Ein Matrix-Berechnungsmodell zur Simulation und schnellen Berechnung der mittleren Temperaturdifferenz mehrgängiger Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager

Zur konstruktiven Auslegung mehrgängiger Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager wird ein schnelles Berechnungsverfahren für die mittlere Temperaturdifferenz vorgestellt. Innerhalb der einzelnen Bereiche des Plattenwärmeübertragers findet eine reine Kreuzstromführung ohne Quervermischung statt. Zwischen den Bereichen hingegen werden beide Ströme aufgrund von Umlenkungen oder Mischungszonen stets quervermischt. Die einzelnen Plattenelemente eines Bereiches sind immer gleichmäßig durchflutet und werden direkt angeströmt. Das Berechnungsverfahren basiert auf einem allgemeinen Matrix-Simulationsmodell für zunächst beliebige Schaltungsvarianten. Bei den verschiedenen Baureihen der Kreuzstrom-Plattenwärmeübertrager werden bestimmte Randbedingungen für die Kopplung der Bereiche vorab festgelegt, um so immer eine möglichst optimale mittlere Temperaturdifferenz zu gewährleisten. Neben komplexen Schaltungsvarianten wird dabei auch die sog. Kreuzgegenstrom-Schaltung erhalten. Mit Bezug der Temperaturdifferenz einer Schaltung auf den Wert des Gegenstromapparates wird ein entsprechender Korrekturfaktor für die mittlere Temperaturdifferenz definiert. Verschiedene grundlegende Schaltungsvarianten werden verglichen und anhand dieses Korrekturfaktors bewertet. Für die in der Praxis relevanten Schaltungen wird das Simulationsmodell sehr schnell und einfach gelöst. Das Berechnungsverfahren kann zukünftig in die Auslegungssoftware entsprechender Plattenwärmeübertrager implementiert werden, um so immer die optimale Schaltung zu ermitteln.