Wärmewechseler

Ein Wärmewechseler, auch Wärmetauscher genannt, ist ein technisches Bauteil, das Wärme zwischen zwei oder mehreren fluiden Medien über eine fest installierte trennende Wand überträgt, ohne dass die Stoffe miteinander in Kontakt geraten. Das Ziel ist die Energieübertragung mit möglichst geringem Druckverlust und ohne Vermischung der Medien. Typische Medien sind Flüssigkeiten oder Gase; Beispiele: Heiz- und Kühlmittel in Industrieanlagen, Kraftwerken, Fahrzeugtechnik.

Zu den wichtigsten Bauformen gehören der Rohrbündel-Wärmetauscher (Shell-and-Tube), der Plattenwärmetauscher, der Luftkühl-Wärmetauscher sowie Spiral- oder Fin-Wärmetauscher. Beim Rohrbündel-Wärmetauscher strömt das eine Medium durch lange Rohre, das andere umgibt die Rohrbündel; Plattenwärmetauscher bestehen aus vielen parallel angeordneten Platten, zwischen denen das Medium fließt. Spiral- bzw. Fin-Wärmetauscher verwenden spiralförmige Kanäle bzw. Finnen, um die Kontaktfläche zu erhöhen. Die Wahl hängt von Wärmeleistung, Druck, Reinigung, Korrosionsbeständigkeit und Betriebsbedingungen ab.

Die Wärmeübertragung erfolgt über eine Barriere, die eine Wärmeleitung durch die Wand und Konvektion an beiden Seiten ermöglicht. Typische Strömungsanordnungen sind Gegenstrom, Parallelfluss oder Kreuzstrom. Die Leistung wird durch Q = U · A · ΔT_lm beschrieben, wobei U der globale Wärmedurchgangskoeffizient, A die Wärmeübertragungsfläche und ΔT_lm die logaritmische Mitteltemperaturdifferenz ist.

Anwendungen umfassen Heiz- und Kühltechnik in Gebäuden, Kraftwerke (Kondensatoren, Vorwärmer), chemische Industrie (Prozesswärme, Reaktorkühlung) sowie Fahrzeugtechnik (Kühler, Abgasrückführung). Wärmeüberträger spielen eine zentrale Rolle bei der Wärmerückgewinnung, steigern Energieeffizienz und senken Betriebskosten.