Wärmetauscher SYNOTHERM® zur internen Kühlung von Prozessbädern

Elektrolyte 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 Bad umgesetzt. Dieser Wärmeeintrag muss kontinuierlich und zuverlässig gekühlt werden. Zur Kühlung können Rohrschlangen und/oder externe Plattenwärmetauscher eingesetzt werden.

Bei den Wärmetauschern von Mazurczak stehen als metallische Werkstoffe 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 oder Vollkunststoff-Wärmetauscher wird eingesetzt, wenn die metallischen Werkstoffe nicht chemisch beständig sind.

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. Jeder Wärmetauscher ist ein Einzelstück. Auch bei schwierigsten Einbausituationen wird die optimale Einbauvariante durch variable Abmessungen, Werkstoffe und verschiedene Anschlussmöglichkeiten realisiert.

Der Aufwand für die Instandhaltung der SYNOTHERM® ist im Vergleich zu den anderen Wärmetauscher-Bauformen wesentlich geringer. 

Die ebene und glatte Oberfläche lässt sich einfach und schnell reinigen. Herabfallende Teile oder Sedimente können sich nicht auf dem Wärmetauscherkörper 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 zu einer schnellen Zusetzung und Verstopfung 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 vom Elektrolyten zugesetzt bzw. verstopft werden.

Zudem verfügen die Wärmetauscher über eine hohe Flächendichte. Hierdurch kann eine große Wärmetauscherfläche im Verhältnis zum benötigten Bauvolumen zur Verfügung gestellt werden. Die gesamte Bautiefe des Wärmetauschers beträgt nur 60 Millimeter (10 Millimeter Basisplatte + 50 Millimeter Abstandshalter zur Behälterwand).

Typische Anwendungen für Wärmetauscher zum Kühlen sind:

• Nickel-Elektrolyte
• Eloxalbäder
• Elektropolierbäder
• Chrom-Elektrolyte
• Saure Zink-Elektrolyte
• Alkalische Zink- bzw. Zink-Nickel-Elektrolyte
• Saure Zinkbäder
• Saure Kupfer-Elektrolyte

Die Firma Süss Oberflächentechnik GmbH beschichtet Kundenbauteile in ihren Eloxal- und Galvanikbetrieben. Das Verfahren „Schwarzchrom“ muss auf eine Temperatur von 19 °C gekühlt werden. 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‘ läuft bei sehr hohen Stromdichten ab, sodass eine hohe thermische Leistung im Bad 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 Firma Mazurczak aus Titanblech konnte der Einbauraum im Bad deutlich reduziert werden. Bei dem erfolgten Umbau der Anlage konnte deshalb das Badvolumen 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“, sagtJens Mohr, geschäftsführender Gesellschafter Süss Oberflächentechnik GmbH.