Matthias Deuner zeigt die Vorzüge der Wärmetauschertechnologie der Mazurczak GmbH, wie sie beispielsweise im Bereich der chemischen Fertigung oder der nasschemischen Oberflächenbehandlung sinnvoll genutzt werden kann und stellt Einsatzfälle vor
Elektrolyte für die galvanische Metallabscheidung benötigen eine bestimme Arbeitstemperatur, die im Dauerbetrieb durch das Entstehen von Joule‘scher Wärme, Wärmeeintrag durch die Umgebungstemperatur oder exothermen Reaktionen überschritten werden kann. Bei Beschichtungsprozessen mit hohen Stromdichten wird eine hohe thermische Leistung als Joule’sche Wärme im Elektrolyten umgesetzt. Dieser Wärmeeintrag muss kontinuierlich und zuverlässig entnommen, der Elektrolyt also gekühlt werden. Zur Kühlung können Rohrschlangen und/oder externe Plattenwärmetauscher eingesetzt werden.
Die Mazurczak GmbH bietet platzsparende und energieeffiziente Wärmetauscher zur Kühlung von Prozesselektrolyten in der Galvanik an. Als metallische Werkstoffe stehen vier verschiedene Edelstähle (1.4301, 1.4404, 1.4571 und 1.4539) sowie Titan 3.7035/grade 2 zur Verfügung. Die Ausführung mit einem metallischen Grundkörper und einer Fluorpolymerbeschichtung wird eingesetzt, wenn die metallischen Werkstoffe nicht über eine ausreichende chemische Beständigkeit verfügen.
Abb. 1: Wärmetauscher SYNOTHERM®
Abb. 2: Komponenten, Aufbau und Platzbedarf eines Wärmetauschers
Berechnung des Kühlbedarfs – Anpassung an verfügbaren Platz
Zur effizienten Berechnung der benötigten Kühlleistung wird eine computergestützte Kühlbedarfsberechnung eingesetzt. Mit einer selbst entwickelten Wärmetauscher-Software wird der Wärmetauscher SYNOTHERM® entsprechend ausgelegt und an den verfügbaren Platz im Behälter angepasst. Daraus resultiert eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung der Wärmetauscher, weshalb jedes Gerät im Prinzip ein Einzelstück ist. Auch bei schwierigsten Einbausituationen wird die optimale Einbauvariante durch variable Abmessungen, Werkstoffe und verschiedene Anschlussmöglichkeiten realisiert.
Vergleich von Bauformen für Wärmetauscher
Der Aufwand für die Instandhaltung der SYNOTHERM® ist im Vergleich zu anderen Bauformen an Wärmetauschern wesentlich geringer. Die ebene und glatte Oberfläche lässt sich einfach und schnell reinigen. Herabfallende Teile oder Sedimente können sich nicht auf dem Tauscherkörper ablagern oder sich in diesem verfangen.
Geschraubte oder gelötete externe Wärmetauscher haben zwei Kreisläufe. Das bedeutet, dass der Elektrolyt und das Kühlmedium durch den Wärmetauscher strömen. Der Elektrolyt kann unter ungünstigen Bedingungen zu einem schnellen Zusetzen und Verstopfen des Wärmetauschers führen. Die externen Wärmetauscher müssen demontiert, gereinigt und wieder montiert werden. Die Wärmetauscher SYNOTHERM® werden nur vom Kühlmedium durchströmt und können deshalb nicht zugesetzt beziehungsweise verstopft werden.
Abb. 3: Isometrische Ansicht eines Wärmetauschers im Behälter mit Temperaturfühler und Niveaustabsonde
Abb. 4: Draufsicht auf einen Behälter mit Wärmetauscher
Große Wärmetauscherfläche bei geringem Bauvolumen
Wärmetauscher von Mazurczak verfügen über eine hohe Flächendichte. Hierdurch kann eine große Tauscherfläche im Verhältnis zum benötigten Bauvolumen zur Verfügung gestellt werden. Die gesamte Bautiefe des Wärmetauschers beträgt nur 60 mm (10 mm Basisplatte + 50 mm Abstandshalter zur Behälterwand). Typische Anwendungen im Bereich der Galvanotechnik für metallische Wärmetauscher zum Kühlen sind:
- Nickelelektrolyte
- Eloxalsysteme
- Elektropolierlösungen
- Chromelektrolyte
- Saure Zinkelektrolyte
- Alkalische Zink- beziehungsweise Zink-Nickel-Elektrolyte
- Saure Zinkelektrolyte
- Saure Kupferelektrolyte
Erfolgreicher Einsatz zur Kühlung eines Schwarzchromelektrolyten
Die Süss Oberflächentechnik GmbH beschichtet Kundenbauteile in ihren Eloxal- und Galvanikbetrieben. Das VerfahrenSchwarzchrom muss auf eine Temperatur von 19 °C gekühlt werden. Im Jahr 2019 wurde ein Wärmetauscher aus Titan 3.7035/grade 2 ausgelegt und ausgeliefert. Als Wärmetauschermedium wird Wasser mit einer Vorlauftemperatur von 10 °C eingesetzt.
Wie das folgende Feedback des Kunden zeigt, erfüllt der SYNOTHERM® alle Anforderungen zur vollsten Zufriedenheit:
Der Beschichtungsprozess Schwarzchrom wird bei sehr hohen Stromdichten betrieben, sodass eine hohe thermische Leistung im Elektrolyten umgesetzt wird. Diese Wärme muss zuverlässig abgeführt werden. Hierzu wurden früher Wärmetauscher aus PVDF eingesetzt, die jedoch aufgrund ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit und hohen Wandstärken sehr groß ausfallen mussten.
Mit der Entscheidung für einen Plattenwärmetauscher der Mazurczak GmbH aus Titanblech konnte der Einbauraum in der Abscheideposition sehr deutlich reduziert werden. Bei dem erfolgten Umbau der Anlage konnte deshalb das Elektrolytvolumen um 25 Prozent verringert werden. Damit einher ging auch eine Reduzierung des für die behördliche Genehmigung im Rahmen der Störfallverordnung relevanten Wirkbadvolumens.
Wir stellen fest, dass die Kühlleistung bei deutlich verringertem Bauraum völlig ausreichend ist. Der Wärmetauscher ist seit drei Jahren störungsfrei in Betrieb, wie Jens Mohr, geschäftsführender Gesellschafter der Süss Oberflächentechnik GmbH, betont.
- www.mazurczak.de
