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.
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:
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| 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 | m² | 40 |
| Zulässiger Betriebsdruck Kühlwasser | bar | 10 |
| Leergewicht | kg | 860 |
| Betriebsgewicht | kg | 5.200 |
| Material | Edelstahl | 1.4404 |
Autor: Bernd Dzedzig