Vortex-Generatoren für Kompakt-Wärmetauscher
Wärmetauscher gelten seit langem als Schlüsselkomponenten für eine rationellere Energienutzung. Der Einsatz von Kompakt-Wärmetauschern in vielen industriellen Prozessen hat inzwischen zu einer Minimierung der Energiekosten geführt, die unmittelbar mit der Steigerung der Energieeffizienz verbunden sind. Aus diesem Grund können die ständigen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, die im Bereich dieser Technologie betrieben werden, zu noch mehr Vorteilen für ihre industriellen Anwendungen führen. Um diese Technologie weiter zu verbessern, wurden in diesem Projekt drei konstruktive Alternativen von VEHEs (Kompakt-Wärmetauschern mit reliefartigen Vortex-Generatoren) entwickelt und getestet. Konkret entstanden in diesem Projekt Plattenlamellen- und Röhrenlamellen-VEHEs unter Anwendung zuverlässiger Verfahren zur Beurteilung und Vorhersage ihrer Leistungen, um die Entwicklung und Produktion dieser Komponenten möglichst kostengünstig durchführen zu können. Ein weiteres Projektergebnis war die Entwicklung einer Software (Datenbank und Computercode) zur Optimierung des VEHE-Einsatzes durch Industriebetriebe. Zwei der drei getesteten VEHE-Konstruktionen erwiesen sich als ausgesprochen erfolgversprechend: Bei ihnen nämlich liegen die geschätzten Nettoeinsparungen, die durch die Verkleinerung von Wärmedurchgangsfläche, Volumen und Gewicht sowie durch die Senkung der Herstellungskosten erzielt werden, zwischen 15 und 25 Prozent. Im Gegensatz dazu zeigte der dritte Entwurf - ein Plattenwärmetauscher mit Sekundärlamellen und eingestanzten Vortex-Generatoren - hohe Strömungsverluste und verursachte außerordentlich hohe Fertigungskosten. Die Ausführungsform als Lamellen-Rohr-Wärmetauscher mit eingestanzten Vortex-Generatoren ist unmittelbar serienreif, wird bereits in einem aktuellen Produktionsprogramm verwendet und eignet sich auch für mobile Anwendungen. Demgegenüber ergaben sich bei einem Plattenwärmetauscher reliefartigen Vortex-Generatoren erhebliche Probleme mit der Montage der Platten. Allerdings lassen sich diese Probleme leicht und mit geringem Aufwand lösen. Die entwickelte Software definiert die notwendigen Randbedingungen zur Minimierung der Betriebskosten für einen vorgegebenen Wärmetauscher in konventioneller oder Vortex-Konfiguration und liefert außerdem eine Abschätzung für die Abmessungen dieses kostengünstigen Wärmetauschers. Somit stellt sie ein flexibles Hilfsmittel dar, das speziell für Prognosen über die Industrietauglichkeit und für das Design von Wärmetauschern entwickelt wurde.
