Design von Wärmetauschern

Wir verwenden den Wärmetauschertäglich in unseren Häusern, Arbeitsplätzen und Transportfahrzeugen, ohne es zu wissen. Das Wärmetauscherdesign ist ein thermisches Wärmeübertragungsgerät, das die Wärmeenergie von einer Quelle austauscht (daher ihr Name) und sie bei unterschiedlichen Temperaturen auf eine andere überträgt. Bei den meisten Wärmetauscherkonstruktionen werden die zur Wärmeübertragung verwendeten Flüssigkeiten oder Gase getrennt und vermischen sich nicht.

Wärmetauscher gibt es seit vielen Jahren und werden häufig in konventionellen thermischen Heizsystemen sowie in Klimaanlagen, Kühlgeräten, Fahrzeugtransporten und jetzt in Wärmerückgewinnungssystemen für erneuerbare Energien wie Solarthermie-Paneelen für die Schwimmbadheizung, Geothermie usw. verwendet andere solche Arten von solarthermischen Energieanwendungen “396” class=”card-img-top img-fluid p-1″ title=”Wärmetauscherdesign” alt=”Wärmetauscherdesign” />Typisches Wärmetauscherdesign

Aber die gebräuchlicheren Arten von Wärmetauschern, die wir täglich sehen und verwenden, sind Heizkörper für Zentralheizungen, Autokühler, HLK-Kondensatoren und -Verdampfer, Kaminöfen und Ölkühler usw.

Die Nutzung von Wärme Austauscher in unserem täglichen Leben, ob groß oder klein, ist endlos. Wenn Sie schon einmal nachts im Bett eine Wärmflasche benutzt haben, um Ihre Füße zu wärmen, dann wissen Sie nur zu gut, welche Vorteile Wärmetauscher bringen können.

Also wie funktioniert ein Wärmetauscher. Der Wärmetauscher ist eine passive gewellte Metallmasse, die die Wärme von einem Arbeitsmedium auf ein anderes überträgt.

Das primäre thermische Medium absorbiert Wärme von einer Wärmequelle, entweder einem Brenner, einem Boiler oder einer anderen Form von Heizgerät , und zirkuliert dann durch den Wärmetauscher, wo die Wärme von der Flüssigkeit (entweder Wasser oder Gas) entfernt und auf eine Sekundärflüssigkeit übertragen wird, wiederum entweder Wasser oder ein Gas, das zirkuliert und die Wärme (Wärmesenke) in das Haus oder abführt Atmosphäre.

Solare Wassererwärmungssysteme nutzen die Wärmetauschertechnologie, um die Wärme der Sonne bei vielen indirekten Systemen über einen von den Sonnenkollektoren getrennten Wärmetauscher in das zirkulierende Wasser zu übertragen. Diese Arten von Wärmetauschern sind gemeinhin als Wasser-Wasser-Wärmetauscher bekannt, da sowohl die primäre als auch die sekundäre Flüssigkeit Wasser ist, möglicherweise gemischt mit einem Korrosionsschutzmittel.

Luftgekühlte Wärmetauscher sind eine andere Art von Wärmetauscherdesign, das in Automobilanwendungen zum Kühlen des Motors zu finden ist. Das primäre Fluid ist Wasser, aber das sekundäre Fluid ist Luft, die mit Ventilatoren durch die Rippen des Wärmetauschers geblasen wird. Normalerweise gibt es im Wärmetauscher keine beweglichen Teile, nur Außenlüfter, die die Luft zirkulieren lassen.

Es stehen viele Wärmetauscherdesigns zur Auswahl, darunter: Rohr-, Doppelrohr-, Flachplatten-, Spiral- und Schlangendesigns. Die Auswahl eines Wärmetauschertyps hängt von vielen Faktoren ab. Die meisten Wärmetauscher werden nach ihrer Konstruktion, ihrem Wärmeübertragungsprozess und ihrer Oberflächenkompaktheit klassifiziert. Das ist die Menge an Oberfläche, von der die Wärme abgeführt oder übertragen werden kann, verglichen mit der physischen Größe.

Einige der gebräuchlicheren Wärmetauscher-Designs und Typen umfassen:

Arten des Wärmetauscherdesigns

• 1. Konstruktion von Rohr- und Schalenwärmetauschern
• 2. Doppelrohr- oder Haarnadel-Austauscher-Design
• 3. Flachplatten- und Rippentauscher
• 4. Heizkörper und Solartauscher
• 5. Spiralwärmetauscher
• 6. Luftkühler, Kältemaschinen und Kondensatoren
• 7. Nasskühltürme

Röhrenwärmetauscher-Designs

Röhrenwärmetauscher sind die mit Abstand einfachste Bauart. Das Primärfluid zirkuliert durch gerade oder konzentrische Rohre in Form eines U-förmigen Rohrdesigns. Diese primären Rohre sind in einem äußeren, abgedichteten Rohr eingeschlossen, das die sekundäre Flüssigkeit zirkuliert.

Ihre übliche Anwendung ist in kleinen Wärmeübertragungsanwendungen von Wasser zu Wasser. Der Vorteil dieser Bauweise liegt in der Flexibilität, da Röhrenwärmetauscher nach Bedarf hinzugefügt oder entfernt werden können. Auch können beliebig viele Wärmetauscher in Reihen- oder Parallelkombinationen miteinander verbunden werden.

Rohrwärmetauscher-Design – Double Flow

Obwohl es sehr einfach und grundlegend ist, kann die Effektivität dieser Art von Single-Pass-Wärmetauscherdesign erhöht werden, indem die gerichtete Strömung des sekundären Fluids in die entgegengesetzte Richtung zur primären Strömung geführt wird, um die Wärmeabsorption und den Wirkungsgrad zu verbessern. Wenn sowohl die primäre als auch die sekundäre Flüssigkeit in die gleiche Richtung fließen, wird dies als „Parallelströmung“ bezeichnet.

Wenn die primäre und die sekundäre Flüssigkeit in die entgegengesetzte Richtung fließen, dann ist dies der Fall „Gegenstrom“ genannt. Auch das innere Wärmerohr kann entweder ein einzelnes blankes Rohr sein, das mit Rippen versehen ist, um die Oberfläche zu vergrößern, oder wie gezeigt ein Mehrrohrdesign sein.

Flachplattentauscher-Designs

Flachplattenwärmetauscher sind eine weitere gängige Konstruktionsart, die im Vergleich zu Rohrkonstruktionen verbesserte Wirkungsgrade für ihre Größe bieten. Diese Arten von Wärmetauschern bieten eine relativ große Wärmeübertragungsfläche auf kleinem Raum und können auch bei höheren Flüssigkeitsdrücken betrieben werden.

Im Allgemeinen bestehen sie aus vielen dünnen Metallplatten, die miteinander verbunden oder "gestapelt" zusammen, mit einem kleinen Abstand zwischen den einzelnen Platten, damit die Wärmeübertragungsflüssigkeit zirkulieren kann und den Platten beim Fließen Wärme entzieht. Diese einzelnen Platten werden normalerweise unter Verwendung von Gummidichtungen und Dichtungen miteinander verbunden, um ein Auslaufen zu verhindern und die Thermofluide durch alternative Strömungskanäle zu leiten. Andere Arten von Flachplattenwärmetauschern umfassen gelötete oder geschweißte Wärmetauscherkonstruktionen.

Da die Oberfläche von Flachplattenwärmetauschern groß ist, ermöglicht dies einen maximalen Kontakt zwischen den beiden Wärmeübertragungsflüssigkeiten, was für eine effektive und effiziente Wärmeübertragung sorgt . Genau wie bei der Rohrkonstruktion kann der Flüssigkeitsstrom der beiden Wärmeübertragungsflüssigkeiten entweder parallel oder gegenläufig sein, wobei jede Platte vier Öffnungen hat, die als Einlass- und Auslassöffnungen dienen.

Plattenwärmetauscher und Rohrrippenwärmetauscher sind eine weitere häufigere Art von thermischen Wärmetauschern, die als „Kompaktwärmetauscher“ kategorisiert werden.

Sie bestehen aus einfachen, gewellten oder geschlitzten Metallrippen, die werden auf eine Reihe von Flach-, Rund- oder Rechteckrohren geklebt, gelötet oder geschweißt. Diese Art von Wärmetauscherdesign wird seit vielen Jahren entweder mit einzelnen Rippen oder Plattenrippen in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet.

Wärmetauscher haben ihren Namen von der Tatsache, dass ihre Konstruktion zu einer sehr großen thermischen Oberfläche bei kleiner Baugröße führt. Die Kompaktheit des Wärmetauschers wird normalerweise in so vielen m2/m3 physischer Größe angegeben, wobei Oberflächendichten von über 1000 m2/m3 heute üblich sind.

Kompaktwärmetauscher werden häufig als Wasser- und Ölkühler für Kraftfahrzeuge, Klimaanlagen, Prozess- und Abwärmerückgewinnung, Ozeanthermische Energieumwandlung (OTEC), geothermische und solarthermische Systeme verwendet. Überall dort, wo ein kleiner, kompakter, leichter, platzsparender und sparsamer Wärmetauscher benötigt wird =”async” loading=”lazy” width=”294″ height=”235″ class=”inline-img-right” title=”Tubular Fin Exchanger Design” alt=”Tubular Fin Exchanger Design” />

Wir haben gesehen, dass der Wärmetauscher ein mechanisches Gerät ist, das verwendet wird, um thermische Energie zwischen zwei oder mehr zirkulierenden Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen zu übertragen.

Diese Fluide sind normalerweise durch irgendeine Art von Wärmeübertragungsfläche getrennt, sei es eine Röhren-, Flachplatten- oder Rippenkonstruktion. Wärmetauscher werden normalerweise nach ihrer Konstruktion, Kompaktheit und der Art und Weise, wie sie die Wärme von der Primär- zur Sekundärflüssigkeit übertragen, klassifiziert.

Wärmetauscher werden üblicherweise in Transport-, HLK-, Prozess-, Energie-, Wärmerückgewinnungs-, erneuerbaren Energie- und Solarkühlungsanwendungen eingesetzt. Zu den in unserem täglichen Leben häufig verwendeten Arten von Wärmetauschern gehören Autokühler und -kühler, Klimaanlagen und geothermische Verdampfer und Kondensatoren Stetige Fortschritte bei der Reduzierung der Größe und Kompaktheit von Heizkörpern, Kühlern, Verdampfern und Kondensatoren zur Verbesserung der Umwandlungseffizienz.

Kompakte Wärmetauscher werden jetzt immer mehr zum Standard und haben eine größere Wärmeübertragungsflächendichte pro Volumeneinheit als 800 m2/m3. Bei kompakten Wärmetauscherkonstruktionen bewegen sich die beiden Flüssigkeiten normalerweise senkrecht zueinander, wobei die primäre Flüssigkeit eine Flüssigkeit und die sekundäre Flüssigkeit Druckluft ist.

Natürlich verschlechtert sich die thermische Leistung eines jeden Wärmetauschers im Laufe der Zeit durch Ansammlung von Schmutz und Ablagerungen entweder auf den Wärmeübertragungsflächen oder in den Rohren selbst. Diese Ablagerungen stellen einen zusätzlichen Widerstand gegen die Wärmeübertragung dar, sodass manchmal eine regelmäßige Reinigung und Wartung erforderlich ist, damit der Wärmetauscher mit maximaler Effizienz arbeitet.