De platenwarmtewisselaar

Een vorm waarin een warmtewisselaar vaak voorkomt, is in de vorm van een platenwarmtewisselaar. Deze is op een of andere manier in zowat alle CV-installaties verwerkt. Hij is niet voor niets zo populair, want de platenwarmtewisselaar is heel erg efficiënt, wat vooral komt dankzij het grote contactoppervlak tussen de verschillende stoffen. Bovendien is hij erg gemakkelijk in onderhoud en toch nog relatief goedkoop.

Opbouw en werking platenwarmtewisselaar


Een platenwarmtewisselaar bestaat zoals de naam al doet vermoeden uit een serie dunne, geribbelde platen die aaneengeschakeld zijn. De platen worden tegen elkaar aangedrukt in een frame. De randen van de platen worden in kleine toepassingen aan elkaar geschakeld door ze aan elkaar te lassen, bij grotere toepassingen worden de randen aaneengeschakeld met pakkingen. Op die manier ontstaan parallelle kanalen tussen de verschillende platen. De platen worden dicht tegen elkaar geplaatst, zodat het grootste deel van het water ook effectief in contact komt met de platen. Op die manier krijgt de vloeistof immers effectief de kans om mee te doen aan de warmtewisseling. De ene vloeistof wordt door de even kanalen geleid, de andere vloeistof wordt op zijn beurt door de oneven kanalen geleid. Als er een temperatuurverschil is tussen die twee vloeistoffen, zal de warmte door de platen heen overgedragen worden van de warme naar de koudere vloeistof overgedragen. Dat kan omdat de vloeistof langs de platen stroomt, en daarbij zogezegd ‘in plakjes’ wordt gesneden. Die ‘plakjes’ die zijn zowel warm als koud. De warme en de koude ‘plakjes’ wisselen elkaar af, en daardoor krijgt het warme water de kans om zijn warmte af te geven aan de koude vloeistof.

Toepassingen platenwarmtewisselaar


De platenwarmtewisselaars worden in veel verschillende industrieën gebruikt, zoals bijvoorbeeld de chemische industrie, maar ook de scheepvaart en de voedingsmiddelenindustrie. Ze kunnen gebruikt worden om vloeistoffen te verwarmen, maar ook om ze af te koelen. Bovendien kan een platenwarmtewisselaar vloeistoffen verdampen, en kan hij ook dampen condenseren.

Geschiedenis platenwarmtewisselaar


De geschiedenis van de platenwarmtewisselaar gaat terug tot in 1923. Toen werd hij uitgevonden door Dokter Richard Seligman. Hij werd gebruikt in het Zweedse bedrijf Alfa Laval, dat opgericht werd door Gustaf de Laval in 1883. Hij gebruikte de platenwarmtewisselaar om melk te pasteuriseren. Hij gebruikte daarvoor eerst andere soorten warmtewisselaars, maar hij moest telkens constateren dat de melk aanbrandde doordat de wandtemperatuur te hoog was. Omdat bij een platenwarmtewisselaar de stroming van de vloeistof erg turbulent is, kan er een goede warmteoverdracht plaatsvinden en daarom hoeft de wandtemperatuur niet zo hoog te zijn.

Alfa Laval is nog steeds ’s werelds belangrijkste leverancier van platenwarmtewisselaars. Ze worden allemaal gekenmerkt door een compact ontwerp en een hoge thermische efficiëntie. Er zijn verschillende soorten platenwarmtewisselaars, zo zijn er die die voorzien zijn van pakkingen, de semi-gelaste of volledig gelaste, de gesoldeerde en de ‘fusion-bonded’ platenwarmtewisselaar. De platenwarmtewisselaars met pakkingen worden gebruikt voor een groot aantal verschillende toepassingen en zijn afgedicht met rubberen pakkingen. De gesoldeerde exemplaren werden ontwikkeld om hogere drukken en temperaturen aan te kunnen. De gelaste worden op hun beurt gebruikt om nog hogere drukken en temperaturen te kunnen weerstaan dan de gesoldeerde platenwarmtewisselaars.

In de loop der tijd heeft de platenwarmtewisselaar die normaalgezien altijd elastische pakkingen bevatte heel wat verschillende ontwikkelingen meegemaakt. Zo werden bij een variant bijvoorbeeld alle verpakkingen vervangen door een las. Op die manier kon de platenwarmtewisselaar hogere drukken en temperaturen aan, maar vormden ook chemisch agressieve media geen probleem meer. Negatief is dat een platenwarmtewisselaar zoals hiervoor beschreven niet zomaar opengemaakt kan worden voor reiniging. Toch heeft deze gelaste variant nog steeds dikke eindplaten, en daardoor ziet hij er niet bepaald anders uit dan de originele platenwarmtewisselaar.

Het Franse bedrijf Vicarb bracht een volledig gelaste plaatvormige warmtewisselaar op de markt onder de naam Compabloc. Bij deze soort platenwarmtewisselaar worden geribbelde, vierkante, op elkaar gestapelde plaatjes telkens om en om gelast zodat er op die manier kruiselingse kanalen ontstaan. De platen die hierbij gebruikt worden, kunnen uit bijna om het even welk denkbaar metaal gemaakt worden, op voorwaarde dat ze in een geribbeld patroon kunnen worden geperst. Deze soort platenwarmtewisselaar bleek erg geschikt als reboiler en als condensor (hiermee worden stoom of andere stoffen in de gasvormige fase gecondenseerd naar de vloeistoffase, bijvoorbeeld in elektriciteitscentrales, airconditioning of in koelkasten).

Een andere platenwarmtewisselaar kwam van de Finse fabrikant Vahterus. Die fabrikant bracht er een op de markt die in tegenstelling tot de gelaste variant wel geopend kan worden. In dat geval heeft de platenwarmtewisselaar een dekplaat die verwijderd kan worden, en op die manier kan het platenpakket op zijn beurt ook verwijderd worden, bijvoorbeeld om het schoon te maken.