Leckage im Wärmeübertrager:
Wie schütze ich meine Anlage?
Was tun bei Schäden durch Korrosion, innere Spannungen oder fehlerhaften Einbau?
Abbildung 1: Rohrbündelwärmeübertrager
Wärmeübertrager: Millionenfach im Einsatz
Wärmeübertrager werden in der Industrie millionenfach eingesetzt und übernehmen wichtige Aufgaben in der Anlagentechnik, egal ob als Kondensator, Verdampfer oder lediglich zur Prozesskühlung. Um die Vielfalt an unterschiedlichen Aufgaben abzudecken, gibt es eine enorme Variantenvielfalt an Wärmeübertragern (Rohrbündel, Platten, Dünnschicht, etc.) in unterschiedlichsten Konfigurationen. Doch wie sichere ich meine Apparate gegenüber Leckagen in diesen Wärmeübertragern ab, die über die Jahre durch Korrosion, innere Spannungen oder fehlerhaften Einbau entstehen können?
Hierzu werden häufig Sicherheitsventile oder Berstscheiben eingesetzt, aber allein die Anzahl an unterschiedlichen Typen und Konfigurationen von Wärmeübertragern zeigt, bei der Auslegung gibt es kaum eine Standardlösung.
Sorgfalt und Sachverstand sind gefragt!
Zunächst ist der Leckagedurchmesser zu bestimmen. Dieser ist abhängig vom Werkstoff, der Fertigung sowie dem Einsatz im Prozess und kann zwischen wenigen Millimetern bis mehreren Zentimetern Durchmesser betragen. Die Wahl des Leckagedurchmessers ist mit großer Sorgfalt und Sachverstand zu treffen, da dies elementar für die Auslegung der Sicherheitseinrichtung ist.
Anschließend sind die Auswirkungen der Leckage auf der Seite mit geringerem Druckniveau sowie der Fluidzustand am Eintritt der Sicherheitseinrichtung zu ermitteln. Und dies ist nicht trivial wie das folgende Beispiel eines klassischen Rohrbündelwärmetauschers mit einem Gas auf der Hochdruckseite (Rohrseite) und Flüssigkeit auf der Niederdruckseite (Mantel) zu erkennen ist.
Im Beispiel: Rohrbündelwärmetauscher
Zunächst kann eine Druckwelle mit Schallgeschwindigkeit ausgehend von der Leckage durch den Wärmetauscher rasen und zu einem Druckstoß auf der Mantelseite führen. Ohne ausreichende Absicherung kann dies alleine zum Aufreißen der Mantelseite mit Stoffaustritt führen. Ist die Mantelseite adäquat abgesichert, erfährt die Sicherheitseinrichtung (Berstscheibe/Sicherheitsventil) nach dem Öffnen wohlmöglich multiple Strömungszustände, da zunächst Flüssigkeit verdrängt wird, die zweiphasig wird, bis zum Schluss das reine nachströmende Gas entlastet wird. Die Sicherheitseinrichtung muss für alle Strömungszustände ausreichend dimensioniert werden!
Beratung gesucht?
Allein dieses Beispiel eines einfachen Rohrbündelwärmetauschers zeigt die Komplexität bei der Absicherung von Wärmetauschern. Die Experten des CSE stehen Ihnen gern mit umfassender Beratung zur Seite. Sie profitieren dabei von unserer langjährigen Expertise und Forschung. Sprechen Sie uns an!
Ergänzende Dienstleistungen des CSE-Engineering:
- Risikoanalyse | HAZOP | Risikomanagement
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Kontakt
Carsten Schmidt, M.Sc.
Process Safety Engineer
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Bildquelle “Wärmeübertrager”: DMyshkin, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
