Das Angebot an Rohrbündelwärmetauschern ist sehr breit gefächert. Es reicht von kleinen Edelstahl-Wärmetauschern mit einigen Dutzend Rohren für die Lebensmittelindustrie bis hin zu großen Wärmetauschern wie Dampferzeugern in der Kernkraftindustrie, die über 10.000 Rohre pro Platte aufweisen können.
Was ist ein Rohrbündelwärmetauscher? Was sind die Vor- und Nachteile?
Für welche Art von Anwendungen werden sie verwendet?
In diesem Artikel geben wir Ihnen Antworten auf all diese Fragen!
So funktioniert ein Rohrbündelwärmetauscher
Ein Rohrbündelwärmetauscher ist eine Art von Wärmetauscher, bei dem die Rohre von einem Mantel umgeben sind. Er ist ein sehr verbreitetes Gerät in Branchen, in denen der Schwerpunkt auf der Rückgewinnung von Wärme aus Gasen oder Flüssigkeiten liegt.
Das Prinzip des Rohrbündelwärmetauschers beruht auf einem Rohrbündel, das vertikal oder horizontal innerhalb eines sogenannten Mantels angeordnet ist.
Das Prinzip beruht auf dem Wärmeaustausch zwischen zwei Flüssigkeiten. Die eine ist die „erwärmende“, die andere die „erwärmte“ Flüssigkeit.
Die Medien können unterschiedlicher Art sein, und der Rohrbündelwärmetauscher kann für den Austausch von Gas/Gas, Flüssigkeit/Flüssigkeit, Flüssigkeit/Gas usw. eingesetzt werden.
Auf dem Markt sind verschiedene Arten von Rohrbündelwärmetauschern erhältlich, die jeweils für eine bestimmte Anwendung ausgelegt sind:
- Kondensator: In dieser Konfiguration dient der Wärmetauscher dazu, die Umwandlung eines Gases in eine Flüssigkeit zu ermöglichen. Die Aufgabe des Wärmetauschers besteht, wie der Name schon sagt, darin, Dampf an einer kalten Oberfläche zu kondensieren. Der Kondensator ist somit ein Kühlsystem, das einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und einem externen Medium ermöglicht und dabei den Phasenwechsel der Flüssigkeit bei konstantem Druck sowie deren Entwärmung und Unterkühlung gewährleistet. Auf diese Weise verlässt die Flüssigkeit den Kondensator in flüssigem Zustand und nicht mehr als Gas.
- Kühler: In diesem Fall dient der Wärmetauscher dazu, eine Flüssigkeit zu kühlen.
- Kessel:Der Hauptzweck dieses Verfahrens besteht darin, die Sumpfprodukte der Destillationskolonnen teilweise zu verdampfen. Dabei wird ein Gemisch aus Flüssigkeiten oder ein Gemisch aus Flüssigkeiten und Feststoffen verdampft. Dieses Verfahren wird auch zu Heizzwecken genutzt.
- Heizgerät: Da es unter extremen Bedingungen eingesetzt werden kann, dient das Heizgerät in der Industrie dazu, eine bestimmte Menge an Flüssigkeit oder Gas zu erwärmen.
- Verdampfer: Seine Aufgabe besteht darin, eine Lösung durch Zufuhr von Energie zu konzentrieren, um einen Phasenübergang von der flüssigen in die gasförmige Phase zu bewirken.
- Kristallisator: In dieser letzten Konfiguration ermöglicht der Wärmetauscher die Abtrennung eines Produkts, um es in fester Form aus einer Lösung zu gewinnen.
Dimensionierung eines Rohrbündelwärmetauschers
Der erste Schritt bei der Dimensionierung besteht darin, die für den Kunden am besten geeignete Technologie auszuwählen. Dabei sind die Rolle, die der Wärmetauscher in der jeweiligen Branche spielen wird, sein Standort, die Art der Medien, die Drücke und die Temperaturen zu berücksichtigen.
Sobald diese Abmessungen feststehen, muss die thermische Leistung des Rohrbündelwärmetauschers ermittelt und die erforderliche Wärmeübertragungsfläche berechnet werden.
Als nächster Schritt ist es wichtig, den zulässigen Druckabfall zu ermitteln, d. h. den Energieverlust, den eine strömende Flüssigkeit erleidet.
Sobald die Konstruktionspläne vorliegen, kann der Rohrwärmetauscher hergestellt werden.
Rohrwärmetauscher werden aus Edelstahl, Duplex, einer Nickellegierung oder Incoloy hergestellt.
Vor- und Nachteile von Rohrwärmetauschern
Erstens ist der Rohrbündelwärmetauscher äußerst robust und zuverlässig. Es handelt sich um eine Industrieanlage aus Edelstahl, die hohen Drücken und extremen Temperaturen standhält. Dieser Wärmetauscher kann mit verschiedenen Flüssigkeiten betrieben und an unterschiedliche Anwendungsbereiche angepasst werden.
Obwohl ein Rohrbündelwärmetauscher viele Vorteile bietet, handelt es sich um ein sperriges Gerät, weshalb unbedingt bedacht werden muss, wie viel Platz er in der Werkstatt einnehmen wird. Tatsächlich können Rohrbündelwärmetauscher mitunter mehrere Dutzend Meter lang sein.
Zudem muss das Risiko von Materialablagerungen im Wärmetauscher berücksichtigt werden, ebenso wie die Tatsache, dass eine Inspektion nicht einfach ist. Viele Rohrbündelwärmetauscher bestehen aus großen Rohren, die zur Reinigung vollständig aus dem Gerät ausgebaut werden müssen.
