Dipl.-Ing. Harald Seinsche
Die hohe Korrosionsbeständigkeit und die guten Wärmeübertragungswerte machen Graphit zu einem idealen Werkstoff für die Herstellung von Wärmeaustauschern. Eine Vakuum-Imprägnierung mit Kunstharz verleiht dem porösen und durchlässigen Ausgangsmaterial – Graphit hat ein Freivolumen von ca. 20 – die erforderliche Dichtheit und erhöht die Festigkeit um den Faktor zwei bis drei. Bei der Standard-Imprägnierung mit Phenolharz beträgt die maximale Einsatztemperatur 180 °C.
Die mechanische Bearbeitung des Graphits erfolgt grundsätzlich nach der ausgehärteten Imprägnierung. So wird sichergestellt, dass keine Harzrückstände auf den produktberührten Oberflächen verbleiben. Für besonders korrosive Medien wird eine PTFE-Imprägnierung angeboten. Die maximale Betriebstemperatur erhöht sich damit auf 230 °C. Der Betriebsdruck kann standardmäßig bis 10 bar betragen. In Sonderform dürfen die Apparate bis 21 bar betrieben werden. Unter den verschiedenen Bauformen bietet der kubische Graphitwärmeaustauscher pro Quadratmeter Stellfläche die größte Wärmeübertragungsfläche aller Bauarten. So wird bei der Serie K mit einem Bauvolumen von nur 0,8 m³ eine Wärmeaustauschfläche von 28 m³ erreicht. Die Serie BQ wird produktseitig mit Glasanschlüssen oder emaillierten Anschlüssen geliefert und macht diese Vorteile für Pharma- und Lebensmittelanwendungen zugänglich.
Der massive Graphitblock ist aus einem Stück hergestellt und kreuzweise mit Bohrungen versehen, durch die die beiden Medien im Gegenstrom fließen. Umschlossen wird der Block mit äußeren Stahldeckeln, die mehrere Kammern enthalten und somit Mehrfach-Durchgänge erlauben.
Bis zu 40 Durchgänge können auf einer Betriebsseite vorgesehen werden. Durch diese Vielzahl von Umlenkungen und die kurzen Strömungswege wird eine hohe Turbulenz erzielt, die wiederum zu einer großen Strömungsgeschwindigkeit führt. Die Gefahr von Ablagerungen und Verstopfungen verringert sich damit deutlich. Es gibt keine Dichtungen innerhalb des Systems. Wichtig für den Hygienestandard ist auch, dass sich der Apparat komplett entleeren lässt. Nach Abnehmen der Anschlussdeckel ist der Graphitblock rundum frei zugänglich für eventuelle Reinigungszyklen.
Bei der Kondensation verschiedener Medien oder beim Kühlen von Gas wird aufgrund der unterschiedlich spezifischen Wärmekapazitäten (gemessen in KJ/kg K) bei Gas und Flüssigkeiten auf der Produktseite eine größere Wärmeaustauschfläche benötigt. Die Lösung ist eine Double-Drilling-Design-Ausführung. Das heißt, auf der Produktseite werden zwei eng nebeneinander liegende Bohrungen durch den aus einem Stück bestehenden Graphitblock gebohrt. Aufgrund dieses fertigungstechnisch komplizierten Verfahrens verdoppelt sich die Wärmeaustauschfläche bei gleich bleibendem Bauvolumen des Apparates.
