Seçim:Plakalı boyler mi? Konvansiyonel boyler mi?

Türkiye pazarında plakalı eşanjörlerin ısıtma/soğutma uygulamalarında yaygın kullanımı 1980’li yılların sonlarında gerçekleşmiştir ve her yıl, bu uygulamadaki kullanım sayısı katlanarak artmıştır. Türkiye’de Plakalı eşanjörlerin en yoğun uygulaması, kullanım suyu ısıtmak (boyler) ve genel mahal ısıtma uygulamalarıdır.

Plakalı boylerlerin çalışma prensibi genel olarak tüm plakalı eşanjörler ile aynıdır. Plakalı boylerin konstürüksiyonu, özellikleri ve kullanıcıya sunduğu faydalar üreticiden üreticiye değişebilir. Bu özellikler ekipmanın ilk yatırım maliyeti, bakım maliyeti ve işletme maliyeti kıyaslanarak, ekonomik olarak değerlendirilmelidir.

Konstrüksiyon:

Plakalı Isı Değiştiricisini oluşturan parçalar, ısı tranfser plaka paketi, ön ve arka karbon çelik baskı plakaları, üst taşıma barı, alt taşıma barı, destek kolonu ve plaka paketini sıkıştırmak için kullanılan saplamalardan oluşur. Gövde baskı plakaları arasında sıkıştırılan ısı transfer plaka paketi belli bir ölçüye kadar sıkılır. Bu sıkma ölçüsü plaka baskı derinliğine bağlı bir ölçü olmakla beraber her zaman tam olarak sıkılmalıdır, ne fazla ne de az.

İki plakanın oluşturduğu 4-8 mm aralığındaki kanalda, akışkanın türbülansı ve dağılımını optimize etmek için plakada belli bir desen mevcuttur. Yine akışkanın kanal içerisinde en uzak noktalara ulaşmasını sağlayan giriş dağılım paterni mevcuttur. Bu paternin verimliliği plaka eşanjörün genel verimliliği, kirlenmeden çalışma süresi ve kireçlenme oranını belirler. Esas olan akışkan su olmakla, her zaman tembeldir. (Aynı zamanda su akıllı da denebilir.) Her zaman kısa yolu tercih edecektir. İki plakanın oluşturduğu kanal içerisinde, giriş ve çıkış portları arasında en kısa yolu tercih edeceği için, tüm ısı transfer yüzeyi kullanılmayabilir.

Plakalar:

Standard olarak AISI 304, AISI 316, veya titanyum malzemeden üretilmektedir. Bu plakaların, eşanjör içindeki dizilimi, ısı transfer yüzeyini oluşturur. Isı transferinin gerçekleşeceği sıcak/soğuk akışkanların giriş/çıkışını sağlayacak, metal plakaların köşelerinde giriş/çıkış ağızları bulunmaktadır.

Plaka kalınlığı 0.4 mm ile 0.6 mm arasında değişebilir. Optimum plaka kalınlığı 0.5 mm’dir.

Conta:

Her bir plakanın üzerinde sızdırmazlığı ve iki akışkanın birbirine karışmadan akmasını sağlayan, sıcaklık ve akışkan cinsine göre seçilen elastomer conta bulunmaktadır. Plakalı boyler uygulamalarında genelde en yüksek sıcaklık 90û C olacağından, Nitril (NBR) conta kullanılır, NBR contanın en yüksek uygulama sıcaklığı 110 Deg C olmalıdır. Buhar ile kullanım suyu ısıtmasında önerilen conta, maksimum 150û C çalışma sıcaklığına dayanabilen EPDM kullanılmalıdır. Plakalı Eşanjörlerde Viton conta ile daha yüksek sıcaklıklarda çalışma iddiası geçersizdir, çünkü Viton contanın özelliği yüksek sıcaklıklara dayanırlılık değil, kimyasal dayanırlılıktır. 150û C’nin üzerinde buhar uygulamalarında, basınç düşürücü ile buharın basıncı düşürülmelidir.

Çalışma Prensibi:

Gövdenin üzerinde bulunan 4 bağlantı ağzı sıcak ve soğuk akışkanın giriş ve çıkışları içindir. Sıcak akışkan sol üst bağlantıdan girer ise, plaka ve contaların dizilimi sayesinde 1, 3, 5’inci (tek sayılı) kanallardan aşağı doğru toplu bir şekilde akar ve eşanjörü sol alt bağlantıdan terk eder. Ters akım kullanarak maksimum verimi elde etmek için soğuk akışkan ise, eşanjöre sağ alt bağlantıdan girer ve 2, 4, 6’ncı (çift sayılı) kanallardan toplu bir şekilde yukarı doğru akar. Soğuk akışkan eşanjörü bu durumda sağ üst bağlantıdan terk eder.

Plaka paketini oluşturan ince metal plakalar, sıcak akışkanın ısısının soğuk akışkana transferini ve iki akışkanın birbirine karışmadan akmasını sağlar. Contanın emniyet ventili sayesinde, yine contadan oluşabilecek bir problemden dolayı, iki akışkanın birbirine karışmaması emniyet altındadır. Hiçbir zaman contada oluşabilecek problemden dolayı iki akışkan birbirine karışamaz.

Boyler Seçimi:

Plakalı eşanjörün plaka sayısı içinden geçen akışkanların debisine, fiziksel özelliklerine, kabul edilebilir en fazla basınç düşümüne ve sıcaklık programına bağlı olarak belirlenir. Boyler uygulamalarında genelde en önemli ve sınırlayıcı unsur ısıtıcı akışkanın basınç kaybıdır. Plakalı boylerdeki bu basınç kaybı, kazan devresi hattındaki sirkülasyon pompasının basma basıncına bağlıdır. Plakalı eşanjördeki izin verilen basınç kaybı, hattaki pompanın basma yüksekliğinin % 80’inin altında olmalıdır. Örneğin 6 mssu basan bir pompada, eşanjör basınç kaybı 5 mssu’nu geçmemelidir. (mss=10kPa).

Bahsedilen basınç kaybı plakalı boylerin plaka sayısını belirleyeceği için, 5 mssu ile 4 mssu basınç kaybı ile seçilen plakalı boylerin arasında metre kare farkı oluşacaktır. Bu metre kare ısı transfer alanı fiyat olarak boylerin satın alma fiyatını % 30’a kadar etkileyebilir. Bu yüzden basınç kaybına her zaman dikkat edilmelidir. Belli bir görev (kapasite) için seçilecek plakalı boylerin verimi ve seçim esasları çok değişebilmektedir. Örneğin 5 tonluk boyler, 10-60û C ısıtılması söz konusu olursa, 50û C detla T ile 250.000 kCal/hr kapasitedir. Buna göre de kazan seçilmelidir veya kazandan bu KCal/hr ısı talebi olmaktadır. Ancak bunun ısıtma rejimi 10-45 (35û C delta T) alınacak olursa, 250.000 kCal/hr kazanın ısıtabileceği su miktarı 7 ton/saat olacaktır.

Eğer seçilecek rejim 10-60 değil de 10-45 olacaksa, 5 tonluk (5 ton saat) boyler, 250.000 kcal/hr değil 175.000 kcal/hr bir kazan gerektirir.

Plakalı Boyler mi?

Konvensiyonel Boyler mi?

Eskiden sistemlerde kullanım suyu silindirik bir tank içinde kazan suyunun sirküle etmesiyle (dolaşmasıyla) ısıtılırdı. (Serpantinli veya ceketli sistemler).

En önemli noktalardan biri pik kullanımların çok doğru bir şekilde hesaba katılmasıdır. Bu nedenle ya yedekleme üniteleri ya da akümülatör tankları kullanılır. Bir diğer eski sistemlerde ise borulu eşanjörler kullanılıyordu. Bunların çok iyi bilinen en önemli dezavantajı gereksiz yere çok hacimli ve büyük olmaları; aynı zamanda da ısı kayıplarının oldukça yüksek olmasıdır. Bu ısı kayıpları nedeniyle özellikle yakıt maliyetinin arttığı bu dönemde, ısı kayıplarından dolayı işletme giderlerimiz artacaktır.

Plakalı boyler, kullanım suyunu, eşanjörün içerisinden geçerken istenen sıcaklığa kadar ısıtır. Bu olay ani ısıtma olduğundan, kullanıcı her an sıcak su kullanma şansına sahiptir.

Isı kaynağının gücü, pompalar, tesisat vs. eşanjörün boyutlarını ve kapasitesini belirleyen parametreler olduğundan söz konusu eşanjörden maksimum miktarda elde edilebilecek sıcak su kapasitesi bellidir. Pik kullanımlar için küçük bir akümülatör tankı kullanılabilir.

Yarı ani ısıtma (Bu durumda eşanjör durmuş olabilir) tank içindeki sıcak su bitmeye yakın iken, eşanjör tekrar devreye girer ve ani ısıtma ile tekrar tankı durdurur. Kısacası her durumda; sürekli sıcak su sağlanmış olur.

Başlıca Avantajları:

Plakalar üzerindeki özel balık sırtı dizayn sayesinde akış esnasında akışkanın yönü ve hızı sürekli olarak değişir. Bu nedenle elde edilen çalkantı ve yüksek türbülans, daha az metrekare ve daha küçük hacim ile gereken ısıyı transfer eder.

Sonuç: Düşük ilk yatırım maliyeti.

Yüksek türbülanslı akış ve çikolata paterni ile mükemmel dağılım sayesinde kireçlenme riski minimumdur. AISI 316 Paslanmaz çelik plakalar korozyona dayanıklı olmakla beraber uygun bakım yapıldığında ömürleri 20-30 sene gibi çok uzun olacaktır. Açmak ve temizlemek gerekirse Ataşlı contalar rahatlıkla sökülüp takılabilir.

Sonuç: Uzun ömür avantajı, düşük bakım zamanı ve maliyeti.

Kapasite artırımı gerekirse rahatlıkla plaka ilavesi yapılabilir. Daha az sürede ve daha düşük maliyetle sadece plaka artırımı daha yüksek kapasite için yeterli olacaktır. Borulu tip eşanjörde kapasite artırma imkanı yoktur.

Sonuç: Kapasite artırabilmenin verdiği güvence.

Borulu eşanjörde, iki akışkanın birbirine karışması durumunda farkına varılması zordur. Plakalı eşanjörler contası sayesinde, iki akışkanın conta arızası ile birbirine karışması tamamen önlenir. Herhangi bir arıza durumunda akış direkt atmosfere olur ve böylece gözlenerek farkına varılması mümkündür.

Sonuç: Karışmama emniyeti ve görsel uyarının verdiği güvence.

Diğer Avantajları:

Isı kaynağının; korozyondan ve sekonder devredeki kalsiyum tıkanmasıdan korunmasını sağlar (kireçlenme olayı). Sekonder devre tesisatını, korozif olan ısıtıcı akışkandan korur.

Isı kaynağı devresinde (primer devre) yüksek sıcaklık olsa dahi, sekonder devre su sıcaklığının istenen seviyede kalmasını sağlar.

Basit yerleşim (tesisatlandırma); Dikdörtgensel şekle sahip plakalı boyler duvara veya yerde montaj edelebilir. Dört bağlantı ağzıda aynı tarafa baktığından (ön çerçe ve üzerinde) bağlantılar çok kolay bir şekilde yapılır. Ayrıca; ağırlığı oldukça azdır ve kapladığı hacim oldukça sınırlıdır. Bu da eşanjör tesisata bağlanırken gereken işlemleri minimuma indirir.

Uzun ömür; Yüksek türbülans nedeniyle kireç çökelmesi minimuma indirgenmiştir. Paslanmaz çelik plakalar korozyona karşı çok dayanıklıdır. Eğer eşanjörün açılması gerekiyorsa saplamalar sökülerek % 100 temizleme yapılabilir. Çünkü saplamalar söküldüğünde tüm ısı transfer alanının % 100’ünü açmış oluruz.

Boyler Sıcak Su Hazırlama Kullanımı:

Evler, oteller, okullar, yurtlar, hastaneler, iş merkezleri, apartman ve siteler, spor merkezleri, endüstriyel tesisler gibi yerleşim alanlarının sıcak su ihtiyacının karşılanması amacı ile; Alfa Laval Plakalı ısı eşanjörleri su ısıtıcısı olarak kullanılmaktadır. İki alternatif tesisat şeması aşağıda açıklanmıştır.

1. Ani Isıtma Sistem

Gerek buhar kazanı gerekse sıcak su yardımı ile, enerji veren cihazın kapasitesi yeterli ise:

 Çalışma Sistemi

(3) numaralı sıcaklık sensörü ayarlanan herhangi kullanım suyu sıcaklığı