Serpantin

Serpantin ısıtılan veya soğutulan akışkanların, soğuk veya sıcak yüzeyle temas alanını artırmak amacıyla kullanılır. Ağırlıklı olarak ısı akışını yaygınlaştırmak amacıyla kullanılan bir ekipman olarak tanımlanır. Kullanılacağı alanların özelliklerine göre farklı yapılarda imal edilen serpantinler,

• Tekstil makineleri hava ısıtıcısı
• Klima santral hava ısıtıcısı
• Kurutma makineleri hava ısıtıcısı
• Yağ soğutucusu
• Su soğutucusu
• Hava soğutucusu
• Turbo şarj soğutucusu olarak oldukça geniş bir kullanım alanına sahip bulunmaktadır.

Isının değiştirilmesinin gerekli olduğu yerlerde tekli veya gruplandırılmış olarak kullanılan serpantinler, özellikle tekstil sektöründe kullanılan kurutma makinelerinde ve ramözlerde hava ısıtılması amacıyla sıklıkla kullanılmaktadır. Isıtma ve soğutma konseptlerinin vazgeçilmez ekipmanları olan serpantinler, sanayi ve endüstrinin kullandığı en önemli ürünler arasında yer alır. Serpantinleri önemli kılan en önemli unsur, içerisinden geçen sıvı veya gaz halindeki akışkanı ihtiyaç duyulan derecede soğutabilmesi veya istenilen düzeyde ısıyı sağlayabilmesidir.

Serpantin Sistemi İmalatında Kullanılan Boru Çeşitleri

Serpantin ısıtma ve soğutma sistemlerinin belli bir sistematik üzerine kurgulanmasıyla imal edilmektedir. Bükülerek veya kıvrılarak yüzeye yaygınlaştırılan kanallar içerisinde dolaşan gaz veya sıvı haldeki her türlü akışkanın, üzerine düşen misyonu etkin bir şekilde yerine getirebiliyor olması serpantin sistemi olarak tanımlanmaktadır. Akışkanın cinsine göre imalatta tavsiye edilen boru çeşitleri farklı yapısal özelliklere sahip bulunmaktadır.

• Karbon Çelik borular
• Paslanmaz borular
• Bakır alaşımlı borular
• Bakır borular

Karbon Çelik Borular

Serpantin imalatlarında kullanılan boru çeşitleri arasında bulunan karbon çelik borular, ağırlıklı olarak kullanıldıkları sıcak su, kızgın su, buhar, kızgın yağ, fuel-oil kullanılarak çalıştırılan sistemlerde oldukça ekonomik olması sebebiyle tercih edilmektedir. Isı değiştiricilerinde sıkça kullanılan karbon çelik borular arasında en yaygın olarak St.35.8, St45.8, 15Mo3, 13 CrMo44, 10CrMo9-10 çeşitleri kullanılmaktadır.

En sık olarak kullanılan St35.8 olmakla birlikte, yapı çeliği olarak da bilinen St37.2 ekonomik bir seçenek olması sebebiyle sıklıkla tercih edilen bir karbon çelik boru çeşididir. St37.2 buhar, sıcak su, kızgın su gibi akışkanlarla birlikte 200° C sıcaklığa kadar tercih edilmekle birlikte, sistemde daha uzun ömürlü bir kullanım için St35.8 kullanılması daha faydalıdır. St35.8 tipi karbon çelik borular 400°C yükseklikte sıcaklığa sahip sistemlerde kızgın yağ, sıcak ve kızgın su, buhar gibi akışkanlarla kullanılabilmektedir.

Paslanmaz Borular

Bu tip borular genellikle hijyenin en üst düzeyde olması gereken ilaç sanayi gibi sektörlerde ve korozyon oluşturma ihtimali yüksek olan kimyasal akışkanların kullanılmasıyla çalıştırılan sistemlerde tercih edilmektedir. Serpantin imalatında kullanılan paslanmaz boru çeşitleri arasında en yaygın olarak kullanılanlar 304 ve 316 kalite paslanmazlardır.

Paslanmaz boru çeşitleri kendi aralarında düşük karbon içeren L tipi ( Low Carbon) ve yüksek karbon içeren H tipi ( High Carbon) olmak üzere iki farklı sürümden oluşur. L kalite olarak adlandırılan Düşük karbon içerikli borular, korozyon oranını azaltmak amacıyla kullanılmaktadır. Kaynakla tutturulan parçalarda olası korozyon oluşumunun önlenmesi de L tipi paslanmazlar la mümkün olabilmektedir.

H kalite paslanmazlar ise, yüksek sıcaklıklarda, daha üstün mukavemet gösteren özelliğe sahip bulunmaktadır. Standart veya H ve L kalite paslanmaz boruların birbirlerinin yerine kullanıldığı oldukça sık görülen bir durumdur. Ancak Karbon içeriklerinin birbirini karşılar düzeyde olması göz önünde bulundurulmalıdır. Bu gibi durumlarda standart kalite yerine L kalite paslanmaz kullanımı kullanılan sıcaklık aralığına dikkat etmek koşuluyla mümkündür. L kalite paslanmazlar 425° C sıcaklığa kadar mukavemet gösterirken, Standart kalite paslanmazlar 550° C sıcaklığa kadar mukavemet gösterebilmektedir.

Bakır Alaşımlı Borular

Bakır alaşımlı borular yüksek ısı transferinin gerekli olduğu ve basıncın yüksek olmadığı yerlerde ve deniz suyu gibi yüksek korozyon oluşturabilecek akışkanların bulunduğu sistemlerde kullanılmaktadır. Korozyona dayanıklılık alaşım çeşidine göre farklılıklar gösterebilmektedir. Özel alaşımlı boruların bir özelliği de, ısı transferi azalsa bile, korozyona yüksek dayanıklı yapıda olmasıdır. Bakır alaşımlı boruların serpantin imalatında genellikle CuNi90/10 ve CuZn37 çeşitleri kullanılmaktadır.

Bakır Borular

Bakır borular da, basıncın yüksek olmadığı ve yüksek ısı transferi gerektiren sistemlerde kullanılır. Bu tür sistemlerde kullanılan bakır borular, sıcak su ve kızgın su gibi akışkanlara uygun yapıya sahip bulunmaktadır. Korozif olmayan su, yağ ve gaz gibi akışkanlarda tercih edilir. En geniş kullanıma sahip olan bakır borunun alaşım kodu C12200’dür.

Serpantin Kullanım Alanları

Serpantin birbirinden farklı özelliklere sahip boruların, farklı tekniklerle biçimlendirilmesiyle kullanılmaktadır. Kullanılacağı alanın özellikleri, ısı düzeyi, korozyon oluşum miktarı, atmosferik basınç değeri ve mukavemet gücüne göre birçok değişik sektörde kullanılmaktadır. Serpantinler,

• Tekstil makineleri hava ısıtıcısı
• Kurutma makineleri hava ısıtıcısı
• Hava soğutucusu
• Klima santral hava ısıtıcısı
• Su soğutucuları
• Turbo şarj soğutucuları
• Yağ soğutucusu
• Gemi hava kulerleri gibi farklı sektörlerdeki ihtiyaçların karşılanmasına yönelik olarak kullanılmaktadır.

Serpantinler kullanılacakları sistemlerdeki ihtiyaçlara göre farklı yapılarda üretilerek kullanıma hazır hale getirilmektedir. Kanat ve boru şeklinde göre sınıflandırılan serpantinler,

• Spiral kanatlı serpantin
• Kendinden kanatlı ( ovalamalı) serpantinler
• Pul dizme serpantinler olarak sınıflandırılmaktadır.

Spiral Kanatlı Serpantin

Serpantin çeşitleri arasında yer alan spiral kanatlı serpantinler, imalat yöntemlerine göre farkı sınıflandırılmaktadır. Standart punta kaynaklı serpantinler, sürekli kaynaklı serpantinler, yüksek frekans kaynaklı serpantinler, G finli ve L finli serpantinler spiral kanatlı serpantin olarak imal edilmektedir.

Standart Punta Kaynaklı Serpantinler

Bu tür serpantinlerde kullanılan boru malzemesi karbon Çelik, paslanmaz Çelik, Bakır ve bakır alaşımlardan oluşmaktadır. Müşterilerden gelen talepler doğrultusunda karbon-çelik boru-DKP kanatlı serpantin türlerine sıcak daldırma galvaniz veya elektro galvaniz yöntemi uygulanarak kaplama yapılabilmektedir. Bakır ve Bakır alaşımlı borulardan üretim yapılacak olan serpantinlere ise, Kalay veya lehim kaplama yapılabilmektedir. Yapılan bu kaplamalar ısı transferini artırmakta, oksitlenme hızını azaltmaktadır.

Sürekli Kaynaklı Serpantinler

Bu tür serpantinlerin imalatı sırasında boru ve kanadın temasının tam olarak sağlanması adına MIG kaynak yöntemi kullanılmaktadır. Ancak kaynak işleminin uygulanabilmesi için kanat kalınlığının 1 mm’den aşağı olmaması gereklidir. Kaynakla birleştirilmiş olması bu tür serpantinleri punta kaynaklı serpantinlere oranla daha dayanıklı kılmaktadır.

Yüksek Frekans Kaynaklı Serpantinler

Kanat kalınlıklarının 0,8 mm’den başlaması sebebiyle bu tip serpantinler yüksek sıcaklığı daha fazla dayanım gösterir. Bu şekilde imal edilen serpantinler, spiral kanatlı serpantin sınıfı içerisinde en özel ürün olarak nitelendirilir. Bu tür serpantinlerde imalat sırasında boru ve kanada yüksek frekanslı elektrik enerjisi uygulanır. Böylece boru ve kanat arasında ergime ve mutlak nüfuz gerçekleşir. İşlem sonrasında serpantinin ısı transferi ve mekanik dayanımı artarak, yüksek sıcaklıklarda dahi boru kanat formu bozulmadan işlevini sürdürür.

G ve L Finli Serpantinler

G finli serpantinde fin, mekanik olarak boru üzerinde oluşturulan bir yive gömülmekte ve sarılmaktadır. Karbon-Çelik, CrMo Çelik, paslanmaz çelik, bakır ve bakır alaşımlı borular ve bakır-Alüminyum fin malzemelerinden üretilen G finli serpantinlerin maksimum çalışma sıcaklığı 400°C’dir.

L finli tür serpantinler ise, L şeklindeki finlerin boru üzerine gerilerek sarılmasıyla üretilir. Tüm boru cinsleriyle üretilebilen L finli serpantinlerde fin malzemesi Bakır ve Alüminyumdur. 150°C sıcaklığa dayanıklıdır.

Kendinden Kanatlı Serpantinler (Ovalamalı Borular)

Kanatları extrüzyon yöntemiyle direk borudan oluşturulan bu tip serpantinler, boru kanat arasında hiçbir boşluk bırakılmadan üretildiği için en iyi ısı transferini sağlayan serpantin türüdür. Kendinden kanatlı serpantinler,

• Tek borulu
• Çift borulu
• Turbofin borular
• Kroçili ve yivli borulardan üretilmek üzere sınıflandırılırlar.

Tek borulu kendinden kanatlı serpantinlerin üretiminde Bakır ve Alüminyum gibi yumuşak borular kullanılır. İki borulu olan türünde ise, bafon, pirinç gibi boruların dışına Alüminyum veya Bakır borular geçirilmek suretiyle imal edilirler. Extrüzyon yöntemi uygulanarak kanatlar dıştaki borudan oluşturulur.

Turbofin borularla oluşturulan kendinden kanatlı serpantinler özellikle atık baca gazı ekonomizerlerinde kullanılmak üzere tasarlanır. Bu tür borular, kendinden türbülatörlü ve kendinden kanatlı alüminyum çekme borulardır. Kroçilli ve yivli borularla oluşturulan kendinden kanatlı serpantinlerde kroçilli boruların yüzey şekilleri akışkanın türbülansını artıracak şekilde tasarlanmıştır. Borulara sarmal bir yiv açılmak suretiyle imal edilirler. Genellikle iklimlendirme ve soğutma gibi ısı değiştiricilerinde kullanılırlar. Yivli borularda bulunan dış temas yüzey alanı normal borulara oranla 2-3 kat daha fazladır.

Pul Dizme Serpantinler

Pul dizme serpantin oluşumunda, kanat birleştirme yöntemi mevcut kalıplar, kullanılacak boru cinsi ve kanat cinsine göre belirlenmektedir. Bu tür serpantinlerde daldırma lehim veya daldırma galvaniz yöntemi, içten şişirme yöntemi yerine kullanılan yöntemdir. Pulların boruya dizilmesi sonrasında karbon- çelik borulu serpantinlerde içten şişirme yöntemi yerine daldırma galvaniz, bakır ve alaşımlı borularda ise daldırma lehim yöntemi kullanılır.

Böylece boru-kanat arasında tam temas sağlanmakta ve ısı transferi maksimum düzeye çıkarılmaktadır. Bu tür serpantinlerde ayrıca, oksitlenme hızının azaltılması ve ürünün kullanım ömrünün uzatılması mümkün olmaktadır. Pul dizme serpantinler tek borulu olarak imal edilebildiği gibi, iki ve üç borulu olarak da tasarlanabilmektedir.