Verfahrenstechnik

Kissenplatten-Wärmeübertrager - Mit anwendungsspezifischen Einbauten zur Effizienzsteigerung

Ref.-Nr. 4222

Keywords: Wärmeübertragung, Kissenplatten-Wärmeübertrager, Thermoblech-Wärrmeübertrager, Maschinenbau, Chemie, Verfahrenstechnik

Die Schweißpunkte haben großen Einfluss auf die dreidimensionale Struktur der Platten, die wiederum maßgeblich die Wärmeübertragung beeinflusst. Sie selbst sind jedoch eher passive Bereiche für die Wärmeübertragung. An der Universität Paderborn in der Arbeitsgruppe von Professor Kenig wurden die bestehenden Bauformen weiterentwickelt. Der neue Wärmeübertrager beinhaltet zusätzliche anwendungsspezifische Einbauten zur Verbesserung des Betriebsverhaltens. Die Kissenplatten weisen Schweißbereiche mit Öffnungen auf, durch die verschiedenartige Einbauten eingeführt werden. Diese dienen unter anderem der Zuführung weiteren Hilfsmediums, der Erhöhung der spezifischen Übertragungsfläche und der Verbesserung der Fluiddynamik und Wärmeübertragungscharakteristik auf der Außenseite der Platten. In Kondensatoren werden u.a. Konzentrationsgrenzschichten vorteilhaft beeinflusst. Eine integrierte Kondensatabführung entlang der Übertragungsfläche und eine damit einhergehende Intensivierung des Kondensationsverhaltens wird ermöglicht. Für Verdampfer werden u.a. strukturierte und austauschbare Rohre eingesetzt, die besonders effektive Keimstellen für die Verdampfung einbringen, bzw. die den Bereich einphasiger Wärmeübertragung im Einlauf verkürzen. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, Kissenplatten-Apparate als Reaktoren einzusetzen. In solchen Anwendungen können Reaktanden durch entsprechende Leitungen orts- und zeitspezifisch kontrolliert entlang des Reaktionswegs zugeführt werden. Kombinationen und Integrationen (Ausführung z.B. als Doppelrohr) der genannten Funktionalitäten sind möglich. Die Einbauten werden im Hinblick auf die bisherige Limitierung des Prozesses hinsichtlich der eingesetzten Art und Anzahl maßgeschneidert an den Prozess angepasst. In jedem Fall wird ein größerer Teil der Übertragungsfläche hocheffizient genutzt. Die Einbauten sind für Reinigungsvorgänge z.T. entfernbar.

 

Vorteile

  • Hohes Potenzial für Energieeffizienzsteigerung und Kostenreduktion
  • Erhöhung der spezifischen Übertragungsfläche gegenüber Standard-Kissenplatten-Wärmeübertragern
  • Vorteilhafte Fluiddynamik und Wärmeübertragungscharakteristik in den außenseitigen Kanälen
  • Effiziente Art des Kondensatzabzugs und vorteilhafte Beeinflussung von Konzentrationsgrenzschichten in Kondensatoren
  • Intensivierung der Verdampfung, u.a. durch Einsatz von zusätzlichen strukturierten Rohren
  • Bessere Kontrollierbarkeit und Flexibilität in Kissenplatten-Reaktoren
  • Maßgeschneiderte Anpassung an den jeweiligen Prozess durch Einsatz verschiedener Hilfskomponenten möglich
  • Einsatz mehrerer unterschiedlicher Hilfsmedienströme innerhalb eines Apparats möglich (Multistream-Ausführung), interessant u.a. für eine Energieeffizienzoptimierung mittels Wärmeintegration
  • Mechanische Stabilisierung des Wärmeübertragers

Kommerzielle Anwendung

Der neue Thermoblech-Wärmeübertrager ist prinzipiell für alle relevanten Arten von Wärmeübertragung geeignet und kann in der kompletten chemischen Industrie bzw. Prozessindustrie eingesetzt werden. Möglich ist der Einsatz bei Prozessen, bei denen die Wärmeübertragung mit Phasenwechsel stattfindet (Kondensation/Verdampfung). Typische Anwendungen sind z.B. Rektifikation, als integrierter Kopfkondensator oder Verdampfer. Ebenso kann der neue Wärmeübertrager bei Anwendungen, bei denen auf beiden Seiten des Apparates ein einphasiges Medium vorliegt, Verwendung finden.

Aktueller Stand

Es wurde eine Patentanmeldung beim DPMA eingereicht. PROvendis bietet im Auftrag der Universität Paderborn interessierten Unternehmen Lizenzen an der Erfindung an.

Eine Erfindung der Uni Paderborn.

Dr.-Ing. Ilona Gehrig

ig@provendis.info
+49 208 9410522