Ein Plattenwärmetauscher ist eine Art Wärmetauscherkonstruktion, die Platten und Rippenkammern verwendet, um Wärme zwischen Flüssigkeiten, am häufigsten Gasen, zu übertragen. Er wird oft als Kompaktwärmetauscher kategorisiert, um sein relativ hohes Verhältnis von Wärmeübertragungsfläche zu Volumen hervorzuheben. Der Plattenwärmetauscher wird in vielen Branchen häufig eingesetzt, unter anderem in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund seiner kompakten Größe und seines geringen Gewichts sowie in der Kryotechnik, wo seine Fähigkeit, die Wärmeübertragung bei kleinen Temperaturunterschieden zu erleichtern, genutzt wird.[1]
Plattenwärmetauscher aus Aluminiumlegierungen, oft auch als gelötete Aluminiumwärmetauscher bezeichnet, werden seit mehr als 75 Jahren in der Flugzeugindustrie eingesetzt und etwa zur Zeit des Zweiten Weltkriegs in die kryogene Luftzerlegungsindustrie und kurz darauf in kryogene Prozesse in Chemieanlagen wie der Erdgasverarbeitung übernommen. Sie werden auch in Eisenbahnmotoren und Kraftfahrzeugen eingesetzt. Blechlamellen aus rostfreiem Stahl werden seit über 35 Jahren in Flugzeugen eingesetzt und etablieren sich nun auch in Chemieanlagen.[2]
Ursprünglich von einem italienischen Mechaniker, Paolo Fruncillo, konzipiert. Ein Plattenwärmetauscher besteht aus Schichten von Wellblech, die durch flache Metallplatten, typischerweise Aluminium, getrennt sind, um eine Reihe von Rippenkammern zu bilden. Getrennte heiße und kalte Flüssigkeitsströme fließen durch abwechselnde Schichten des Wärmetauschers und werden an den Rändern von Seitenstäben umschlossen. Hauptkomponenten eines Lamellenwärmetauschers. Die Wärme wird von einem Strom durch die Lamellenschnittstelle zur Trennplatte und durch den nächsten Lamellensatz in die angrenzende Flüssigkeit übertragen. Die Rippen dienen auch dazu, die strukturelle Integrität des Wärmetauschers zu erhöhen und ihm zu ermöglichen, hohen Drücken standzuhalten, während gleichzeitig eine größere Oberfläche für die Wärmeübertragung bereitgestellt wird.
Das Design von Plattenwärmetauschern bietet ein hohes Maß an Flexibilität, da sie mit jeder Kombination aus Gas, Flüssigkeit und zweiphasigen Flüssigkeiten betrieben werden können.[3] Auch die Wärmeübertragung zwischen mehreren Prozessströmen ist möglich,[4] wobei für jeden Strom verschiedene Rippenhöhen und -typen sowie unterschiedliche Eintritts- und Austrittspunkte zur Verfügung stehen.
Die vier wichtigsten Arten von Flossen sind: einfach, was sich auf einfache dreieckige oder rechteckige Designs mit geraden Flossen bezieht; Fischgrätenmuster, bei dem die Flossen seitlich angeordnet sind, um einen Zick-Zack-Weg zu bilden; und gezahnt und perforiert, was sich auf Schnitte und Perforationen in den Rippen bezieht, um die Strömungsverteilung zu verbessern und die Wärmeübertragung zu verbessern. Unterschiedliche Rippenstrukturen für Plattenwärmetauscher. Ein Nachteil von Plattenwärmetauschern besteht darin, dass sie aufgrund ihrer kleinen Strömungskanäle anfällig für Verschmutzungen sind. Sie können auch nicht mechanisch gereinigt werden und erfordern andere Reinigungsverfahren und eine ordnungsgemäße Filterung für den Betrieb mit möglicherweise verschmutzenden Strömen.
