Wärmeübertragung einfach gemacht

Wärmeübertrager dienen dem Wärmeaustausch zwischen 2 Medien, ohne dass diese miteinander in Berührung kommen. Ein Beispiel: Der Heißwasserkreislauf eines Fernwärmekraftwerkes ist auf der einen Seite des Wärmetauschers angeschlossen...

Neuerung (Novation)

Gelötete Plattenwärmeübertrager (BPHE) sind Produkte jüngster technischer Entwicklung. Ihre kommerzielle Nutzung begann vor nur 25 Jahren. Zunehmende Massenfertigung und breite Anwendung begann vor 15 Jahren. In der Haustechnik sind BPHE quasi ein Commodity geworden...

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Produktion und Verwaltung:

SIA "Eko Air", 30D, Miera str., Salaspils, Latvia LV-2169

 

 

 

Wärmeübertragung einfach gemacht

Wärmeübertrager dienen dem Wärmeaustausch zwischen 2 Medien, ohne dass diese miteinander in Berührung kommen.

Ein Beispiel: Der Heißwasserkreislauf eines Fernwärmekraftwerkes ist auf der einen Seite des Wärmetauschers angeschlossen. Es soll Brauchwarmwasser von 10 auf 60° für den täglichen Hausgebrauch anwärmen. Die Fernwärmeseite hat 16 bar Betriebsdruck, das BWW maximal 5. Die Kreise bleiben auch im Wärmnetauscher hydraulisch komplett getrennt.


Flüssigkeiten fließen laminar order turbulent haben wir gelernt. Laminare Strömung fließt „in Schichten”, bei eher geringer Geschwindigkeit (oder bei hoch-viskosen Stoffen).  Eine turbulente Strömung hingegen vermischt sich ständig. Gute Wärmeübertragung braucht turbulente Strömung. Die Platten der Wärmeübertrager sind hierzu wellenförmig verprägt und haben eine Struktur, ähnlich einem Fischgrätmuster. Unterschiedliche Prägungen erzeugen unterschiedliche Eigenschaftenfür den Wärmeübergang. Hersteller suchen ständig eine noch bessere Formgebung.

Auch reduziert eine turbulente Strömung durch seine starken Wandscherkräfte die Neigung zu Verschmutzung, Ablagerungen und Sedimentierung. Ein langer Betrieb wird so gewährleistet. Die korrekte Auslegung des Wärmeübertragers ist wesentlich.
 
EKO AIR Berechnungssoftware ANeX ist, neben Erfahrung und Wissen um die Anwendung, ein verlässliches Werkzeug für die Auslegung. Die sog. „Reynolds number”charakterisiert das Maß der Turbulenz, woran sich der Wärmetechniker orientiert..

Turbulente Strömung für gute Wärmeübertragung braucht einen Widerstand, sprich Druckverlust. Diesen „Anlagenwiederstand” muss die Heizungspumpe auf Kosten elektrischer Energie überwinden. Druckfühler vor und hinter dem Wärmeübertrager visualisieren den Druckverlust in bar oder kPa (100 kPa = 1 bar).

Gute Hersteller kennen die branchenüblichen, maximal zulässigen Druckverluste für die Auslegung von Wärmeübertragern.In Beispiel der Fernwärmestatin liegen diese bei 15 bis 25 kPa. Höhere zulässige Druckverluste erlauben oft kleinere und günstigere Wärmeübertrager. Dagegen stehen größere Pumpen und Stromverbrauch. Kunde und Hersteller finden meist den optimalen Kompromiss.  

Ein Anstieg des Anlagenwiderstandes (Druckverlustes) kann eine Verschmutzung anzeigen, verursacht durch schlechte Wasserqualität, oder ungenügender Beströmung, o.ä.. .Gegenmaßnahmen sind wichtig, wie die Überprüfung der Regelung und ggfls Reinigen des Wärmeübertragers an Ort und Stelle (CIP Cleaning-in-Place).

Aus Kosten- und Wettbewerbsgründen wird versucht, möglichst effiziente und kompakte Wärmeübertrager anzubieten. Plattenwärmeübertrager sind hierzu modular aus immer gleichen Bauteilen aufgebaut (Werkzeugkasten). Unterschiedliche Standardgrößen und Plattengeometrien erlauben die optimale Anpassung an unterschiedliche Anforderungen.

Die erforderliche Wärmeübertragerfläche soll möglichst in einen kompakten Wärmeübertrager angeboten werden. Gelötete Plattenwärmeübertrager (BPHE) sind „modular und skalierbar”. Durch einfaches Hinzufügen von WÜ-Platten erhöht man die WÜ-Fläche bei unverändertem Format (Höhe x Breite). Wahlweise bringt man die gleiche Fläche in einem größeren Format mit weniger Platten unter.

Eine Auswahl unterschiedlich geprägter WÜ-Platten erlaubt die jeweils beste Lösung für die Aufgabe. Auswahlkriterien sind: welche Medien sind beteiligt, Temperaturen Ein und Aus, zulässige Druckverluste und die Wärmeleistung in KW. Die Plattenprägungen können klassifiziert werden in 3 Typen: H , M  und L. Type H heißt „High-Theta” oder thermisch lang. Sie erlaubt eine gute Anpassung bei hoher Temperaturannäherung und großen Temperaturspreizungen. Eine H-Platte hat aber auch einen höheren Anlagenwiderstand. In der Modellbezeichnung indiziert die „8”eine H-Prägung (z.B. NB538).

Die Prägungen M (Medium-Theta) und L (Low-Theta) sind Abschwächungen der thermischen Länge und erlauben bessere Anpassung bei hohem Temperaturgefälle und kleinen Spreizungen. M-Prägungen erkennt man an der Ziffer „6” (NB 536), L an der Ziffer „4” (NB 534).

Jede Wärmeübertrageraufgabe ist durch eine thermische Länge beschrieben. AN bietet daher auch „Zwischengrößen” an, z.B. in Form von LM oder MH.

Aber keine Sorge! Die beste Auswahl für Ihre Anwendung trifft das Berechnungsprogramm oder Ihr EKO AIR Ansprechpartner.

 

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