Borulu (Shell & Tube) Eşanjör: Ne Zaman Plakalı Yerine Bunu Seçmelisiniz?

Özet: Plakalı eşanjör çoğu işte daha verimli ve daha kompakttır. Buna rağmen borulu tip hâlâ üretiliyor, çünkü plakalının yapamadığı üç şeyi yapıyor: çok yüksek basınç, çok yüksek sıcaklık ve ağır kirlenen akışkan.

Günlük hayatta nerede?

• Buhar hatları. Kızgın buharla çalışan ısıtma ve proses devreleri.
• Petrokimya ve rafineri. Korozif, yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıklı akışkanlar.
• Enerji santralleri. Kondenser hatları, yağ soğutma devreleri.
• Gemiler. Merkezi soğutma, yakıt ısıtma, yağ soğutma.
• Ağır kirlenen sular. Askıda katı madde içeren, lif taşıyan, çamurlu akışkanlar.

Plakalı mı borulu mu? Dürüst karşılaştırma

Verim tarafında yarışma yok: Alfa Laval’e göre plakalı eşanjörler borulu tasarımlara kıyasla beş kata kadar daha verimli olabiliyor, yaklaşım sıcaklığı 1°F’ye kadar inebiliyor ve borulu tipler çok daha fazla yer kaplıyor. Ama tablo bundan ibaret değil:

Sektör kaynaklarının özeti de bu yönde: plakalı tipler yüksek verim, kompakt boyut ve kolay kapasite ayarıyla değişken yüklü ve yer kısıtlı uygulamalara uygun; borulu tipler ise mekanik dayanımı ve yüksek basınç–sıcaklık toleransıyla zorlu veya ağır kirlenen proses şartlarında tercih ediliyor.

Karar ağacı

Şu sorulara sırayla cevap verin:

• 1. Çalışma basıncı 25 bar’ı geçiyor mu? Evet ise borulu.
• 2. Sıcaklık 180°C’yi geçiyor mu veya kızgın buhar var mı? Evet ise borulu. Contalı tipte conta malzemesi üst sınırı belirler.
• 3. Akışkanda lif, katı parçacık veya çamur var mı? Evet ise borulu. Plakalı tipin dar kanalları tıkanır.
• 4. Yer çok mu dar? Evet ise plakalı.
• 5. Kapasite ileride artacak mı? Evet ise contalı plakalı.
• 6. Yaklaşım sıcaklığı 3°C’nin altında olmalı mı? Evet ise plakalı.

İlk üçünden birine «evet» diyorsanız borulu tip masadadır. Diğer durumlarda plakalı tip neredeyse her zaman daha ekonomiktir.

Tipleri ve ne işe yaradıkları

Düz borulu (aynalı): Borular iki uçtan aynalara geçirilir. Boru demeti sökülüp mekanik temizlenebilir. Kirlenen hatlar için uygundur.

U borulu: Boru demeti U biçiminde kıvrılır, tek ayna kullanılır. Isıl genleşmeyi kendi üzerine alır, bu yüzden sıcaklık farkı büyük olan hatlarda gerilme sorunu yaşanmaz. Boruların içi mekanik olarak tam temizlenemez.

Yüzer başlıklı: Bir ayna serbest hareket eder, ısıl genleşmeyi karşılar. Demet sökülebilir. En esnek ama en pahalı tiptir.

Bakım ve kirlenme

Borulu tipte kirlenme kaçınılmazdır ama takibi kolaydır. Basınç farkının temiz hâline göre %20–30 üzerine çıkması ve ısı transfer katsayısının tasarımdan %20–30 düşmesi temizlik zamanının geldiğini gösterir.

Sektör bakım kılavuzlarına göre temiz servislerde 4–10 yılda bir, ağır servislerde (kireç yapan soğutma suyu, korozif ortam) 6–12 ayda bir temizlik planlanıyor; doğru yaklaşım takvim değil, performans takibidir.

Temizlik yöntemleri: boru içi mekanik fırçalama, yüksek basınçlı su (hidroblasting), kimyasal sirkülasyon. Düz borulu tipte üçü de uygulanabilir; U borulu tipte mekanik yöntem sınırlıdır.

Nasıl alınır?

Plakalı tiple aynı dört bilgi gerekir (debi, sıcaklıklar, akışkan, basınç kaybı sınırı) ve ek olarak:

• Tasarım basıncı ve sıcaklığı — gövde ve boru tarafı ayrı ayrı
• Akışkanın kirlenme eğilimi — kirlenme faktörü seçimini belirler
• Malzeme tercihi — karbon çelik, paslanmaz, bakır-nikel, titanyum
• Bağlantı ölçüleri ve konumu — mevcut tesisata uyum için

Gövde imalatı ve kaynaklı konstrüksiyon Sancaktepe’deki tesisimizde yapılır.

Kaynaklar

• Alfa Laval — GPHE vs shell-and-tube: alfalaval.com
• Tranter — Plate & frame vs shell & tube: tranter.com
• Heat exchanger cleaning & maintenance: kaskomakine.com