Verfahrenstechnik

Thermoblech-Wärmeübertrager - Mit optimierter Strömungsführung zur Effizienzsteigerung

Ref.-Nr. 4479

Keywords: Wärmeübertragung, Kissenplatten-Wärmeübertrager, Thermoblech-Wärmeübertrager, Heat Transfer, Pillow-Plate Heat Exchanger

Durch die Erschließung immer neuer Anwendungsbereiche, steigen auch die apparativen Anforderungen an KPWÜ. Dabei spielt die Strömungsführung der Medien in KPWÜ eine entscheidende Rolle für zentrale Aspekte, wie die Energieeffizienz, die Betriebskosten und die Funktionalität. Während in herkömmlichen KPWÜ nur das Medium in den inneren Kissenplattenkanälen gezielt durch strömungsführende Schweißlinien mehrfach umgelenkt werden kann, existierte bislang keine Möglichkeit zur Verbesserung der Strömungsführung in den äußeren Kanälen. Daher wurde an der Universität Paderborn in der Arbeitsgruppe von Professor Kenig ein neuer KPWÜ entwickelt, bei dem auch das Medium in den äußeren Kanälen mehrfach umgelenkt werden kann. Hierdurch wird eine optimierte Strömungsführung im gesamten Apparat erzielt, die anwendungsspezifisch angepasst werden kann. Es werden verschiedene strömungsführende Elemente im Plattenpaket eingeführt, die es abhängig von der Anwendung ermöglichen, dass die Strömung nur in den äußeren Kanälen, den inneren Kanälen oder gleichzeitig auf beiden Seiten mehrfach umgelenkt werden kann. Vorteile dieser Konstruktion ergeben sich durch die optimierte Strömungsführung (z.B. ideale Gegenstromführung) sowie die Erhöhung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit (z.B. bei Gasen) in beiden Kanälen und damit die Verbesserung des Wärmedurchgangs sowie eine verbesserte Strömungsverteilung (einfacher Verteiler) über die äußeren Kanäle in einem Plattenpaket. Die geänderte Konstruktion ist einfach im Aufbau und kann leicht in dem bisherigen Produktionsprozess implementiert werden.

Vorteile

  • Optimierte Strömungsführung im gesamten Apparat
  • Definierte Strömungsumlenkung in äußeren Kanälen
  • Ideale Gegenstromführung möglich
  • Effektive Erhöhung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit in äußeren Kanälen
  • Besserer Wärmeübergang
  • Vorteilhafte Strömungsverteilung in den äußeren Kanälen (einfacher Verteiler)
  • Steigerung der Energieeffizienz
  • Reduktion der Betriebskosten
  • Einfache Produktion
  • Erhöhte mechanische Stabilität im gesamten Apparat
  • Implementierung im bisherigen Produktionsprozess

Kommerzielle Anwendung

Durch die vorgeschlagene Konstruktion kann der Wärmeübergang in Thermoblech-Wärmeübertragern verbessert, die Energieeffizienz gesteigert und die Betriebskosten reduziert werden. Derartige Wärmeübertrager sind in verschiedenen Industriebereichen einsetzbar. Einige Beispielanwendungen sind:

  • Gaskühler: Verbesserter gasseitiger Wärmeübergang (äußere Kanäle) aufgrund erhöhter Strömungsgeschwindigkeit durch Umlenkelemente.
  • Kondensator mit integrierter Unterkühlungsstrecke: Unterkühlung des Kondensats durch mehrfache Strömungsumlenkung in der unteren Kondensatorsektion.
  • Verdampfer mit integrierter Überhitzungsstrecke: Überhitzung des Dampfes durch mehrfache Strömungsumlenkung in der oberen Verdampfersektion.

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
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