Was ist Gegenstrom? Warum ist es bei Wärmetauschern effizienter?

Bei einer Gegenstromanordnung strömt das Kühlmedium in entgegengesetzter Richtung zur zu kühlenden Flüssigkeit. Finden Sie heraus, warum dies so viel effizienter ist.

In einem Rohrbündelwärmetauscher strömt in der Regel Kühlmittel durch den zentralen „Rohrkern“, um heißes Öl, Wasser oder Luft zu kühlen, das über und um die Rohre strömt. Die Richtung, in der die beiden Flüssigkeiten durch den Wärmetauscher strömen, kann entweder „Parallelströmung“ oder „Gegenströmung“ sein. In diesem Artikel untersuchen wir, warum der Gegenstrom effizienter ist und warum Bowman diese Methode bei der Installation seiner Wärmetauscher empfiehlt.

Parallel- oder Gegenströmung – was ist der Unterschied?

Der Hinweis liegt im Namen; Parallelströmung ist die Stelle, an der das zu kühlende Fluid den Wärmetauscher in der gleichen Richtung wie das Kühlmedium durchströmt.

Diese Anordnung sorgt zwar für Kühlung, hat aber ihre Grenzen.

Wenn beispielsweise das einströmende heiße Fluid eine Temperatur von 100 °C und das einströmende Kühlmedium 30 °C hat, sinkt die mittlere Temperaturdifferenz zwischen den beiden Fluiden. Denn das einströmende Kühlmedium, das parallel zur heißen Flüssigkeit verläuft, wird entlang der Länge des Wärmetauschers allmählich erwärmt, und da Kaltwasser nur angrenzend an den heißesten Bereich des Gerätes eingeleitet wird, kann der Wärmetauscher nicht auf eine niedrigere Temperatur als das Kühlmedium selbst kühlen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Diese Anordnung kann auch zu thermischen Spannungen im Wärmetauscher führen, da die eine Hälfte des Gerätes deutlich wärmer ist als die andere.

Wie unterscheidet sich die Gegenströmung?

Bei einer Gegenstromkühlung absorbiert das einströmende Kühlmedium Wärme, wenn sich das „heiße“ Fluid in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Das Kühlmedium erwärmt sich beim Durchströmen des Wärmetauschers, aber wenn kälteres Wasser in den Wärmetauscher eintritt, nimmt es mehr Wärme auf und senkt die Temperatur deutlich ab.

Wie die folgende Abbildung zeigt, ist die mittlere Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmedium und dem zu kühlenden Fluid über die Länge des Wärmetauschers wesentlich gleichmäßiger, wodurch die thermische Belastung des Gerätes deutlich reduziert wird.

Also, was bedeutet das?

Während ein Wärmetauscher mit Parallelvorlauf die Temperatur senkt, ist er bei weitem nicht so effizient wie eine Gegenstromanordnung, und um die erforderliche Austrittstemperatur zu erreichen, kann möglicherweise ein größerer Wärmetauscher erforderlich sein.

Im Gegensatz dazu ist der Gegenstrom deutlich effizienter und je nach Durchfluss und Temperatur könnte die Wärmeübertragungsleistung um bis zu 15% effizienter sein, was den Einsatz eines kleineren Wärmetauschers ermöglicht und Platz und Geld spart!

Um sicherzustellen, dass immer das richtige Produkt angegeben wird, bietet Bowman für alle seine Wärmetauscher eine computergestützte Produktauswahl an. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per Telefon unter +44 (0)121 359 5401 oder per E-Mail an [email protected].