Edelstahl-Wärmetauscher

Anschlussmöglichkeiten eines Plattenwärmetauschers

Plattenwärmetauscher

Plattenwärmetauscher bestehen aus unter Vakuum miteinander verlöteten Edelstahlplatten. Je nach Anwendung wird Kupfer, Nickel oder Edelstahl als Lotmaterial verwendet. Durch das Lötverfahren sind die Plattenwärmetauscher dauerhaft miteinander verbunden, haben eine hohe Druck- und Temperaturbeständigkeit  und sind praktisch wartungsfrei ohne Dichtungen.
Die um 180° zueinander verdrehten Platten, bilden mit ihren Prägungen voneinander getrennte Strömungskanäle, in denen die Fluide in Entgegengesetzter Flussrichtung (im Gegenstromprinzip) geführt werden.
Die Edelstahlplatten gibt es mit unterschiedlichen thermischen Plattenprägemustern, diese sinusförmigen Wellenmuster, von standardmäßig 60° bis 130° sind entscheidend über die thermischen Eigenschaften.
Platten mit einem Prägungswinkel von 130° haben eine hochturbulente Strömung und damit eine hohe Wärmeübertragung und Druckverlust.
Prägungswinkel von 60° haben eine geringe Strömungsturbulenz, mit niedrigem Druckverlust und Wärmeübergang und eignen sich daher bestens für hohe Temperaturspreizungen und Volumenströme.
 

Gleich- und Gegenstromprinzip

Die maximale zu  übertragene Wärmeenergie eines Plattenwärmetauschers hängt nicht nur von der Größe der Aus-tauschfläche und der Wärmedurchgangszahl (k) ab, mit entscheidend sind auch die Flussrichtungen der Medien.
Wenn beide Medien im Plattenwärmetauscher in die gleiche Richtung fließen spricht man vom Gleichstromprinzip, wenn sie entgegengesetzt fließen vom Gegenstromprinzip.

Die Flussrichtung, ist entscheidend für die mittlere Temperaturdifferenz zwischen den beiden Medien.
 

  

 

Theoretische Betrachtung der beiden Anschlussmöglichkeiten eines Plattenwärmetauschers:

Für die Betrachtung nehmen wir an das es sich um zwei Medien mit gleicher Wärmekapazität und gleichem Massenstrom handelt.

Medium 1: 80°C
Medium 2: 20°C

Die maximal erreichbare Temperatur beim Gleichstromprinzip für beide Medien wäre 50 °C, dies würde der Mischungstemperatur entsprechen.
Beim Gegenstromprinzip hingegen ist die maximal erreichbare Temperatur für Medium 2: 80°C und für
Medium 1: 20°C.

Daraus folgt, bei Verwendung des Gegenstromprinzips kann eine größere Wärmemenge bei gleicher Austauschfläche übertragen werden.

 

Die Grädigkeit:

Die Temperaturdifferenz zwischen der Primär-Eintrittstemperatur und Sekundär-Austrittstemperatur bezeichnet man als Grädigkeit. Als Richtwert sollte bei Heizungsanlagen ≥ 5 Kelvin und bei Kühlanlagen ≥ 2 Kelvin gewählt werden.
Bei geringerer Grädigkeit und gleicher thermischer Leistung nimmt die benötigte Austauchfläche stetig zu.

 

Formeln zur thermischen Berechnung von Wärmetauscher: