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Tutorial MenueKompaktkurs WärmetransportLerneinheit 6 von 7

Wärmeaustausch

Gleichstromwärmetauscher

Im Gleichstromwärmetauscher liegen folgende Strömungs- und Temperaturverhältnisse vor:

Abb.1
Gleichstromwärmetauscher Schaltbild
Tab.1
Legende
SymbolBeschreibungEinheit
T w,e Temperatur des warmen Fluids am EingangK
T w,a Temperatur des warmen Fluids am AusgangK
T k,e Temperatur des kalten Fluids am EingangK
T k,a Temperatur des kalten Fluids am AusgangK
  • das warme Fluid 1 strömt im Rohrinneren des Wärmetauschers - Das Fluid mit der Eintrittstemperatur T w,e kühlt sich auf die Austrittstemperatur T w,a ab
  • das kältere Fluid 2 strömt in einem Ringraum, der das innere Rohr umschließt in gleicher Richtung wie Fluid 1 - Fluid 2 erwärmt sich von der Eintrittstemperatur T k,e auf die Austrittstemperatur T k,a
Abb.2
Gleichstromwärmetauscher Temperaturverlauf
Tab.2
Legende
SymbolBeschreibungEinheit
T w,e Temperatur des warmen Fluids am EingangK
T w,a Temperatur des warmen Fluids am AusgangK
T k,e Temperatur des kalten Fluids am EingangK
T k,a Temperatur des kalten Fluids am AusgangK
T m mittlere TemperaturK
Δ T e Temperaturdifferenz am EingangK
Δ T a Temperaturdifferenz am AusgangK

Das Temperaturprofil kennzeichnet den Verlauf der Temperaturen des wärmeabgebenden und des wärmeaufnehmenden Stroms.

  • am Eingang ist die Temperaturdifferenz Δ T e (= T w,e T k,e ) zwischen den Fluiden sehr groß
  • zum Ausgang hin wird sie immer kleiner ( Δ T a = T w,a - T k,a )
  • am Ende der Wärmeübertragung strebt sie gegen eine mittlere Temperatur T m

Die beiden Fluide nähern sich in ihren Endtemperaturen an. Die Triebkraft des Gleichstromwärmetransportes Δ T = T w - T k strebt am Ende der Wärmeübertragung also gegen Null.

Vertiefung: Triebkraftdiagramm des Gleichstromwärmetauschers:

Vorteil der Gleichstromführung

Durch die große Temperaturdifferenz am Eingang des Wärmetauschers kann in besonders kurzer Zeit eine sehr große Wärmemenge übertragen werden. Dies kann zum Beispiel bei (temperaturabhängigen) Gleichgewichtsreaktionen ausgenutzt werden, um eine Einstellung des ungünstigeren Gleichgewichtes bei niedrigerer Temperatur zu verhindern. Hinweis: Hat nichts mit einem metastabilen Zustand wie z.B. beim Quenschen zu tun.

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