Wärmetauscher | Verwendung, Vorteile und Anwendungen

Was ist ein Rohrwärmetauscher?

Ein Wärmetauscher ist ein Prozessgerät, das zur Übertragung von Wärme zwischen zwei Flüssigkeiten (Flüssigkeit, Dampf, Gas) oder zwischen der Oberfläche eines Feststoffs und einer sich bewegenden Flüssigkeit entwickelt wurde.

Die Herstellung des Wärmetauschers kann in verschiedenen Qualitäten aus Edelstahl oder Speziallegierungen erfolgen, die hohen und niedrigen Arbeitsdrücken sowie einem breiten Prozess-Temperaturbereich standhalten. Bei der Herstellung von Wärmetauschern ist das Schweißen ein wichtiger Aspekt des Prozesses. Rohrbündelwärmetauscher sind sehr effiziente Prozessanlagen, deren hohe Geschwindigkeiten die Wärmeübertragung erheblich verbessern.

Dimensionierung eines Rohrwärmetauschers

Für die Dimensionierung eines Wärmetauschers sind bestimmte Ausgangsdaten erforderlich, wie z. B. die Prozessdurchflussmenge, die Anfangs- und Endtemperatur sowie die physikalischen Eigenschaften des Produkts.

Ein wesentlicher Faktor für die Berechnung und Dimensionierung eines Rohrbündelwärmetauschers ist die zuverlässige und genaue Charakterisierung des Produktverhaltens durch Laborversuche, in denen die wichtigsten Eigenschaften des Produkts bestimmt werden können, wie z. B.:

• Dichte.
• Spezifische Wärme.
• Wärmeleitfähigkeit.
• Viskosität.

Was sind die Grundkomponenten eines Rohrwärmetauschers?

Die Grundkomponenten eines Rohrwärmetauschers sind:

• Rohrbündel: Das Rohrbündel ist die Gesamtheit der Rohre, die die Wärmeübertragungsfläche zwischen dem darin zirkulierenden Medium und dem durch das Gehäuse zirkulierenden Medium bilden. In diesem Rohrbündel befindet sich das zu erwärmende Produkt.
• Rohrplatte: Die Rohrplatte ist eine perforierte oder gebohrte Metallplatte, in der die Rohre des Rohrbündelwärmetauschers untergebracht sind, die durch Aufweiten oder Schweißen befestigt werden. Wenn ein zusätzlicher Schutz vor Leckagen erforderlich ist, kann eine Doppelrohrplatte verwendet werden.
• Leitbleche: Die Hauptfunktion der Leitbleche besteht darin, die allgemeine Strömungsrichtung auf der Gehäuseseite zu steuern.
• Gehäuse und Anschlüsse: Das Gehäuse ist die Umhüllung des zweiten Fluids oder Sekundärfluids. Das Gehäuse hat in der Regel einen runden Querschnitt und besteht aus einer zylindrisch geformten und längs verschweißten Stahlplatte. Das Gehäuse verfügt über Anschlüsse für den Ein- und Austritt des Sekundärmediums.
• Demontierbare Köpfe: Die demontierbaren Köpfe sind Elemente, die an beiden Enden des Wärmetauschers mit den Rohrplatten verbunden sind und die Aufgabe haben, die Zirkulation des Produkts durch den Rohrbündel zu erleichtern.

Arten von Rohrwärmetauschern

Je nach Konstruktion, Art des Produktes und verfügbarem Platz am Aufstellungsort kann der Rohrwärmetauscher in drei Hauptgruppen unterteilt werden:

• Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher.
• Ringraumwärmetauscher.
• Mehrrohrwärmetauscher.

Der Rohrbündelwärmetauscher (auch als Doppelrohrwärmetauscher bekannt) besteht aus zwei konzentrischen Rohren mit unterschiedlichem Durchmesser, wobei das Produkt durch das Innenrohr und die Wärmeträgerflüssigkeit durch den Zwischenraum zwischen den beiden Rohren zirkuliert.

Der Ringraumwärmetauscher besteht aus drei oder vier konzentrischen Rohren. Das Produkt fließt durch den mittleren Ringraum, während die Betriebsmedien durch die äußeren und inneren Kanäle fließen.

Der Mehrrohrwärmetauscher besteht aus einem Rohrbündel in einem Gehäuse. Das Produkt fließt durch die Innenrohre, während der Dienst durch den Außenkanal erfolgt.

Hauptanwendungsbereiche des Wärmetauschers

Im Allgemeinen sind die Hauptanwendungsbereiche von Wärmetauschern:

• Erhöhung der Temperatur einer Flüssigkeit durch Verwendung einer heißeren Flüssigkeit.
• Kühlung einer Flüssigkeit durch Verwendung einer Flüssigkeit mit niedrigerer Temperatur.
• Kondensation von Gasen.
• Verdampfung von Flüssigkeiten.

Vorteile des Rohrwärmetauschers

Das Rohrdesign bei Wärmetauschern ist aufgrund seiner guten Funktionsweise und Vielseitigkeit eine der traditionell am häufigsten verwendeten Konfigurationen. Zu den wichtigsten Vorteilen von Rohrwärmetauschern zählen die folgenden Faktoren:

• Geringe Wartungskosten.
• Hohe Arbeitsdrücke.
• Hohe Betriebstemperaturen.
• Verarbeitung von Fasern oder Partikeln.
• Hohe Sicherheit bei aseptischen Prozessen.
• Einfache Inspektion und Demontage.
• Einfach zu erweitern.

Anwendungen des Rohrwärmetauschers

Der Wärmetauscher ist ein Prozessgerät, das in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt wird und vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Die Vorteile von Rohrwärmetauschern machen sie zu sehr robusten, zuverlässigen und wartungsarmen Geräten, da sie keine Dichtungen haben.

Zu den Hauptanwendungsbereichen von Rohrwärmetauschern zählen bei SACOME insbesondere die folgenden:

• Sanitäre Anwendungen: Anwendungen für die Lebensmittelindustrie, bei denen besonderes Augenmerk auf die Oberflächen, die CIP-Reinigbarkeit und die Entwässerungsfähigkeit der Geräte gelegt werden muss.
• Pharmazeutische Anwendungen: Anwendungen für die pharmazeutische und biotechnologische Industrie, bei denen die Zertifizierung der Rauheit eine wichtige Rolle spielt und deren Design speziell auf die Vermeidung von Kreuzkontaminationen ausgerichtet ist.
• Industrielle Anwendungen: Anwendungen für die chemische und petrochemische Industrie, bei denen eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit der Geräte im Vordergrund stehen.