1.6 Co- versus Gegenstromfluss

Die Strömungen innerhalb eines Wärmetauschers können auf verschiedene Arten angeordnet werden, um unterschiedliche Zwecke zu erfüllen. Die Möglichkeiten sind Gegenstromfluss, Gleichstromfluss und Kreuzfluss, von denen die ersten beiden in Abbildung 1.8 gezeigt sind. Es gibt verschiedene Formen von sogenannten Kreuzstromwärmetauschern, bei denen die Strömungen mehr oder weniger senkrecht zueinander stehen.

In BPHEs ist der Gegenstromfluss bei weitem die häufigste Anordnung. In diesem Fall ist es möglich, dass die Kühlflüssigkeit mit einer höheren Temperatur als die Heizflüssigkeitsaustrittstemperatur austritt. Einer der großen Vorteile des Gegenstromflusses ist die Möglichkeit, einen höheren Anteil des Wärmeinhalts des Heizfluids zu extrahieren. Es ist wichtig zu beachten, dass der LMTD-Wert für den Gegenstromfluss bei gleicher Klemmentemperatur viel größer ist als für den Gleichstromfluss (siehe Abbildung 1.9).

Das Motiv für die Verwendung des Gegenstromflusses wird durch Bezugnahme auf Gleichung 6 offensichtlich. Eine hohe LMTD impliziert, dass eine kleinere Wärmeübertragungsfläche benötigt wird, ich.e. die BPHE kann mit weniger Platten hergestellt werden. Aber auch in BPHEs tritt ein Gleichstromfluss auf, wenn es die Anwendung erfordert, z.B. in gefluteten Verdampfern. Eine Folge einer Gleichstromanordnung ist, dass die Austrittstemperatur des Kühlmediums niemals die Austrittstemperatur des Erwärmungsmediums überschreiten kann. Es ist auch erwähnenswert, dass in einer Gleichstromanordnung zu Beginn des Wärmetauschers ein großer Temperaturgradient vorliegt, wodurch das Kochen früher beginnt.

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