Wärmetauscher: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 15. September 2015, 12:19 Uhr

Defintion

Ein Wärmetauscher ist ein Apparat, der dazu dient, Wärme von einem Fluid (flüssig oder gasförmig) auf ein anderes Fluid zu übertragen. Die beiden Fluide sind voneinander getrennt. Das Fluid mit hoher Temperatur gibt Wärme ab, dadurch sinkt die Temperatur (Abkühlung). Das Fluid mit niedriger Temperatur nimmt Wärme auf, dadurch steigt die Temperatur (Erwärmung).

Bauarten

Rohrbündelwärmetauscher

Aufbau

Rohrbündelwärmetauscher sind Apparate, die zum Austausch zweier Wärmemengen eingesetzt werden. Die Medien werden so aneinander vorbeigeführt, dass sie ihre Temperaturen gegeneinander austauschen können. Das soll heißen, egal ob flüssig oder gasförmig, sie können sich gegenseitig erwärmen oder kühlen. Der Einsatz eines Rohrbündelwärmetauschers ist sehr wirkungsvoll, da beide Medien zwar voneinander getrennt sind, jedoch trotzdem ein Wärmetausch stattfindet und somit das eine Medium durch die Rohre und das andere Medium durch den Mantelraum fließt.

Beispiel: Damit die Wärme von dem zu kochenden Wasser bestehen bleibt, wird der ausgetretene Wasserdampf per Rohrbündelwärmetauscher in die Rohre geleitet und erhitzt somit das neue dazukommende Wasser.

Plattenwärmetauscher

Aufbau

Der Plattenwärmetauscher besteht aus wellenförmigen Platten, zwischen den Platten sind Zwischenräume vorhanden, wo jeweils in den aufeinanderfolgenden Zwischenräumen das wärmeaufnehmende und das wärmeabgebende Medium fließt. Sowohl außen als auch innen des Tauschers sind alle Platten abgedichtet, die einzelnen Platten hängen im Gestell, um einen 100% geschlossenen Wärmetauscher zu haben. Der Anpressdruck zwischen den einzelnen Platten wird durch Muttern am Gewinde eingestellt. Der Platten- Wärmeaustauscher hat ein Gestell. In diesem Gestell befindet sich am Anfang und am Ende jeweils eine Endplatte, wo die Medien eingeführt und ausgeführt werden. Zwischen diesen Endplatten sind Kanalplatten, zwischen denen die Medien durchströmen. Je nach Menge und Größe der Produktion können die Anzahl der Platten variieren.

Funktion

Zwischen den Wärmetauscherplatten bilden sich zwei Strömungskanäle, in denen die wärmeaustauschenden Medien entgegengesetzt strömen. Dies nennt man Gegenstromprinzip.

Der Plattenwärmetauscher funktioniert wie folgt:

Durch die Kanalplatten werden die beiden Medien voneinander getrennt. Von dem warmen Medium wird die Kanalplatte erwärmt und leitet die Wärme auf das aufzuwärmende Medium. Dabei kühlt das abzunehmende Medium ab und fließt aus dem Wärmetäuscher. Der blaue Laufweg ist das kalte Medium, es wird von oben in den Wärmetauscher hineingeführt. In der ersten Kanalplattenseite wird das wärmeabgebende Medium durchgeführt, durch ein Dichtungsring (Sicherungsring) wird dadurch das wärmeaufnehmende Medium in die nächste Kanalplattenseite geführt, wo es die Wärme von der ersten Kanalplattenseite aufnimmt.Durch diese Vorgehenweise nimmt das wärmeaufnehmene Medium an Temperatur zu und das wärmeabgebende Medium an Temperarur ab. Durch den Sicherungsring wird verhindert, dass sich die Medien vermischen. Das wärmeaufnehmende Medium läuft von oben nach unten und die wärmeabgebende Medium von unten nach oben, das nennt man Gegenstromprinzip, dabei tauschen sie die Temperaturen aus. Somit kühlen und wärmen sie sich gegenseitig ab und auf.

Wärmetauscher in der Lebensmittelindustrie

Wärmetauscher werden in vielen Bereichen der Lebensmitteltechnik und der Getränketechnik eingesetzt:

• Bierherstellung, die Würze wird traditionell in zwei Stufen in einem Plattenwärmetauscher abgekühlt. Für die 1. Stufe wird Brauwasser verwendet, für die weitere Abkühlung wird in der 2. Stufe Eiswasser verwendet
• Kurzzeiterhitzung von z.B. Bier, Fruchtsäften und Milch
• Eindampfung von Lösungen (Extraktlösungen (Zucker-, Kaffee-, Tee-, Malzextrakt), Fruchtsäften und Milch