Klasyczne konstrukcje płasz­czy grzewczych i wymienni­ków wykonanych ze stali nie­rdzewnej, potocznie zwanej kwasoodporną, są już dopra­cowane i raczej nie pozwalają na radykalne poprawienie parametrów wymiany ciepła. Ze względu na specyfikę branży muszą to być konstrukcje wyko­nane z konkretnych materiałów zapewniających odpowiednie bezpieczeństwo produktu oraz wytrzymałość konstrukcji. Nie bez znaczenia jest również fakt, iż stal kwasoodporna posiada jeden z najgorszych współczynników przewodnictwa cieplnego spośród konstrukcyjnych materiałów stalowych. Stąd im grub­szy płaszcz roboczy mający kontakt z produktem, zapewniający zwiększenie stateczności konstrukcji, tym gorsza wymiana cie­pła. Kolejnym zjawiskiem pogarszającym realną wymianę ciepła jest powstawanie warstwy przyściennej (zwanej też graniczną) cieczy grzewczej lub chłodzącej oraz powstawanie warstwy kondensatu dla parowych płaszczy grzewczych.

Rozważmy przepływ płynu wzdłuż ogrzewanej płyty. Wskutek wzajemnego oddziaływania reologicznego, powsta­je obszar, w którym prędkość płynu zmienia się od wartości zera przy powierzchni płyty – do prędkości strumienia nieza­kłóconego. W przypadku występowania różnicy temperatur pomiędzy płytą a płynem w obszarze przejściowym, będzie zmieniać się temperatura w zakresie od temperatury płyty – do temperatury przepływu niezakłóconego. Obszar ten na­zywa się termiczną warstwą przyścienną. Warstwa graniczna może mieć formę laminarną lub turbulen­tną tzn. charakter przepływu w tej warstwie może być laminarny lub burzliwy.

Grubość tej warstwy spada wraz ze wzro­stem liczby Reynoldsa. Stąd, aby zmniejszyć grubość warstwy i poprawić wymianę cie­pła, należy zmienić naturę przypływu na jak najbardziej turbulentny. Uzyskać to można poprzez zwiększenie prędkości przepływu, która jest wprost proporcjonalna do stru­mienia objętości, a odwrotnie – do pola przekroju przepływu. Od strony konstruk­cyjnej, efekt ten można uzyskać poprzez odpowiednią konstrukcję, pozwalającą na takie formowanie przestrzeni grzewczej/chłodzącej, aby uzyskać maksymalny prze­pływ turbulentny bez znacznego wzrostu oporów przepływu, a co za tym idzie strat.

Technologia Plasma Pillow Plate

Konstrukcję taką zapewniają nowoczesne płaszcze wy­konywane w technologii Plasma Pillow Plate. Konstruk­cja takiego płaszcza powstaje poprzez spojenie na płasko blachy stanowiącej przyszły płaszcz główny oraz płaszcza nakładkowego stanowiącej płaszcz grzewczy.

Po spojeniu z wykorzystaniem metody spawania pla­zmowego bez materiału dodatkowego powstaje trwała i wytrzymała formatka pozwalająca na mechaniczne ufor­mowanie walczaka lub dennicy zbiornika oraz innych komponentów wymiennika ciepła. Po wykonaniu mon­tażu zbiornika płaszcz nakładkowy roztłacza się wysokim ciśnieniem rzędu 20-30 bar, uzyskując wznios płaszcza na poziomie 3-4 mm.

Tak powstała przestrzeń grzewcza lub chłodząca, cha­rakteryzuje się znacznie większymi parametrami przepły­wu turbulentnego oraz większą rzeczywistą powierzchnią wymiany ciepła. Dodatkowo tego typu konstrukcja pozwala na zastosowanie cieńszych blach płaszczy głównych oraz płaszczy nakładkowych, co dodatkowo minimalizuje nie­korzystny współczynnik przewodnictwa cieplnego stali kwasoodpornych.

Duże różnice temperatur występują na częściach zbior­ników niepokrytych płaszczem grzewczym/chłodzącym w stosunku do części, w tym przypadku, ogrzewanej. Jest to oczywiście efekt wspomnianych złych właściwości prze­wodnictwa cieplnego stali kwasoodpornych.

Nie bez znaczenia jest również aspekt ekonomiczny takiego rozwiązania, pozwalający na etapie produkcji urządzenia adekwatnie zredukować koszt wytworzenia, poprzez zastosowanie lżejszych materiałów oraz radykal­ne zmniejszenie ilości roboczogodzin przewidzianych na wykonanie konstrukcji.

Firma Kates Polska Sp. z o.o., funkcjonująca na rynku od przeszło 25 lat, jest jednym z wiodących wytwórców urządzeń ze stali kwasoodpornej w kraju, stawiającym na ciągły roz­wój jakościowy i innowacyjność procesów produkcyjnych, mających bezpośredni wpływ na jakość produktów klientów końcowych. Specjalizacją firmy są urządzenia dla przemysłu farmaceutycznego, kosmetycznego, chemicznego oraz szero­ko rozumianego spożywczego. Od początku istnienia oferuje klientom innowacyjne urządzenia i technologie „szyte na mia­rę” ich potrzeb. Pragnąć utrzymać wysoki standard oraz wycho­dząc naprzeciw potrzebom rynku, firma Kates Polska Sp. z o.o. uruchomiła pierwszą w Polsce własną linię do produkcji płaszczy grzewczo-chłodzących typu Plasma Pillow Plate. W skład urządzenia wchodzą źródła prądu plazma, tig, zautomatyzowany system spawania i przesuwu blach, ze­spół szlifujący oraz zespół foliujący.

Urządzenie pozwala na spawanie blach o szerokości do 2000 mm wykorzystywanych następnie do produkcji płaszczy walcowych czy dennic stożkowych lub płaskich. Głowice spawalnicze pozwalają na dowolne formowanie przegród forujących kierunek przepływu czynnika grzew­czego lub chłodzącego.

Zastosowana technologia pozwala na spajanie stali auste­nitycznych (304, 316, 321…), stali austenityczno-ferrytycznych (stale typu duplex) oraz stopów niklu.

Proces spawania plazmowego przebiega bez materiału do­datkowego. Korzyściami płynącymi ze spawania plazmowego są przede wszystkim: duże prędkości spawania, niezawodność, niewielkie odkształcenia spawalnicze, brak potrzeby ukoso­wania i specjalnego przygotowania materiału do spawania. Kwalifikowana technologia pozwala również na produkcję komponentów urządzeń ciśnieniowych.