sektöründe süt ısıtma-soğutmada, krema soğutmada, süt ve meyve suyu pastörize etmede, konserve ürünlerin pastörizesinde, hijyenik su soğutma ve ısıtmada kullanılmaktadır. Deniz suyuna dayanıklı motorların tatlı su veya yağ soğutmasında, plastik sanayinde metal kalıpların soğutulmasında plakalı eşanjör tercih edilmektedir.

Plakalı Eşanjörlerin Bakımı ve Temizliği

Montajı kadar bakım ve temizliğinin de önemli olduğu plakalı eşanjörlerin düzenli olarak bakım ve temizliğinin yapılması son derece önemlidir. Kireçlenmenin neden olduğu performans kaybı yanında tortu ve pislik kaynaklı tıkanmalar ısı kaybının en önemli nedenleri arasındadır. Contaların zamanla yıpranması ve sızdırmazlık özelliğini yitirmesi, gövdenin deforme olması istenmeyen durumlardır. Bu tür olumsuz durumların önüne geçmek için oldukça düşük maliyetli önlemler alınmaktadır. Zamanla kirlenen ve performans düşüklüğü yaşanan eşanjörler yetkili servis tarafından temizlenir ve eski performansına ulaşması sağlanır.

Temizlikte takip edilen adımlar şunlardır;

• Isı değiştirici bir gece öncesi kapatılmalı ve soğuması beklenmelidir
• Cıvatalar sökülür, somunlar gevşetilir ve kapak açılır
• Plakaların temizliğinde tazyikli su kullanılır ve plaka yüzeyi sert olmayan bir fırça ile ovularak temizlenir
• Contalara zarar vermemeye dikkat edilmelidir
• Yağlı birikintiler yumuşak bir fırça ile temizlenir
• Bol su ile durulama yapılır

Plaka yüzeyleri temizlenmeli, plakalarda incelme veya delinmeye neden olabilecek kimyasal veya temizlik malzemeleri kullanılmamalıdır. Bakım ve temizliğin periyodik olarak yapılması arızaların ve performans düşüklüğünün önüne geçecek, yüksek maliyetli arızaların ortaya çıkmadan engellenmesi sağlanacaktır.

Plakalı Eşanjörlerin Karşılaştırmalı Analizi: Diğer Eşanjör Türleri İle Kıyaslama

Plakalı eşanjör ve borulu eşanjör karşılaştırıldığında plakalı eşanjörlerin birçok yönden daha avantajlı olduğu görülmektedir. Şöyle ki;

Plakalı Eşanjör                                                          Borulu Eşanjör

Verim 3-5 kat daha yüksektir                                    Verim düşüktür

Sıcaklık yaklaşımı 1 ℃’dir                                          Sıcaklık yaklaşımı 3-5℃’dir

Bakımı için fazla alana gerek yoktur                         Borulu olduğu için bakımında faza alan gerekir

Bakım ve onarımı kolaydır                                        Bakım ve onarımı zordur

Kirlenme hızı azdır                                                    Kirlenme hızı 3-10kat daha fazladır

Akışkanların birbirine karışması imkânsızdır            Akışkanlar birbirine karışabilir

Plaka sayısı arttırılarak kapasite yükseltilir               Kapasiteyi arttırmak mümkün değildir

Isı kaybı yoktur izolasyon gerektirmez                     Yüksek ısı kaybı nedeni ile izolasyon gerektirir

Plakalı Eşanjörlerde Yenilikler ve Gelecekteki Teknolojik Gelişmeler

Enerji yoğun endüstrilerde sıklıkla tercih edilen ve çevresel etkiyi azaltmada önemli rol oynayan plakalı eşanjör, ileri mühendislik uygulamaları sonrası üretilen bir eşanjör çeşididir. Tasarımında her geçen gün iyileştirmeler yapılmakta, plaka geometrisi optimizasyonu ile daha efektif ısı transferi sağlanmaktadır. Akıllı tasarım sayesinde sıvı akışı ve sıcaklıkta en yüksek verimliliği elde etmek için özelleştirilmiş tasarımlar yapılmaktadır.

Modüler yapıları, uygulama esnekliği, yüksek performanslı oluşu, bakım ve sürdürülebilirlik olarak sorunsuz oluşu ile tercih edilen plakalı eşanjör, minimum maliyetle maksimum verim sağlayan bir eşanjör modeli olarak her geçen gün iyileştirilmekte ve geliştirilmektedir.

 

Sipariş vermek için bizimle iletişim kurabilirsiniz.