Arten von Wärmetauschern

Wärmetauscher sind Geräte, die zur effizienten Wärmeübertragung zwischen zwei verschiedenen Substanzen verwendet werden. Es gibt viele Arten von Wärmetauschern, die in verschiedenen Branchen unterschiedliche Anwendungen haben. Wärmetauscher funktionieren durch Übertragung von Wärme von einem Medium auf ein anderes. Sie können in Heizungs-, Kühl- und Industriesystemen eingesetzt werden. Wärmetauscher sind ein integraler Bestandteil vieler industrieller Prozesse, die die Aufrechterhaltung optimaler Temperaturen ermöglichen. Durch verschiedene Arten von Wärmetauschern kann ihre Konstruktion an die spezifischen Anforderungen und Parameter der Anwendung angepasst werden. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, welche Arten von Wärmetauschern hinsichtlich der Wärmeübertragungsmethoden, ihrer Konstruktion und der Art des Mediums, mit dem ein bestimmter Wärmetauscher arbeiten kann, unterschieden werden, lesen Sie den folgenden Artikel.

Arten von Wärmetauschern und Wärmeübertragungsmethoden

Aufgrund der Art und Weise, wie die Wärmeübertragung zwischen den Flüssigkeiten erfolgt, können Wärmetauscher in kontaktbasierte und kontaktlose Wärmetauscher unterteilt werden. In der Industrie wird viel häufiger der zweite Typ verwendet. Nachfolgend finden Sie die Antwort darauf, warum dies der Fall ist.

Je nach Typ können Wärmetauscher für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden – oft sorgt die Art des Wärmetauschers dafür, dass er sich in bestimmten Anwendungen besser bewährt.

Kontakt-Wärmetauscher

Kontakt-Wärmetauscher sind Geräte, bei denen die Flüssigkeiten direkt miteinander in Kontakt stehen. Dadurch können hohe Wärmeübertragungskoeffizienten erreicht werden. Darüber hinaus ermöglichen solche Wärmetauscher einen einfachen Wärmeaustausch zwischen mehr als zwei Strömen von Flüssigkeiten. Es ist jedoch zu beachten, dass in den meisten industriellen Anwendungen ein Wärmeaustausch ohne Vermischung der Flüssigkeiten erforderlich ist, was nur durch den Einsatz von kontaktlosen Wärmetauschern möglich ist, die im Folgenden beschrieben werden.

Kontaktlose Wärmetauscher

Kontaktlose Wärmetauscher sind Geräte, die den thermischen Energietransfer zwischen zwei Flüssigkeiten ermöglichen, die keinen direkten Kontakt zeinander haben. Zu dieser Art von Geräten gehören Wärmerückgewinner, die die am häufigsten in der Industrie verwendeten Wärmetauscher sind.

Kontaktlose Wärmetauscher sind in der Industrie so verbreitet aus einem einfachen Grund - Flüssigkeiten, die an vielen Prozessen beteiligt sind, haben unterschiedliche physikalisch-chemische Eigenschaften und sollten nicht miteinander vermischt werden (z. B. Öl und Wasser).

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Arten von Wärmetauschern nach Bauweise

Arten von Wärmetauschern nach Bauweise können in plattenförmige Wärmetauscher und rohrförmige Wärmetauscher unterteilt werden. Sie unterscheiden sich nicht nur in ihrer Bauweise, sondern auch in ihrer Anwendung. Im Folgenden finden Sie ihre Charakterisierung.

Plattenwärmetauscher

Plattenwärmetauscher sind Geräte, die aus metallischen Platten bestehen und dazu dienen, eine effiziente Wärmeübertragung zwischen Flüssigkeiten unterschiedlicher Temperaturen ohne Vermischung zu ermöglichen. Dank ihrer Konstruktion ermöglichen sie einen schnellen und effektiven Wärmetransfer durch verschiedene Mechanismen wie Konvektion. Die Platten im Inneren des Wärmetauschers bilden Kanäle, durch die die Flüssigkeiten fließen. Dadurch bieten sie eine große Kontaktfläche der Platten mit den Flüssigkeiten, was einen effizienten Transfer thermischer Energie ermöglicht. Plattenwärmetauscher werden weit verbreitet in der Industrie eingesetzt, einschließlich in Kühl- und Heizprozessen, um Energie zu sparen und die Leistung von Heiz- und Kühlsystemen zu steigern. Es gibt folgende Arten von plattenförmigen Wärmetauschern je nach ihrer Konstruktion:

• gelötete - dies sind Wärmetauscher mit einer kompakten Konstruktion; das gelötete Kupferverbindungen gewährleisten eine hohe Dichtheit und somit einen hohen Wärmeaustauscheffizienz aufgrund geringer Wärmeverluste,
• verschraubte - plattenförmige Wärmetauscher mit geringerer Dichtheit im Vergleich zu gelöteten, ermöglichen jedoch eine einfachere Wartung und Reinigung des Geräteinneren.

Rohrwärmetauscher

Rohrwärmetauscher, auch Mantel-Rohr-Wärmetauscher genannt, sind weit verbreitete Geräte zur effizienten Wärmeübertragung zwischen zwei Flüssigkeiten. Ihre Konstruktion basiert auf einem zylindrischen Mantel, in dem Rohre angeordnet sind. Das Hauptziel dieses Aufbaus ist es, einen Flüssigkeitsstrom um die Rohre herum fließen zu lassen, während die andere Flüssigkeit durch die Rohre strömt. Auf diese Weise kommt es zu einem Wärmeaustausch zwischen den Flüssigkeiten. Mantel-Rohr-Wärmetauscher (Poolwärmetauscher) werden in vielen Bereichen eingesetzt, einschließlich der chemischen Industrie, Lebensmittelindustrie und Energieerzeugung. Dank ihrer Effizienz und Benutzerfreundlichkeit sind sie ein integraler Bestandteil von Wärmeaustauschprozessen in verschiedenen Branchen.

Arten von Wärmetauschern - Aufteilung nach Medium

Wärmetauscher werden hauptsächlich mit Wärmetauschern in Verbindung gebracht, bei denen sowohl das eine als auch das andere Medium eine Flüssigkeit ist (z. B. Wasser oder Glykol). Es ist jedoch erwähnenswert, dass Wärmetauscher Wärme zwischen Gasen oder zwischen Gasen und Flüssigkeiten übertragen können. Folgende Paare von Flüssigkeiten, die von Wärmetauschern bedient werden, werden unterschieden:

• Flüssigkeit-Flüssigkeit,
• Gas-Gas,
• Flüssigkeit-Gas.

Nachfolgend werden die einzelnen Medienpaare beschrieben, die mit verschiedenen Wärmetauschern zusammenarbeiten können.

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Wärmetauscher des Typs Flüssigkeit-Flüssigkeit

Wärmetauscher des Typs Flüssigkeit-Flüssigkeit sind Geräte zur effizienten Wärmeübertragung zwischen zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Parametern (z. B. Betriebstemperatur, Gefrierpunkt, Dichte). Beispiele für solche Systeme sind: Wasser-Wasser, Wasser-Öl und Wasser-Glykol. Diese Wärmetauscher werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, wie der chemischen Industrie oder der Energieerzeugung. Sie ermöglichen einen effektiven und energieeffizienten Wärmetransport zwischen verschiedenen Medien, was zu einer optimalen Nutzung der verfügbaren Energie beiträgt.

Gas-Gas-Wärmetauscher

Gas-Gas-Wärmetauscher werden verwendet, um Wärme zwischen zwei Gasströmen zu übertragen. Ein Beispiel für einen solchen Wärmetauscher ist das Luft-Luft-System, bei dem Wärme zwischen zwei Luftströmen übertragen wird. Ein weiteres Beispiel ist der Abgas-Luft-Wärmetauscher, bei dem Wärme aus den Abgasen zurückgewonnen und weiterhin in Heizungsanlagen genutzt wird, um die Luft in den Brennkammern von Öfen zu erwärmen und feste Brennstoffe wie Holz oder Kohle zu trocknen. Gas-Gas-Wärmetauscher werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter die chemische Industrie, die Energieerzeugung und die Lebensmittelindustrie.

Flüssig-Gas-Wärmetauscher

Flüssig-Gas-Wärmetauscher sind Geräte, die einen effizienten Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeit und Gas ermöglichen. Diese Wärmetauscher arbeiten mit folgenden Flüssig-Gas-Paaren:

• Wasser-Luft,
• Glykol-Luft.

Der Wasser-Luft-Wärmetauscher wird häufig in Heizungs- und Klimaanlagen eingesetzt, wobei das in Kesseln erhitzte Wasser Wärme an die Luft abgibt, die dann in den Räumen verteilt wird. Flüssig-Gas-Wärmetauscher finden auch in verschiedenen Industriezweigen und Wohngebäuden Anwendung. Zum Beispiel soll ein Glykol-Luft-Wärmetauscher die Effizienz von Lüftungsgeräten verbessern, die dazu dienen, die Luft im Winter zu erwärmen und im Sommer zu kühlen.

Zu diesem Typ von Wärmetauschern gehören beispielsweise die folgenden Produktserien des Wärmetauscherherstellers NORDIC TEC:

• Wärmetauscher Ba-26-F
• Wärmetauscher Ba-68-F

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Plattenwärmetauscher Kältemittel-Wasser Ba-68-16-F 1,09m²

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Arten von Wärmetauschern und Strömungsrichtung des Fluids

• Gleichstrom - Dies sind Geräte, bei denen der Wärmeaustausch zwischen zwei Strömen von Flüssigkeit stattfindet, die in die gleiche Richtung fließen. Dies ist der am wenigsten effiziente Weg des Wärmeaustauschs (in Bezug auf die Strömungsrichtung).
• Gegenstrom - Dies sind Wärmetauscher mit einer viel höheren Effizienz im Vergleich zum Gleichstromsystem. Sie ermöglichen es, ähnliche Temperaturen der Flüssigkeiten am Einlass und Auslass des Wärmetauschers zu erhalten.
• Kreuzstrom - Dies sind Wärmetauscher, bei denen ein Strom im rechten Winkel zu einem anderen fließt. Ein vollständig kreuzstrom-orientierter Aufbau ist selten und tritt als Bestandteil des Strömungsdesigns in Rohrwärmetauschern auf.

Arten von Wärmetauschern nach dem verwendeten Material

Wärmetauscher unterscheiden sich in Bezug auf die verwendeten Materialien. Eines der beliebten Materialien, aus denen Wärmetauscher hergestellt werden, ist rostfreier Edelstahl (316L). Dieses Material zeichnet sich durch hohe Festigkeit und ausgezeichnete thermische Eigenschaften aus. Ein weiteres häufig verwendetes Material ist Titan, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit auch in salzhaltigen Umgebungen aufweist (z. B. Meerwasser), bei gleichzeitiger Leichtigkeit und Festigkeit. Wärmetauscher aus Titan werden häufig in der chemischen und petrochemischen Industrie sowie als Schwimmbad-Wärmetauscher eingesetzt.

Titantauscher stellen eine eigene Art von Wärmetauschern dar – oft sind sie technologisch auf die gleiche Weise wie Stahlaustauscher gefertigt und entsprechen daher in etwa denselben Parametern, Abmessungen usw. In den meisten Projekten, die diesen Typ von Wärmetauscher erfordern, wird er jedoch standardmäßig nicht berücksichtigt, da die Preise für Titan als Material sehr hoch sind.

Dennoch gibt es Anwendungen, bei denen ein Titantauscher unverzichtbar ist – insbesondere in Bereichen, in denen aggressive Medien im Einsatz sind. Beispiele für solche Anwendungen finden sich in der Industrie, aber auch z. B. bei der Beheizung von Schwimmbädern mit Salzwasser oder Meerwasser.

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Aktualisierung: 1-2025