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Tutorial MenueKompaktkurs WärmetransportLerneinheit 6 von 7

Wärmeaustausch

Bauarten von Wärmeaustauschern

Rohrbündelwärmeaustauscher

Dieser Apparat besteht aus geraden Rohren, die an ihren Enden in Rohrböden eingesetzt sind. Der eine Fluidstrom (z.B. die Reaktionsmasse als wärmeabgebendes Fluid bei exothermen Reaktionen) strömt durch die Rohre, das andere (z.B. die Kühlmasse) umspült die Rohre. Oft wird durch Umlenkbleche ein Kreuzgegenstrom erzeugt. Die Rohrbündel bestehen aus bis zu 1000 Einzelrohren. Die Stärke der Einzelrohre beträgt in der Regel zwischen 15 mm und 40 mm. Der Abstand zwischen den Rohren beträgt mindestens das 0.3fache des Rohraußendurchmessers. Rohre mit einer Länge von 1 bis 6 m werden gradrohrig oder als U-Rohr geführt. Werden längere Einzelrohre benötigt, werden diese spiral- oder wendelförmig angeordnet. Es entstehen gewickelte Rohrwendelapparate.

Abb.1
Rohrbündelwärmeaustauscher
aus Gmehling/Brehm, Grundoperationen - Lehrbuch der Technischen Chemie Band 2, 1996, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Abb. 2.7, S.69

mit freundlicher Genehmigung des Georg Thieme Verlag

Rohrbündelwärmeübertrager

Kühlschlangen

Behälter mit großem Volumen sowie Rührkesselreaktoren kann man durch Rohrschlangen oder aufgeschweißte Rohre beheizen oder kühlen.

Plattenwärmeaustauscher

Eine große Austauschfläche auf kleinem Raum kann man auch mit einem Plattenwärmeaustauscher realisieren. Er besteht aus parallelen gerieften Platten, die zu Plattenpaketen aneinander gepresst oder gelötet werden. Durch eine unterschiedliche Anordnung der Riefen an dem wärmeaufnehmenden bzw. dem wärmeabgebenden Fluidstrom wird eine Gegenstromführung erreicht.

Abb.2
Plattenwärmeaustauscher
aus Gmehling/Brehm, Grundoperationen - Lehrbuch der Technischen Chemie Band 2, 1996, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Abb. 2.11, S.74

mit freundlicher Genehmigung des Georg Thieme Verlag

Ein typisches Beispiel sind die zur Raumheizung verwendeten Plattenheizkörper, bei denen die Wärme vom Heizmedium auf die Raumluft übertragen wird (freie Konvektion).

Plattenwärmeübertrager

Dünnschichtverdampfer

Der Dünnschichtverdampfer gewährleistet eine schonende Verdampfung. Wischblätter erzeugen kontinuierlich einen dünnen Fluidfilm an der Verdampferwand, wodurch die Wärme gleichmäßig auf die zu verdampfende Substanz übertragen werden kann. Verarbeitet werden hauptsächlich temperaturempfindliche und/oder schäumende Substanzen. Der Dünnschichtverdampfer wird häufig in der Lebensmittelindustrie (z.B. zum Eindicken von Fruchtsäften) eingesetzt. Da der Druckverlust in der Apparatur sehr gering ist, wird er darüber hinaus für die Vakuumverdampfung verwendet.

Abb.3
Dünnschichtverdampfer
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