Einführung des Plattenrippenwärmetauschers

Aluminium-Lamellenwärmetauscher bestehen üblicherweise aus Trennwänden, Lamellen, Dichtungen und Deflektoren. Lamellen, Deflektoren und Dichtungen bilden zwischen zwei benachbarten Trennwänden eine Zwischenschicht, einen sogenannten Kanal. Diese Zwischenschichten werden nach verschiedenen Fluidverfahren gestapelt und zu einem Plattenbündel verlötet. Das Plattenbündel bildet eine Platte. Sie bildet den Kern des Lamellenwärmetauschers. Lamellenwärmetauscher finden breite Anwendung in der Erdöl-, Chemie- und Erdgasverarbeitung sowie in anderen Industriezweigen.

Merkmale des Plattenrippenwärmetauschers

(1) Die Wärmeübertragungseffizienz ist hoch. Durch die Störung der Rippen gegenüber dem Fluid wird die Grenzschicht kontinuierlich aufgebrochen, sodass ein hoher Wärmeübergangskoeffizient entsteht. Gleichzeitig kann der Plattenrippenwärmetauscher einen hohen Wirkungsgrad erzielen, da der Separator und die Rippen sehr dünn sind und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

(2) Kompakt, da der Plattenrippenwärmetauscher eine erweiterte Sekundäroberfläche hat, kann seine spezifische Oberfläche 1000 m³/m³ erreichen.

(3) Leichtgewicht, da kompakt und meist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, mittlerweile werden aber auch Stahl, Kupfer, Verbundwerkstoffe usw. in Massenproduktion hergestellt.

(4) Dank seiner hohen Anpassungsfähigkeit eignet sich der Plattenwärmetauscher für den Wärmeaustausch zwischen verschiedenen Fluiden und Phasenwechselwärme mit kollektivem Zustandswechsel. Durch die Anordnung und Kombination der Strömungskanäle kann er sich an unterschiedliche Wärmeaustauschbedingungen wie Gegenstrom, Kreuzstrom, Mehrstrom und Mehrdurchlauf anpassen. Der Wärmeaustauschbedarf von Großanlagen kann durch die Kombination von Reihen-, Parallel- und Reihen-Parallelschaltungen zwischen den Einheiten gedeckt werden. In der Industrie kann er zur Kostensenkung finalisiert und in Massenproduktion hergestellt werden, und die Austauschbarkeit lässt sich durch Bausteinkombinationen erweitern.

(5) Der Herstellungsprozess von Plattenwärmetauschern unterliegt strengen Anforderungen und ist komplex.

Das Funktionsprinzip des Plattenwärmetauschers

Plattenwärmetauscher zählen nach ihrem Funktionsprinzip zu den Trennwandwärmetauschern. Ihr Hauptmerkmal ist die erweiterte sekundäre Wärmeübertragungsfläche (Lamelle), sodass die Wärmeübertragung nicht nur über die primäre Wärmeübertragungsfläche (Prallplatte), sondern auch über die sekundäre Wärmeübertragungsfläche erfolgt. Die Wärme des Mediums auf der Hochtemperaturseite wird einmalig in das Medium auf der Niedertemperaturseite übertragen, wobei ein Teil der Wärme entlang der Rippenoberfläche übertragen wird. Das heißt, entlang der Rippenhöhe befindet sich eine Trennwand, die die Wärme ableitet, und die Wärme wird dann konvektiv an das Medium auf der Niedertemperaturseite übertragen. Da die Rippenhöhe die Rippendicke deutlich übersteigt, ähnelt die Wärmeleitung entlang der Rippenhöhe der eines homogenen, schlanken Führungsstabs. Der Wärmewiderstand der Rippe ist hierbei nicht zu vernachlässigen. Die höchste Temperatur an beiden Enden der Lamelle entspricht der Temperatur der Trennwand, und durch die konvektive Wärmeabgabe zwischen Lamelle und Medium sinkt die Temperatur weiter, bis die Mediumtemperatur in der Mitte der Lamelle erreicht ist.