Eşanjör Nedir?

Eşanjör veya ısı değiştiricileri, bu ısı cihazları herhangi bir fiziksel temas olmaksızın aralarında sıcaklık farkı olan – sıvı veya gaz – iki akışkan arasında (birbirine karışmadan) birinden diğerine ısı transferini sağlayan devre elemanıdır. Bir akışkandan diğer akışkana ısıyı transfer etmek için kullanılırlar. Sıcak ve soğuk akışkan olarak adlandırılan akışkanlar arasında ısı transferi doğrudan veya dolaylı olarak sağlanabilir.

Isı eşanjörleri, termik santraller, nükleer santraller, kimyasal işlemler, atık ısının geri kazanımı soğutma kuleleri ve ısıtma gibi birçok yerde kullanılır. Isı eşanjörlerinde ısı transferi, kondüksiyon (iletim) ve konveksiyonla (taşınım) olur. Bazı yerlerde ışınım (radyasyon) da etkili olmaktadır. Kanatçık uygulamaları da ısı eşanjörlerinde önemlidir.

Eşanjör Ne İşe Yarar? Eşanjörde akışkanların birbirine temas etmemesi gereken durumda akışkanlar katı bir duvarla ayrılırlar. Eşanjörlerde, akışkanlar birbirlerinden bir ısı transfer yüzeyi ile ayrılırlar ve akışkanlar birbirlerine kesinlikle karışmaz. Akışkanların direkt olarak temas ettiği tipler de vardır.

Eşanjörlerin Kullanım Alanları

Eşanjörlerin kullanım alanları geniştir. Isı eşanjörleri yaygın olarak;

• Kimya ve proses endüstrisi,
•  Demir çelik endüstrisi,
•  HVAC uygulamaları (ısı geri kazanımı)
•  Otomotiv endüstrisi,
•  Gıda endüstrisi,
•  Petrokimya endüstrisi,
•  Metal imalat endüstrisi,
•  Tekstil sektörü uygulamaları,
•  Kağıt üretimi,
•  İlaç endüstrisi,
•  Enerji santralleri uygulamaları,
•  Denizcilik sektörü uygulamaları,
• Gemi inşaatı,
• Bina ısıtma soğutma,
• İklimlendirme (klima santralleri),
• Soğutma,
• Güç üretimi,
• Atık su uygulamalarında.

Endüstriyel sektörlerde kullanılmaktadır. Hava ısıtıcıları, yağ soğutucuları, araba radyatörleri, split klima serpantinleri, kombilerdeki kullanma suyu ısıtıcıları sıcak su eşanjörü ve kombi eşanjörü olarak günlük hayatımızda da yerlerini almaktadırlar. Kombi eşanjörü, kombi içinde  yanma ile elde edilen ısının, tesisat suyu ve kullanım suyuna iletilerek ısıtılması için kullanılan elemandır.

Otomobil radyatöründe, sıcak radyatörün bir yüzeyine temas eden motor soğutma suyu, diğer yüzeyine temas ederek geçen havayla ile soğutulur.

Eşanjör Çalışma Prensibi

Plakalı eşanjörler, aralarında sıcaklık farkı bulunan iki farklı akışkan arasında ısı transferi yapma prensibine göre çalışırlar. Isıtacak akışkan ve ısınacak akışkan plakalar ile tamamen birbirinden ayrılmıştır.

Standart plakalı eşanjörlerde toplam olarak dört adet giriş – çıkış portu (veri kanalı) bulunur. Bu portlardan ikisi ısıtıcı akışkanın, diğer ikisi de ısınacak akışkanın giriş ve çıkışlarıdır. Özel üretimle birden fazla ısıtıcı veya ısınacak akışkan bulunan ısı değiştiricileri de üretilebilmektedir.

Eşanjör Tipleri

Eşanjör çeşitleri üçe ayrılır;

• Boru tipi eşanjör
• Plakalı ısı eşanjörü (Sökülebilir tip, Kaynaklı tip, Yarı kaynaklı tip, Lehimli tip)
• Özel uygulama eşanjörleri (Platecoil Eşanjörler, Econocoil Eşanjörler, Spiral Eşanjörler)

Eşanşör çeşitleri arasında olan plakalı eşanjör, borulu eşanjöre göre daha çok tercih edilir. Eşanjör firmaları tarafından farklı tipte imalatı yapılan eşanjör fiyatları değişkendir. Ayrıca plakalı eşanjör fiyatları projeye göre de belirlenebilmektedir. Eşanjör imalatı, verilen proses bilgilerine ve akışkan özelliklerine göre eşanjör seçimi yapılmaktadır.

Plakalı Eşanjörün Tercih Edilmesinin Sebepleri Nelerdir?

• Plakalı eşanjör kolay temizlenirler,
• Verimlilikleri yüksektir,
• Kapasiteleri artırılabilir,
• Plakalı eşanjör de ısı kaybı yoktur,
• Onarım ve bakımı kolaydır,
• Akışkanların birbirine karışması mümkün değildir,
• İzolasyon gerekmez
• Onarım ve bakım maliyeti düşüktür,
• Kompakt tasarımı sayesinde düşük ağırlık ve küçük montaj hacmi vardır.

Endüstriyel Tip Eşanjörlerin Sınıflandırılması

• Konstrüksiyona göre eşanjör çeşitleri
• Isı transfer prosesine göre eşanjör çeşitleri
• Yüzey yoğunluğuna göre eşanjör çeşitleri
• Geçiş çeşitliliğine göre eşanjör çeşitleri
• Akışkan sayısına göre eşanjör çeşitleri
• Isı transfer düzeneğine göre eşanjör çeşitleri

1 – Konstrüksiyona Göre Eşanjör Sınıflandırılması

Boru Tipi Eşanjör (Borulu ısı değiştiriciler)

• Çift borulu eşanjör(double pipe)
• Gövde borulu eşanşör

Gövde Borulu Eşanjör

1. Plaka tipi yönlendirici eşanjör
2. Rod tipi yönlendiricili eşanjör

• Burgulu borulu eşanjör

Plakalı Eşanjörler (Plakalı ısı değiştirici)

• Contalı plakalı eşanjör
• Kaynaklı plakalı eşanjör
• Spiral eşanjör
• Lamel tipi eşanjör

Genişletilmiş Yüzeye Sahip Eşanjör

• Finli borulu eşanjör
• Finli plakalı eşanjör

Regenaratörler

• Sabit matris eşanjör
• Döner tip eşanjör(Rotary).

2 – Isı Transfer Prosesine Göre Eşanjör Sınıflandırılması

• Doğrudan Temas Halindeki Eşanjör Tipleri
• Dolaylı Temas Halindeki Eşanjör Tipleri

Dolaylı Temas Halindeki Eşanjör Tipleri

1. Doğrudan Isı Transferi
2. Depolama ile Isı Transferi

3 – Yüzey Yoğunluğuna Göre Eşanjör Sınıflandırılması

• Kompakt eşanjörler (yüzey alanı yoğunluğu >=700 m²/m³ )
• Kompakt olmayan eşanjörler (yüzey alanı yoğunluğu <=700 m²/m³ )

4 – Geçiş Çeşitliliğine Göre Eşanjör Sınıflandırılması

Tek Geçişli Eşanjör

• Paralel akışlı eşanjör
• Ters akışlı eşanjör
• Kesişen akışlı eşanjör (crossflow)

Çok Geçişli Eşanjör

• Genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör

1. Kesişen ters akışlı eşanjör
2. Kesişen paralel akışlı eşanjör

• Paralel ters akışlı genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör.(gövde ve boru karışık dizayn)
• Ayrılan akışlı genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör
• Bölünen akışlı genişletilmiş yüzeye sahip eşanjör

5 – Akışkan Sayısına Göre Eşanjör Sınıflandırılması

• İki akışkanlı eşanjör
• Üç akışkanlı eşanjör
• Üçten fazla sayıda akışkanlı eşanjör

6 – Isı transfer Düzeneğine Eşanjör sınıflandırması

• Her iki tarafta da tek fazlı konveksiyonlu eşanjör
• Bir tarafta tek fazlı diğer tarafta iki fazlı konveksiyonlu eşanjör
• Her iki tarafta da iki fazlı konveksiyonlu eşanjör
• Radiyative ısı transferi ile kombine konveksiyonlu eşanjör

Eşanjör Hesabı

Eşanjör hesabı yapılırken, her firma kendi ARGE bölümlerinin geliştirdiği bir programı kullanır. Eşanjörler bu program sonucunda boyutlandırılır. Farklı markalarda aynı ısıl değerlerde ve kapasitedeki eşanjörlerde, ısı transfer m²’ leri arasındaki fark % 3-5 arasında olmalıdır. Eğer bu fark çok yüksek ise bunun neden kaynaklandığı iyice araştırılmalıdır. Eşanjörün maksimum çalışma basıncına uygun, mukavemet hesaplamaları yapılarak en uygun gövde kalınlığı hesap edilir.

Eşanjör Bakımı

Eşanjör bakımı yapılırken, eşanjörün gövde ve tüp demeti farklı malzemelerden imal edilmiş olabilir. Bundan dolayı sıcaklığa karşı farklı tepki verebilir. Bir ısınma hâlinde iki malzemenin genişleme ve uzama hızları farklı farklı olabilir. Bu yüzden ani bir sıcaklık değişimi etkisi ile bağlantılarda büyük zorlanmalar ve kopmalar ile karşılaşılabilir. Sıcak bir eşanjöre soğuk akışkan asla aniden verilmemelidir. Aynı şekilde soğuk bir eşanjöre sıcak akışkan yavaş yavaş sevk edilmelidir. Devreden çıkarma ve devreye alma sırasında sıcaklık değişikliklerinin çok yavaş olması gerekir.

Eşanjörü devreye alma sırasında önce soğutma suyu açılır. Daha sonra sıcak akışkan devresi yavaş yavaş açılarak çalışma sıcaklığına ulaşılır. Devreden çıkarma sırasında ise önce sıcak akışkan kesilir. Bu şekilde eşanjör zamanla soğur. Daha sonra soğutma suyu devresi kapatılır. Eşanjör sıvı ile dolu iken vanalar kesinlikle kapatılmamalıdır. Isınan sıvıda meydana gelecek genişleme eşanjörün patlayıp hasar görmesine neden olabilir. Vanalar kapatılmadan önce eşanjör boşaltılır. Dış sıcaklık çok düşükse eşanjörün tüplerinde kalan su donabilir. Donan su genişler ve tüpleri patlatır. Bu nedenle hava sıcaklığı sıfırın altında ise çalışmayan eşanjördeki suyun boşaltılması gerekir.

Bazı eşanjörlerde devreden çıkarmadan sonra kalan hidrokarbonların buhar veya bir inert gaz püskürtülerek eşanjör temiziği yapılmalıdır. Çünkü eşanjör içindeki patlayıcı, yanıcı karışım bir tehlike kaynağı olabilir.