Wärmetauscher

Ein Wärmetauscher ist ein Gerät zur Übertragung thermischer Energie von einem Medium auf ein anderes, beispielsweise von Wasser zu Luft. Wärmetauscher werden in fast jeder Industrieanlage zur Kühlung, zur Energieübertragung und in Kraftwerken zur Stromerzeugung verwendet. Auch Heizkörper, wie sie in jeder Wohnung zu finden sind, sind nichts anderes als Wärmetauscher.

Funktionsweise eines Wärmetauschers

In der Energietechnik sind Wärmetauscher zumeist der Klasse der indirekten Wärmeüberträger zuzuordnen, welche auch als Rekuperatoren bezeichnet werden. Das heißt, dass zwei Stoffströme durch eine wärmedurchlässige Wand voneinander getrennt verlaufen. Am Beispiel eines Heizkörpers bedeutet das, dass durch das warme Wasser (erster Stoffstrom) zuerst der Heizkörper erwärmt wird und anschließend die Luft (zweiter Stoffstrom).

Wie viel Wärme an einen anderen Stoffstrom abgegeben werden kann, hängt dabei von der geometrischen Führung der Ströme ab. Hier wird grundsätzlich zwischen drei Grundformen unterschieden: Gleichstrom: Beide Stoffströme fließen in die gleiche Richtung. Gegenstrom: Die Stoffströme fließen in entgegengesetzter Richtung aneinander vorbei. Kreuzstrom: Beide Stoffströme kreuzen sich.

Aufbau eines Wärmetauschers

Bis auf Spezialfälle bestehen Wärmetauscher aus Metall. Kupfer verfügt dabei über eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit. Aus Kostengründen wird jedoch stattdessen meist Stahl und Stahlblech verwendet. Es gibt zahlreiche Bauformen für Rekuperatoren wie z.B. Platten-, Spiral- und Rohrwärmetauscher. Alle haben jedoch gemeinsam, dass für beide Stoffströme ein jeweils voneinander getrennter Raum besteht und somit niemals physischer Kontakt zwischen beiden besteht. Um Wärmeverluste an die Umgebungsluft zu verhindern, werden die Zuleitungen und der Wärmetauscher selbst durch eine Isolierung geschützt.