Zwei Haupttypen der Wärmetauscher

Es gibt zwei Haupttypen der Wärmetauscher, die sich durch einen Zwischenspeicher oder eine direkte Übertragung der Wärme unterscheiden.

Bei einem Regenerator wird die Wärme aus dem Primärmedium zunächst in einer thermischen Masse gespeichert und später (im nächsten Zyklus) von dieser Masse aus durch das Sekundärmedium regeneriert. Die thermische Masse kann das Wandmaterial der Strömungskanäle oder ein poröses Medium sein, durch das abwechselnd der Primärstrom und der Sekundärstrom hindurch geleitet werden.

Bei einem Rekuperator sind beide Medien mittels einer Wand getrennt, durch die die Wärme direkt übertragen wird.

Ferner kommen auch zweigeteilte Systeme zum Einsatz, bei denen ein Zwischenmedium Wärme vom Primärmedium im ersten Wärmetauscher auf das Sekundärmedium in einem zweiten Wärmetauscher überträgt.

Der Regenerator hat einen bedeutenden Nachteil, da die Wärme in das Zwischenspeichermaterial hinein und heraus diffundieren muss. Dabei verliert sie Exergie, da die Wärmefront in Strömungsrichtung abgeflacht ist und nicht die gesamte Wärme regeneriert werden kann. Ferner muss das Zwischenspeichermaterial (meistens die Wand oder die Strömungskanäle) für die Speicherfunktion ein guter Wärmeleiter sein, was eine hohe Wärmeleitung in Strömungsrichtung, einschließlich eines beträchtlichen Wirkungsgradverlustes (<<90%) zur Folge hat.

Bei einem Rekuperator ist der einzige grundlegende Verlust die Wärmeleitung durch die Wand in Strömungsrichtung, der jedoch durch die Verwendung eines Materials mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit, wie Plastik, bis auf weniger als ein Promille reduziert werden kann.

Die Realisierung des geforderten Wirkungsgrads ist nur mit dem Einsatz eines Rekuperators möglich.

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