Wärmetauscher – Einführung


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Was ist ein Wärmetauscher?

Ein Wärmetauscher ist ein Gerät, das entwickelt wurde, um Wärme effizient von einem Material auf ein anderes zu übertragen, sozusagen „auszutauschen“. Wenn ein Fluid benutzt wird, um Wärme zu übertragen, kann es sich bei diesem Fluid um eine Flüssigkeit wie Wasser oder Öl oder auch um bewegte Luft handeln. Die bekannteste Art von Wärmetauschern ist der Kühler im Auto. Bei einem Kühler überträgt eine Lösung aus Wasser und Ethylenglykol, auch als Frostschutzmittel bekannt, Wärme vom Motor auf den Kühler und dann vom Kühler auf die Umgebungsluft, die durch diesen strömt. Dieser Prozess verhindert, dass der Motor des Autos überhitzt. In ähnlicher Weise sind auch die Wärmetauscher von Aavid dafür ausgelegt, überschüssige Wärme von Flugzeugtriebwerken, Optiken, Röntgenröhren, Lasern, Stromversorung, militärischer Ausrüstung sowie vielen anderen Arten von Ausrüstung, die mehr Kühlung erfordern als luftgekühlte Kühlkörper leisten können, abzuleiten.



Es gibt verschiedene Arten von Wärmetauschern. Die Wärmetauscher von Aavid gibt es für die Luft-Flüssigkeit-, Flüssigkeit-Luft-, Flüssigkeit-Flüssigkeit- und Luft-Luft-Kühlung. Bei der Luft-Flüssigkeit-Kühlung wird Wärme von der Luft an eine Flüssigkeit übertragen. Ein Beispiel für Luft-Flüssigkeit-Kühlung ist die Schrankkühlung. Bei der Flüssigkeit-Luft-Kühlung wird Wärme von der Flüssigkeit an die Luft übertragen. Diese Art der Kühlung wird üblicherweise eingesetzt, um Betriebsflüssigkeiten zu kühlen. Die Flüssigkeit-Flüssigkeit-Kühlung wird auch für die Kühlung von Betriebsflüssigkeiten verwendet, anstelle von Luft wird die Wärme aber von einer anderen Flüssigkeit abgetragen. Bei der Luft-Luft-Kühlung schließlich wird Wärme von einer Luft bzw. einem Gas auf ein anderes übertragen.

Aavid stellt seit Jahrzehnten eine der am häufigsten eingesetzten Arten von Wärmetauschern her, nämlich Rippenrohrwärmetauscher. Rippenrohrwärmetauscher ermöglichen die Luft-Flüssigkeit- oder Flüssigkeit-Luft-Kühlung. Sie bestehen aus Rippen, Haarnadelrohren, Umkehrbögen zur Verbindung der Haarnadelrohre, einem Rohrboden, der die Rohre stützt und korrekt ausrichtet, einem Kopf mit Ein- und Auslässen, Seitenplatten für die strukturelle Unterstützung und üblicherweise einer Lüfterplatte. Die Rohre sind der Pfad für das flüssige Kühlmittel, die Rippen vergrößern die Oberfläche, um mehr Konvektion zu erreichen. Als Material wird für Rohre und Rippen oft Kupfer gewählt, da es über ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit verfügt und mit Wasser und Ethylenglykol-Mischungen kompatibel ist. Edelstahl hingegen wird für Rohre und Rippen verwendet, wenn es wichtig ist, dass es sich bei dem Kühlmittel um deionisiertes Wasser oder andere korrosive Flüssigkeiten handelt.

Die Flachrohrwärmerauscher für die Ölkühlung von Aavid verfügen auch über Rohre und Rippen; hier sind die Rohre aber flach anstatt rund. Das minimiert den Druckabfall, wenn Öl oder Ethylenglykol als Kühlmittel verwendet werden. Die Oberfläche der flachen Rohre ist auch viel größer als die von Rohren in einem Rippenrohrwärmetauscher. Die zusätzliche Oberfläche der Rohre bei einem Flachrohrwärmetauscher für die Ölkühlung maximiert die Wärmeübertragung, wenn Flüssigkeiten mit geringerer Wärmeleitfähigkeit wie Öl oder Ethylenglykol verwendet werden. Diese Ölkühlerwärmetauscher bestehen aus Rippen, Flachrohren, einem geschweißten Kopf mit Ein- und Auslässen und Platten, inklusive einer optionalen Lüfterplatte.

Eine weitere Art von Wärmetauschern ist ein Plattenwärmetauscher, der für die Luft-Luft-, Luft-Flüssigkeit-, Flüssigkeit-Luft- und Flüssigkeit-Flüssigkeit-Kühlung genutzt werden kann. Plattenwärmetauscher bestehen aus gerippten Kammern, die durch flache Platten abgetrennt sind und bei denen sich warme und kalte Flüssigkeiten abwechseln. Wärme wird über die Rippen in den Passagen an die Trennplatten, von dort an die Trennplatten in der kalten Flüssigkeit und schließlich wieder über die Rippen auf die kalte Flüssigkeit übertragen. Der Wärmetauscher verfügt über ein umfassendes Leitungssystem, Halterungen und einen Rahmen.

Die gelöteten Plattenwärmetauscher von Aavid für die Flüssigkeit-Flüssigkeit-Kühlung nutzen auch Platten; hier verwenden diese aber über fischgrätenartig angeordnete Rillen, die in abwechselnder Richtung angeordnet sind. Diese formen zwei separate Flusskanäle für zwei Flüssigkeitsströme, sodass sich die beiden Flüssigkeiten nie direkt berühren. Die Wärmetauscherplatten sind an den Rändern sowie an einer Matrix von Kontaktpunkten zwischen den Platten zusammengelötet. Der Wärmetauscher für die Flüssigkeit-Flüssigkeit-Kühlung kann mit Rohrbündelwärmetauschern verglichen werden, die in ähnlichen Anwendungsfällen zum Einsatz kommen.

Die Kühlleistung der verschiedenen Wärmetauschertechnologien kann stark variieren. Bei der Wahl eines Wärmetauschers ist es also wichtig, zu verstehen, welche Leistung benötigt wird und welche Flüssigkeiten für die Abfuhr der Wärme verwendet werden können. Ebenso ist es bei der Wahl eines Wärmetauschers wichtig, das gesamte System zu bewerten, da es viele zu berücksichtigende Werte wie Durchfluss, Druckabfall, Materialverträglichkeit und mehr gibt.


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