Menu

Installation solarthermischer

Was ist ein Wärmetauscher? Bedienung und Typen

Was ist ein Wärmetauscher? Bedienung und Typen

Ein Wärmetauscher ist ein technisches Gerät, bei dem ein Wärmeaustausch zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Temperaturen stattfindet.

Wie funktioniert ein Wärmetauscher?

Die Funktionsweise eines Wärmetauschers hängt von der Art des Wärmetauschers ab. Das Funktionsprinzip ist jedoch das gleiche.

Der Austauscher hat zwei Einlässe und zwei Auslässe, durch die zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Temperaturen ein- und austreten. Beide Flüssigkeiten kommen mit einer Oberfläche mit hohem Wärmeübergang in Kontakt, jeweils einerseits, ohne sich zu vermischen.

Die heißere Flüssigkeit gibt Wärme an die Oberfläche ab, wodurch die Temperatur und ihre innere Energie erhöht werden. Gleichzeitig gibt die Oberfläche diese Wärmeenergie in Form von Wärme an das kalte Fluid ab.

Was ist das Gesetz des Wärmeaustauschs?

Das Wärmeaustauschgesetz ist die Menge der Gesetze der Thermodynamik, die die Wärmeübertragung zwischen zwei Elementen regeln:

  • Wenn wir zwei Elemente mit unterschiedlicher Temperatur haben, die mit einem anderen Element in Kontakt stehen. Energie wird von einem Element zum anderen übergehen, bis alle drei die gleiche Temperatur haben (erster Hauptsatz der Thermodynamik).

  • Wärme kann nur von einem heißen Element zu einem kälteren fließen (Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik).

  • Die Wärmeübertragungsrate ist proportional zur Temperaturdifferenz.

Arten von Wärmetauschern

Je nach Ausführung der Wärmetauscher sind die Haupttypen:

1. Doppelrohrwärmetauscher (oder "konzentrische Rohre")

Flüssigkeiten fließen in zwei koaxialen Rohren, einem innen und einem außen. In diesem Austauscher strömt die Flüssigkeit mit höherer Temperatur durch die innere Leitung und gibt Wärme an die Flüssigkeit mit niedrigerer Temperatur ab, die sie umströmt. Sie werden auch als Doppelmantelaustauscher bezeichnet.

2. Rohrbündelwärmetauscher

Beim Rohrbündelwärmetauscher strömt eines der Fluide durch das Innere und das andere durch das Äußere der Rohre in einer speziell konstruierten Kammer (Mantel oder Mantel).

3. Wendel-Wärmetauscher

Es besteht aus einem spiral- oder schlangenförmigen Rohr, in das die Prozessflüssigkeit strömt, die durch einen von oben herabtropfenden Wasserfilm gekühlt wird.

4. Plattenwärmetauscher

Plattenwärmetauscher bestehen aus einem Plattensatz, in dem die Flüssigkeiten in abwechselnden Kanälen gegen den Strom fließen.

Ein Sonderfall ist der gedichtete Plattenwärmetauscher. Bei diesem Wärmetauschertyp sind die Kanäle der Platten mit Elastomerdichtungen abgedichtet und der Strom fließt in alternative Kanäle. Das Plattenpaket wird zwischen einem Rahmen und einer angeschraubten Druckplatte montiert.

5. Spiraltauscher

die beiden Flüssigkeiten gehen zu den gegenüberliegenden Seiten eines im Allgemeinen glatten Blattes in einzelnen Kammern von großer Länge, die spiralförmig gewunden sind.

6. Austauscher für Graphit oder anderes Material

Die Ströme zirkulieren in zylindrischen Löchern, die im Allgemeinen orthogonal auf den beiden Seiten angeordnet sind; Austauscher mit erweiterter Oberfläche.

Andere Arten von Wärmetauschern

Es gibt andere Klassifikationen von Austauschern:

Je nach Fließrichtung

  • Parallelfluss: heiße und kalte Flüssigkeiten fließen in die gleiche Richtung.

  • Gegenstrom: Flüssigkeiten treten an verschiedenen Enden ein und zirkulieren in die gleiche Richtung, aber in entgegengesetzte Richtungen. In diesem Fall ist die Wärmerückgewinnung wesentlich effizienter als im Parallelstrom.

  • Querstrom: Flüssigkeiten fließen durch ein Rohrbündel senkrecht zueinander.

  • Single-Pass: Bei diesem Wärmetauschertyp tauscht die Flüssigkeit nur einmal Wärme aus. Manchmal reicht die Wärmeübertragung nicht aus und es werden zwei oder mehr Wärmetauscher in Reihe geschaltet.

  • Mehrere Schritte: Flüssigkeiten tauschen Wärme öfter aus.

  • Regenerativ und nicht-regenerativ: ob dieselbe Flüssigkeit verwendet wird oder nicht.

Je nach Art des Kontakts

Je nach Wechselwirkung der Fluide unterscheiden wir folgende Wärmetauscher:

  • Direkter Kontakt: Die Grenzflächen der wärmetauschenden Flüssigkeiten stehen in direktem Kontakt miteinander.

  • Indirekter Kontakt: Die Flüssigkeitsgrenzflächen sind durch eine wärmeübertragende Oberfläche getrennt.

Anwendungsbeispiele von Wärmetauschern

Wärmetauscher werden in den technologischen Prozessen der Erdölraffinerie-, Petrochemie-, Chemie-, Kernkraft-, Kälte-, Gas- und anderen Industrien verwendet.

In Solarenergieanlagen wird der Wärmetauscher verwendet, um die durch die Sonneneinstrahlung aufgenommene Wärme auf ein anderes Arbeitsmedium zu übertragen. Solarthermie kann sowohl zur Bereitstellung von Wärmeenergie in einer Heizungsanlage als auch in solarthermischen Kraftwerken genutzt werden.

Andere Beispiele für gängige Wärmetauscher sind der Autokühler und die Heizung für die Hausheizung.

Autor:
So isst Du im Mühlpointhof in Lofe...
So isst Du im Mühlpointhof in Lofer - Anzeige

Erscheinungsdatum: 13. Februar 2019
Geändert am: 9. September 2021