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Wasser-Kühlsysteme

Schützen Sie Ihre Investition in einen Vakuumofen mit der richtigen Ausrüstung

Wasser ist einer der kostengünstigsten und am leichtesten verfügbaren Wärmeleiter auf der Erde und für den Schutz und den Betrieb Ihrer Wärmebehandlungsanlagen von entscheidender Bedeutung. Die Auswahl des richtigen Wasserkühlsystems, die Kenntnis der Verunreinigungen im Wasser und die richtige Wartung Ihres Wasserkühlsystems können kostspielige Schäden an Ihrem Vakuumofen verhindern.

Ipsen Vacuum Furnace with water system

Wasser und Systemmerkmale

Es gibt verschiedene Konfigurationen für externe Kühlsysteme. Solange das Wasser und das System die unten aufgeführten Spezifikationen für die Übertragung von Wärmeenergie erfüllen, sollte es wie vorgesehen funktionieren und Probleme mit der Funktionalität des Ofens und des Wassersystems verhindern.

Standard Wassereigenschaften

  1. Gesamthärte als CaCO3 <100 ppm
  2. Gelöste Feststoffe insgesamt <200ppm
  3. Leitfähigkeit - 300 Mikromhos pro Zentimeter
  4. pH-Wert - 7,0 bis 8,0
  5. Schwebende Feststoffe <10 ppm

*Die Wassereigenschaften sollten vor der Installation der Geräte getestet werden.

Merkmale des Systems

  1. Maximale Eintrittstemperatur - 85 °F (29 °C)
  2. Mindesteinlasstemperatur - über dem Taupunkt, um Kondensation zu vermeiden
  3. Durchfluss gemäß den Angaben in der Installationsanleitung des Geräts
  4. Druck zwischen 40 und 90 psi*
  5. Versorgungs- und Entleerungsrohre so verlegen, dass bei Nenndurchfluss ein Druckabfall von 30 psi über der Ausrüstung vorhanden ist.

*Systemabhängig

Welches externe Kühlsystem ist das richtige für Sie?

Bei der Auswahl des richtigen Wasserkühlungssystems sind einige Dinge zu beachten:

  • Wie hoch ist das Budget?
  • Wie groß müssen Tank und Wärmetauscher sein? Oder wie viel Wasser wird pro Quenchzyklus benötigt?
  • Muss das System so konzipiert sein, dass es je nach den verarbeiteten Materialien unterschiedliche Abschreckzyklen verarbeiten kann?
  • Muss das System für mehrere Öfen ausgelegt sein?
  • Haben Sie Ihren derzeitigen und künftigen Bedarf an Wasserressourcen ermittelt?
  • Wie lauten die lokalen Umweltgesetze?
  • Welche Möglichkeiten der Wasserversorgung gibt es vor Ort?
  • Verfügt Ihre Einrichtung bereits über ein Wasserkühlsystem?

Wasser-Kühlsystem-Konfigurationen

Wasserkühlsysteme können entweder ein offener oder ein geschlossener Kreislauf sein. In einem offenen System ist das Kühlwasser über Sichtabflüsse oder einen Kühlturm der Luft ausgesetzt, während es in einem geschlossenen System keinen Kontakt zur Umwelt gibt. Die Kombination aus offenem und geschlossenem System wird in Wärmebehandlungsanlagen am häufigsten eingesetzt, da sie effizient konzipiert ist und die Kosten für die Wasseraufbereitung senkt. Im Folgenden werden die vier wichtigsten Arten von Wasserkühlsystemen mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen vorgestellt. Für welches Sie sich entscheiden, hängt von den Anforderungen Ihres Unternehmens und dem Standort Ihrer Anlage ab.

Einmal durch das System

Bei einem Einmaldurchlaufsystem wird das Wasser einmal durch die Vakuumofenanlage geleitet und dann entsorgt oder in anderen Prozessen wiederverwendet. Dieses System ist mit dem geringsten Kapitalaufwand verbunden, erfordert aber den Zugang zu einer großen Menge sauberen Stadt- oder Brunnenwassers. Dies kann kostspielig sein, verursacht mehr Abfall und kann zu Umweltproblemen führen. Das Wasser in diesem System wird in der Regel nicht gegen die Wasserhärte behandelt, was im Laufe der Zeit zu Ablagerungen und einem erhöhten Bedarf an chemischen Spülungen und Entkalkungen führen kann.

Offenes Kreislaufsystem

Das offene Kreislaufsystem pumpt Wasser kontinuierlich durch einen offenen Kühlturm oder Sumpfbehälter. Durch die Verdampfung der latenten Wärme wird eine große Menge an Wärme abgeführt. Das einzige Wasser, das bei diesem Prozess verloren geht, ist das verdampfte Wasser. Dadurch ist dieses System weniger kostspielig als ein einmaliges Durchlaufsystem. Da das Wasser jedoch verdampft, neigen Verunreinigungen dazu, sich in der Wasserlösung zu konzentrieren, und es können Verunreinigungen aus der Luft aufgenommen werden. Die Konzentration der Verunreinigungen lässt sich durch die richtige Regulierung der Wassermenge, die aus dem System abgelassen wird, und durch die Suche nach einem Gleichgewicht, das innerhalb der Betriebsspezifikationen funktioniert, kontrollieren. Dieses System muss häufig überwacht werden, da die Umgebungsbedingungen die Menge der Verunreinigungen im Wasser im Laufe der Zeit verändern können.

Geschlossenes Kreislaufsystem

Geschlossene Kreislaufsysteme mit Wasser-Luft- oder Wasser-Wasser-Wärmetauschern verbrauchen sehr wenig Wasser und haben minimale Behandlungskosten. Diese Systeme sind auf kühlere Klimazonen beschränkt, da die Temperatur der Umgebungsluft niedrig genug sein muss, um das Wasser im System zu kühlen. Bei dieser Art von System ist der Wasseraustritt sehr gering, aber je nach Qualität des verwendeten Wassers kann es dennoch zu Kesselstein- und Korrosionsproblemen kommen. Die Verwendung von destilliertem Wasser oder Umkehrosmosewasser (RO) kann zur Verringerung von Kesselstein und Korrosion von Vorteil sein. Wenn dem Umlaufwasser Frostschutzmittel oder Korrosionsinhibitoren zugesetzt werden müssen, werden Ethylenglykol und Inhibitoren mit geringer Leitfähigkeit empfohlen (je nach Standort).

Closed Loop Recirculating Water System Diagram

Offenes/geschlossenes Kreislaufsystem

Das System mit offenem/geschlossenem Kreislauf ist die häufigste Art von Wasserkühlung in Anlagen mit Vakuumöfen. Dieses System kombiniert ein offenes System mit einem Kühlturm, Sprühteich, Verdunstungskondensator oder Sumpf und ein geschlossenes System für den Ofen. Das geschlossene System verwendet einen Wärmetauscher, um die vom Ofen erzeugte Wärme an das offene System zu übertragen. Das effiziente Design ermöglicht die Zugabe und Aufbereitung von Wasser, ohne dass das Wasser-Ethylenglykol-Gemisch im geschlossenen Kreislauf beeinträchtigt wird. Da weniger Wasser benötigt wird, sind die Behandlungskosten niedriger und die Wartung einfacher. Kesselstein und Korrosion können jedoch weiterhin ein Problem darstellen, wenn das im geschlossenen System verwendete Wasser Verunreinigungen aufweist.

Open Loop Recirculating Water System Diagram

Vor der Auswahl eines Systems empfiehlt Ipsen, Ihren Betriebsingenieur oder Wasseraufbereitungsexperten zu möglichen Wasserquellen und Analyseinformationen zu befragen; so wird sichergestellt, dass die richtige Ausrüstung ausgewählt und ein effektives Wasseraufbereitungsprogramm eingerichtet wird.

Wasserverunreinigungen und Wasserkühlungssysteme

Als universelles Lösungsmittel enthält Wasser viele Verunreinigungen, darunter Gase und organische oder anorganische Feststoffe. Diese Verunreinigungen können Ihr Wassersystem beschädigen, wenn keine angemessenen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

  1. Härte: Das Wasser löst Magnesium- und Kalziumsalze im Boden auf, wodurch hartes Wasser entsteht. Wenn hartes Wasser durch das Wassersystem fließt, kann es diese Salze ablagern und zu Ablagerungen führen. Eine hohe Konzentration dieser Salze kann auch die Leitfähigkeit des Wassers erhöhen.
  2. Schwebende Feststoffe: Feststoffe (z. B. Sand) sind nicht wirklich im Wasser gelöst. Aufgrund der turbulenten Bewegung des Wassers können die Feststoffe suspendiert werden und sich dann im Wassersystem ablagern. Dies kann zu Verstopfungen führen und die Wärmeübertragung verringern. Schwebende Feststoffe können durch Filtration entfernt werden.
  3. Säuregehalt: Wasser kann eine große Menge an freier Mineralsäure enthalten. Diese Säure korrodiert mit der Zeit die Teile des Wassersystems. Eine Behandlung mit einem alkalischen Mittel kann erforderlich sein.
  4. Alkalinität: Die Alkalinität ist die Fähigkeit des Wassers, Änderungen des pH-Werts zu widerstehen, indem es Säure neutralisiert. Wenn das Wasser eine hohe Alkalinität aufweist, kann es zur Bildung von Kesselstein führen. Eine Behandlung mit einer Säure kann erforderlich sein.
  5. Schleim und Algen: Schleim und Algen können sich in offenen Systemen bilden. Schleim und Algen sind kleine biologische Materialien (Algen, Pilze und Bakterien), die sich auf Oberflächen bilden, die häufig mit Wasser in Berührung kommen. Durch das Wachstum von Organismen in Rohrleitungen entstehen Zellen mit unterschiedlicher Sauerstoffkonzentration, die zu schwerem Lochfraß auf Metalloberflächen führen können. In der Regel wird eine chemische Behandlung mit Chlor empfohlen.
  6. Gelöster Sauerstoff: Sauerstoff ist in der Regel die Hauptursache für schwere Korrosion. Alles Wasser, das mit der Atmosphäre in Berührung gekommen ist, enthält gelösten Sauerstoff. Geschlossene Systeme begrenzen die Menge an Luft, der das Wasser ausgesetzt ist, aber offene Systeme können Probleme mit zu viel Sauerstoff haben. Die direkte Entlüftung kann mechanisch oder durch Zugabe von Chemikalien wie Natriumsulfat erfolgen. Im Allgemeinen ist die Zugabe von Korrosionsinhibitoren die wirtschaftlichste Lösung.
  7. Korrosion: Korrosion wird durch die Übertragung von Elektronen vom Kühlwasser auf Metallteile verursacht, was zu Lochfraß und Oxidation führt. Gelöste Gase wie Sauerstoff oder Kohlendioxid können diesen Prozess beschleunigen. In der Regel werden Korrosionsschutzmittel empfohlen, wobei Chromatsalze am häufigsten verwendet werden.

Wartungstipps für Ihr Wasser-Kühlsystem

  1. Achten Sie auf Flecken an der Außenseite der Kammer. Dies könnte auf eine frühere Behandlung mit hartem Wasser hindeuten, die möglicherweise erneut erforderlich ist.
  2. Überwachen Sie wöchentlich die Wasserein- und -austrittstemperatur, um sicherzustellen, dass das Wasserkühlsystem innerhalb der vorgegebenen Temperaturen liegt.
  3. Überprüfen Sie wöchentlich jeden Kühlmittelweg.
  4. Führen Sie zweimal im Jahr eine komplette Systemspülung durch.
  5. Suchen Sie nach weiteren Rostflecken, da dies auf ein langsames Leck im Wassermantel hinweisen kann.
  6. Prüfen Sie, ob das Gefäß des Vakuumofens zu heiß ist. Die meisten Vakuumöfen sollten mit einer Temperatur von 140 Grad oder weniger an der Außenwand arbeiten. Alles, was über 140 Grad liegt, deutet auf ein Problem mit dem Wasserfluss hin.
  7. Wenn Sie feststellen, dass das Kühlwasser beim Austritt aus dem System zurückgegangen ist, kann dies auf Rost- und Kesselsteinablagerungen zurückzuführen sein. Mit einer chemischen Spülung können Sie die Ablagerungen entfernen.
  8. Wenn Ihr Wärmetauscher im Freien installiert ist, ist es wichtig, dass Ihr Wassersystem winterfest machen. Sie können eine Konzentration von Ethylen-/Propylenglykol zum Schutz vor Frosttemperaturen hinzufügen.
Vacuum furnace water pipe with buildup
Ablagerungen in Ihrem Wassersystem können kostspielige Schäden an Ihrem Vakuumofen verursachen.

    Weitere hilfreiche Tipps zur vorbeugenden Wartung von Vakuumöfen, Laden Sie hier unsere Checklisten herunter.

    Wenn Sie Probleme mit Ihrem Wasserkühlsystem haben oder eine Beratung für einen neuen Ofen benötigen, wenden Sie sich bitte an wenden Sie sich an unser Team bei Ipsen. Wir können Ihnen bei allen Fragen rund um Vakuumöfen helfen.

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