Plattenwärmetauscher für die Marine: Seewasserwärmetauscher für Schiffsdiesel und Gasmotoren

Die Themen im Überblick

Für den Betrieb von Schiffen unerlässlich: Wärmetauscher für Boote

Motoren und technische Anlagen jeder Größe erzeugen im laufenden Betrieb viel Wärme. Diese entsteht durch Reibung sowie Verbrennungsvorgänge und kann zu ernsten Schäden führen. Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher für die Marine helfen, das zu verhindern. Dazu übertragen sie thermische Energie zum Beispiel von Kühlflüssigkeiten an die Luft, das Seewasser oder andere Medien. Sie helfen, Wärme abzuführen und tragen somit maßgebend zur Funktion von Schiffsmotoren, Generatoren und anderen Marine-Anwendungen bei.

Verschiedene Wärmetauscher für Bootsmotoren und Marine-Anwendungen

Die Themen im Überblick

Abhängig vom Einsatzgebiet kommen dabei unterschiedliche Wärmeübertrager zum Einsatz. Erhältlich sind vor allem Rohrbündelwärmetauscher und Plattenwärmetauscher für die Marine. Beide ermöglichen die Wärmeübertragung, indem sie Medien mit stofflicher Trennung aneinander vorbeiführen. Erstere nutzen dazu ein System aus Rohren in einem Mantel – letztere setzen auf schlanke übereinander angeordnete Platten, die separierte Fließwege schaffen. Da Leistung und Effizienz der Apparate unter anderem von der Wärmeübertragerfläche abhängen, sind Plattenwärmetauscher für die Marine häufig im Vorteil. Denn diese haben bei kompakten Außenmaßen eine sehr große nutzbare Übertragerfläche.

Einsatz für Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher für die Marine

Wie einleitend beschrieben, sind Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher häufig Bestandteile einer Kühlanlage. Wo die Apparate genau zum Einsatz kommen, zeigt die folgende Übersicht:

• Antrieb: Um Schiffe in Bewegung zu versetzen, sind Schiffsdiesel- und Gasmotoren erforderlich, die genau wie Motoren in einem Auto viel Abwärme erzeugen. Eine Kühlflüssigkeit, die um die heißen Bauteile herum zirkuliert, nimmt die thermische Energie auf. Sie strömt anschließend durch einen Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher für die Marine, in dem Wärme auf ein anderes Medium (zum Beispiel Seewasser) übergeht.
• Generatoren: Wasserfahrzeuge haben keinen Zugang zu öffentlichen Stromnetzen und müssen die benötigte elektrische Energie selbst erzeugen. Möglich ist das mit Generatoren, die Bewegungsenergie der Motoren in Strom umwandeln. Wärmetauscher für Schiffe übertragen die vom Kühlkreislauf aufgenommene Wärme auf andere Medien (zum Beispiel Luft oder Wasser) und verhindern auf diese Weise die Überhitzung.
• Kraftstoff-Vorwärmung: Damit Schiffsdiesel effizient und zuverlässig laufen, ist eine optimale Verbrennung der Kraftstoffe unerlässlich. Diese setzt jedoch eine Mindesttemperatur voraus, die sich mit Platten- und Rohrbündelwärmetauschern für die Marine erreichen lässt. Teilweise kommen auch Mischsysteme zum Einsatz. Diese beaufschlagen Brennstoffe mit Wasser, um die SOx-Emissionen zu senken.
• Kühlsysteme: Gibt es Kühl- und Gefrieranlagen an Bord, kommen auch dafür Wärmeübertrager zum Einsatz. Die Bauteile sind dann Teil der Kälteanlage und ermöglichen es, Kältemittel zu verdampfen oder zu verflüssigen. Ersteres geschieht zum Beispiel mit Luft aus dem zu kühlenden Bereich. Die Verflüssigung, bei der sich das Kältemittel regeneriert, erfolgt zum Beispiel mit Kühl- oder Seewasser.
• Klimasystem: Auch außerhalb gekühlter Lagerräume für Lebensmittel und andere Waren ist Wärme oder Kälte nötig. Beides lässt sich bei Bedarf mit Klimaanlagen bzw. Heizsystemen erzeugen, die thermische Energie an einen Wärmeträger abgeben. Möglich ist das mit Rohrbündel- oder Plattenwärmetauschern für die Marine.
• Frischwassersystem: Auch Frischwasser ist auf hoher See nicht ohne Weiteres nutzbar. Sind die Lagerkapazitäten begrenzt, kommen daher Frischwassersysteme zum Einsatz. Diese nutzen Rohrbündel und Plattenwärmetauscher, um Seewasser mit Abwärme aus anderen Prozessen zu erhitzen und schrittweise abzukühlen. Das entstehende Kondensat ist weitestgehend salzfrei und als Trinkwasser nutzbar.
• Ölkühlung von Decksmaschinen: Auf Deck von Handels- und Arbeitsschiffen sowie auf Ölplattformen befinden sich häufige schwere Decksmaschinen wie Lastenkräne. Die Schmierung der beweglichen Teile erfolgt mit Öl, das wiederum mit Rohrbündel- oder Plattenwärmetauschern für die Marine gekühlt wird.

Die Übersicht zeigt: Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher für die Marine kommen nicht nur zum Kühlen von Schiffsdiesel- und Gasmotoren zum Einsatz. Sie sind Teil verschiedener Systeme und haben vielfältige Heiz- oder Kühlfunktionen an Bord von kleinen und großen Schiffen.

Verschiedene Arten der Wärmeübertrager für Boote und große Schiffe

Ob auf hoher See oder in einer Fabrikanlage: Sind Wärmeübertrager gefragt, kommen grundsätzlich die gleichen Geräte zum Einsatz. Weit verbreitet sind dabei Rohrbündelwärmetauscher und Plattenwärmetauscher. Für die Marine eignen sich letztere ganz besonders, da sie bei gleicher Leistung in der Regel kompakter sind.

Rohrbündelwärmetauscher: Robust bei hohen Druck- und Temperaturwerten

Rohrbündelwärmeübertrager (auch Rohrwärmetauscher oder Shell and Tube Geräte) bestehen aus zahlreichen, parallel verlaufenden Rohrleitungen in einem Mantelrohr. Im laufenden Betrieb strömen gasförmige oder flüssige Medien durch beide Bereiche und es kommt zur Wärmeübertragung vom wärmeren zum kühleren Medium. Geht es um den Aufbau, unterscheiden Hersteller konventionelle Rohrbündelwärmetauscher (wie hier beschrieben), Haarnadel-Wärmetauscher und Sicherheits-Wärmeübertrager. Erstere sind wie ein U gebogen, um Platz zu sparen und die temperaturbedingte Längenausdehnung zu reduzieren. Sicherheits-Rohrbündelwärmetauscher für Marine-Anwendungen bestehen hingegen aus Innenleitungen mit Hüllflächen. Diese schaffen einen Pufferraum, der auch bei Leckagen zuverlässig vor einer Durchmischung der eingesetzten Medien schützt.

Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Vor- und Nachteile der Apparate.

Vorteile	Nachteile
kostengünstig in der Anschaffung	höherer Wartungskaufwand (Kosten)
robust und widerstandsfähig	benötigen viel Platz
für Gase und Flüssigkeiten geeignet	teilweise hohe Kosten
auch bei Verunreinigungen funktionsfähig	aufwendige Reinigung
hohe Drücke und Temperaturen möglich
geringer Druckverlust primär und sekundär

Rohrbündelwärmetauscher für die Marine sind Teil der Klimaanlagen. Sie eignen sich außerdem zur Kraftstoff-Vorwärmung sowie zur Kühlung von Druckluft.

Plattenwärmetauscher für die Marine: Leistungsstark, effizient und kompakt

Plattenwärmetauscher für die Marine bestehen aus mehreren, übereinander angeordneten Platten. Durch Dichtungen und Vertiefungen entstehen dabei Hohlräume, in denen verschiedene Medien strömen. Das passiert wechselweise, sodass zwei Stoffströme nebeneinander verlaufen und Wärme vom einen auf den anderen übergehen kann. Geht es um die Konstruktion, unterscheiden Hersteller geschraubte, gelötete und geschweißte Plattenwärmetauscher für die Marine. Letztere sind vorgefertigt und in verschiedenen, meist kleineren Baugrößen erhältlich. Geschraubte Wärmeübertrager lassen sich hingegen individuell herstellen und verändern. Dazu sitzen die einzelnen Platten auf Gewindestangen, auf denen sie sich mit Verschraubungen fixieren und zur Wartung auseinandernehmen lassen.

Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Vor- und Nachteile der Apparate.

Vorteile	Nachteile
kompakte Bauweise	begrenzte Eintrittstemperatur der Medien
hohe Übertragerleistung	begrenzte Druckwerte der Medien
teilweise selbstreinigend	vergleichsweise hoher Druckverlust
geringer Wartungsaufwand (günstig)	oft höhere Anschaffungskosten
variabel anpassbar (geschraubt)
leicht zu reinigen (geschraubt)

Auch Plattenwärmetauscher für die Marine kommen in vielen Bereichen zum Einsatz. So zum Beispiel bei der Kühlung von Schiffsdiesel- und Gasmotoren oder bei der Kühlung von Generatoren.

Betriebsweise der Rohbündel- und Plattenwärmetauscher für die Marine

Sind die Wärmeübertrager über Flansche mit dem Primär- und dem Sekundärkreis verbunden, strömen die Arbeitsmedien unter stofflicher Trennung hindurch. Entscheidend für die Effizienz und die Temperaturen ist dabei, welchen Weg die Medien wählen. Sie können entweder parallel in gleicher Richtung, parallel in entgegengesetzte Richtung oder um etwa 90 Grad versetzt aneinander vorbeiströmen. Die folgende Übersicht zeigt, was das bedeutet:

• Gleichstrom-Wärmetauscher leiten Medien parallel zueinander in gleicher Richtung hindurch. Die Temperaturen beider Stoffströme gleichen sich dabei an. Sie verteilen sich gleichmäßig und besonders heiße oder kalte Zonen bleiben aus. Wichtig ist das zum Beispiel dann, wenn das Überschreiten von Temperaturgrenzwerten zu vermeiden ist.
• Gegenstrom-Wärmetauscher leiten Medien ebenfalls parallel, jedoch in entgegengesetzte Richtung hindurch. Das ermöglicht eine höhere Übertragerleistung und die Stoffströme tauschen ihre Temperatur im besten Falle nahezu vollständig aus. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher für die Marine sind kompakt und leistungsfähig.
• Kreuzstrom-Wärmetauscher leiten die Medien in etwa 90 Grad versetzten Kanälen aneinander vorbei. Sie stellen einen Kompromiss aus Gleich- sowie Gegenstromwärmetauschern dar und eignen sich, wenn sich die Temperaturen mehr als angleichen, aber nicht tauschen sollen.

Welche Technologie bei Rohrbündel- oder Plattenwärmetauschern für die Marine infrage kommt, hängt maßgeblich von den Anforderungen am Einsatzort ab. Entscheidend sind zum einen die Platzverhältnisse, zum anderen aber auch die Temperaturbedingungen. Sind Temperaturen auszutauschen, stellen Geräte mit Gegenstrom die bessere Wahl dar. Geht es darum, Temperaturen zweier Stoffströme anzugleichen, greifen Anwender eher zu Gleichstrom- oder Kreuzstrom-Wärmetauschern.

Wärmetauscher für Seewasser und salzige Meeresluft richtig auswählen

Plattenwärmetauscher für die Marine kommen auf hoher See zum Einsatz und müssen daher besondere Anforderungen erfüllen. Zur Beständigkeit gegen korrosives Salzwasser kommt dabei in der Regel auch die feuchte und salzwasserhaltige Luft. Um die Apparate dennoch lange mit konstanter Leistung betreiben zu können, sind einige Besonderheiten zu beachten. Die folgende Übersicht zeigt, welche das sind:

• Materialwahl: Nicht nur in der Industrieanlage, auch auf hoher See spielt die Materialwahl eine wichtige Rolle. Widerstandsfähige Stoffe halten den rauen und korrosiven Bedingungen stand. Infrage kommen zum Beispiel Bauteile aus Edelstahl.
• Opferanode: Um Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher für die Marine zuverlässig vor Korrosion zu schützen, sind zusätzliche Bauteile nötig. Ein Beispiel stellen Anoden oder Opferanoden dar. Dabei handelt es sich um unedleres Metall, das vor den zu schützenden Elementen korrodiert und sich buchstäblich aufopfert.
• Baugröße: Vor allem auf Booten und Schiffen spielen Faktoren wie Größe und Gewicht eine wichtige Rolle. Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher müssen zum Einsatzort kommen, dort ausreichend Platz finden (auch für Wartungsarbeiten) und dürfen die maximal zulässige Last des Schiffs nicht unnötig ausreizen.
• Leistung: Wichtig ist außerdem die Leistung, die den Anforderungen am Einsatzort entsprechen muss. Sie hängt von der Materialwahl, der Bauart und der Einbaulage ab und ist möglichst passgenau zu bestimmen. Zu beachten sind dabei auch Temperaturgrenzen und physikalische Eigenschaften der eingesetzten Medien.

Möchten Sie einen Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher für die Marine kaufen, empfehlen wir den Kontakt zu einem Fachanbieter. Dieser nimmt die Grunddaten für die Auslegung auf, bevor er den passenden Apparat konstruiert oder aus seinem Sortiment auswählt.

Wichtig auch auf hoher See: Regelmäßige Wartung der Wärmeübertrager

Regelmäßige Wartungs- und Reinigungsarbeiten sind auf hoher See genauso wichtig wie in jeder Industrieanlage. Denn sie sorgen für einen freien Durchfluss, eine konstant hohe Übertragerleistung und einen zuverlässigen Betrieb der Technik. Plattenwärmetauscher sind hier im Vorteil. Sie verstopfen bei groben Partikeln zwar schneller, gelten im Allgemeinen aber als selbstreinigend. Zudem lassen sich die einzelnen Platten geschraubter Wärmetauscher einfach abnehmen, spülen oder tauschen, falls ein Defekt vorliegt. Bei Rohrbündelwärmetauschern ist das aufwendiger. Genügt es nicht, Innen- sowie Außenrohre mit einem entsprechend hohen Druck zu spülen, ist das Rohrpaket hier aus dem Mantel zu ziehen. Das ist auch bei Leckagen erforderlich und setzt ausreichend freien Platz voraus.

Druckprüfung zeigt Leckagen am Wärmetauscher zuverlässig an

Sinkt die Leistung oder kommt es zum Kühlwasserverlust, liegt häufig eine Leckage vor. Dabei kommt es zur Durchmischung beider Medien und Reparaturen sind erforderlich. Sicherheits-Rohrbündelwärmetauscher verhindern das, da sie über einen Puffer und eine Leckageanzeige verfügen. Bei allen Anlagen lassen sich Probleme mit regelmäßig durchgeführten Druckprüfungen erkennen. Dabei schalten Monteure den Prozess ab und geben einen hohen Druck auf den Wärmetauscher. Fällt dieser sehr schnell, deutet das auf eine Undichtigkeit hin und Reparaturarbeiten am Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher für die Marine sind nötig.

FAQ: Häufige Fragen zu Marine-Rohrbündel- und Plattenwärmetauschern

Was zeichnet Wärmeübertrager für die Marine aus und welche gibt es?

Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher für die Marine sind konventionellen Apparaten in der Regel sehr ähnlich. Sie nutzen Rohr-in-Rohr-Systeme oder übereinander gestapelte Platten zur Wärmeübertragung und müssen auf Schiffen besondere Anforderungen erfüllen. Neben der Eignung für Salzwasser und salzhaltige, feuchte Luft, kommt es dabei vor allem auch auf die Baugröße und die Masse der Wärmeübertrager an.

Was unterscheidet Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher für die Marine?

Rohrbündel-Wärmeübertrager besitzen ein Rohrpaket, welches in einem Mantelrohr verläuft. Durch beide Systeme strömen Medien, die Wärme vom höheren zum niederen Temperaturniveau übertragen. Das funktioniert sehr zuverlässig mit flüssigen und/oder gasförmigen Medien, auch wenn Druck- und Temperaturwerte hoch sind. Plattenwärmetauscher bestehen hingegen aus einzelnen, parallel angeordneten Platten, die schlanke Kanäle bilden. Diese werden von den Medien durchströmt, um Wärme übertragen zu können. Plattenwärmetauscher für die Marine sind im Vergleich kompakter. Sie erreichen eine höhere Effizienz und lassen sich unkompliziert warten oder reinigen.

Wo kommen die Wärmeübertrager auf Booten und Schiffen zum Einsatz?

Zum Einsatz kommen die Apparate auf und unter Deck von Schiffen sowie bei verschiedenen Offshore-Anlagen. Beispiele sind Bohrinseln, Ölkühler schwerer Decksmaschinen, Frischwassersysteme, Klimaanlagen, Kühlanlagen, Motorkühler und Stromerzeuger. Indem Planer Medienströme geschickt kombinieren, lässt sich Abwärme aus einem Prozess als Nutzwärme in einem anderen einsetzen, was Energie, Last und Kosten spart.

Was ist bei der Auswahl von Marine-Wärmeübertragern zu beachten?

Wer einen Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher für die Marine kaufen möchte, sollte die besonderen Einsatzbedingungen berücksichtigen. Neben teils korrosiven Medien geht es dabei auch um feuchte und salzhaltige Luft. Die Platzverhältnisse sind knapp und auch die zulässige Last auf Booten oder Schiffen ist begrenzt. Neben Platz und Korrosionsschutz, der sich übrigens auch mit Anoden/Opferanoden unterstützen lässt, kommt es außerdem auch auf die passende Leistung der Anlagen an.

Warum kommt es auf die regelmäßige Wartung an und wie läuft diese ab?

Verschmutzungen reduzieren den Durchfluss und stören die Wärmeübertragung. Sie mindern außerdem die Leistung und sorgen für einen höheren Druckverlust. Letzteres führt wiederum zu einem höheren Stromverbrauch und zusammen mit den anderen Folgen dazu, dass Apparate und angeschlossene Anlagen nicht mehr richtig funktionieren. Eine regelmäßig durchgeführte Wartung hilft, das zu verhindern. Sie zeigt Probleme frühzeitig auf, erhält die Leistung und beugt Ausfällen vor.

Wie viel kann ein Marine-Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher kosten?

Wer einen Wärmetauscher für Boote und Schiffe kaufen möchte, hat heute eine große Auswahl. So stehen unterschiedliche Bauarten, Materialien sowie Größen zur Verfügung, um den eigenen Bedarf bestmöglich zu decken. Eine pauschale Preisauskunft ist dabei allerdings nicht möglich. Wie viel ein Platten- oder Rohrbündelwärmetauscher für die Marine kosten kann, zeigt dabei ein individuell kalkuliertes Angebot.