Donnerstag, Oktober 29, 2020
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Wärmeübertrager für verschmutztes Wasser

Um Abwasser ohne zusätzliche Druckerhöhungspumpen und aufwendige Mess- und Regeltechnik im freien Gefälle ableiten zu können, ist eine Wärmeübertrager-Konstruktion mit möglichst geringem Druckverlust erforderlich.

Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Unanfälligkeit gegenüber Verstopfungen und Verschmutzungen, also die Beibehaltung eines möglichst großen Fließquerschnittes und sauberer Wärmeübertragerflächen.

Hier empfiehlt sich der Einsatz von doppelwandigen Platten („Thermoplatten“), die durch ein einfaches Reinigungssystem ständig sauber gehalten werden.

Thermoplatten-Wärmeübertrager bestehen aus einer Anordnung von jeweils zwei Wärmeübertragungsblechen, die an den Rändern vollständig und auf der Wärmeübertragungsfläche durch Punktschweißungen miteinander verbunden sind. Die verschweißten Bleche sind zum erforderlichen Kanalquerschnitt hydraulisch aufgeweitet. Position, Anzahl und Muster der Punktschweißungen sowie die Kanalquerschnitte bestimmen den möglichen Betriebsdruck und die Art der Strömung.

Durch eine zentrische Anordnung von Thermoplatten, die zu Kreissegmenten geformt sind entstehen gekrümmte, ringförmig angeordnete Strömungskanäle. Der Wärmeübertrager wird spiralförmig durchströmt mit dem verschmutzten Medium zwischen den Platten und dem sauberen Medium im Platteninnenraum. Durch ein kontinuierlich rotierendes Bürstensystem wird die Verschmutzung auf ein Minimum reduziert und die Wärmeübertragung optimiert.

Die rotierenden Bürsten sorgen nicht nur für eine permanente Reinigung der Wärmeübertragerflächen, sondern auch für hohe Strömungsgeschwindigkeit und damit verbunden eine höhere Wärmeübertragerleistung. 

Bild FW-Ene-Dez-13-WT-01.jpg

Funktionsprinzip:
Das Kühlwasser wird gleichmäßig auf alle Thermoplatten verteilt und strömt ringförmig einmal durch den Wärmeübertrager. Das Abwasser wird von unten in den Wärmeübertrager geleitet und strömt nach der Verteilung auf alle Ringspalte aufwärts durch den Behälter, um an der Oberseite abgeleitet zu werden. Durch die Drehbewegung der Bürsten wird das Abwasser zusätzlich in einen spiralförmigen Umlauf gebracht (Spiral-WÜ). Dadurch wird der Effekt eines Gegenstrom-Wärmeübertragers erzielt.

Dieses Konstruktionsprinzip erlaubt eine Installation im Ablauf bestehender Abwasserreinigungsanlagen ohne die Notwendigkeit, zusätzliche Pumpen zur Überwindung der sonst entstehenden Druckverluste zu installieren. 

Referenzanlage: 

Bild FW-Ene-Dez-13-WT-02.jpg Bild FW-Ene-Dez-13-WT-03.jpg
Schumacher Packaging – Abwasserreinigungsanlage  Wärmeübertrager im Zulauf der ARA 

Installation zweier Wärmeübertrager mit folgenden Leistungsdaten:

Verfahrenstechnische Daten:
  ME  Warme Seite  Kalte Seite 
Eintrittstemperatur °C 55 20
Austrittstemperatur °C 40 38
Volumenstrom m³/h 65 55
Druckverlust bar 0,1 0,4

Konstruktive Daten:
  ME Wert
Übertragene Wärmeleistung kW 1.120
Anschlussleistung Bürstenmotor kW  1.5
Durchmesser außen mm 2.200
Höhe gesamt mm 2.100
Wärmeübertragerfläche 40
Zulässiger Betriebsdruck Kühlwasser bar 10
Leergewicht kg 860
Betriebsgewicht kg 5.200
Material Edelstahl 1.4404

Autor: Bernd Dzedzig

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