Entwicklung eines Wärmetauschers für Lacktrockenanlagen

Wimmer, Zaki GND

In Trockenschränken der Lackier- und Kunststofftechnikindustrie werden während eines Trocknungsprozesses brennbare Stoffe freigesetzt. Diese verursachen bei Kontakt mit heißen Oberflächen (den Heizstäben in dem Trocknungsofen) eine Explosionsgefahr. Die Sicherheitsanforderungen solcher Trockner sind in DIN EN 1539 detailliert beschrieben. In diesen Trocknern muss technisch bedingt ein Teil der Umluft (Trocknungsluft) abgeführt und mit Frischluft ersetzt werden, damit die Konzentration der entzündbaren freigesetzten Dämpfe einen bestimmten vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet. Die in der Abluft enthaltene Wärme geht dabei verloren. Daher muss die Frischluft vor der Zufuhr in den Nutzraum auf Betriebstemperatur gebracht werden. Die dazu notwendige Wärme erzeugen die Heizstäbe, die die Frischluft auf dem Weg zum Ofennutzraum überströmt. Durch den Einsatz eines Luft-Luft-Wärmetauschers wird ein Teil der Abluftwärme zur Vorheizung der Frischluft verwendet. Typischerweise werden für solchen Prozesse Plattenwärmetauscher eingesetzt. Die mit der Abluft abgeführten brennbaren Stoffe erreichen während der Abkühlung im Wärmetauscher ihren Taupunkt und kondensieren. Dieses Kondensat neigt dazu, sich auf den Wärmeaustauschoberflächen abzulagern. Das schnelle Verkrusten von konventionellen Wärmetauschern erschwerte bisher die technische Nutzung der Abwärme. Der hohe Wartungs- und Reinigungsaufwand durch die Ablagerung und die Partikelabscheidung macht den Betrieb von Wärmetauschern unwirtschaftlich. Das Ziel dieser Dissertation ist die notwendigen Kenntnisse zu sammeln, um einen wartungsfreien Wärmetauscher zu entwickeln bzw. die Wartungszyklen zu verlängern. Die Dissertation ist in sechs Hauptkapitel unterteilt. Das erste beinhaltet die Problembeschreibung. Ein theoretischer Hintergrund der Grundlagen der Ablagerung und die notwendigen Basiskenntnisse der durchgeführten numerischen Simulationen werden im zweiten Kapitel dargestellt. Das dritte Kapitel beinhaltet die durchgeführten numerischen Simulationen und ihre Ergebnisse. Das vierte Kapitel legt die durchgeführten Experimente und ihre Ergebnisse dar. Dann werden alle Ergebnisse der Dissertation in Kapitel fünf zusammengefasst und eine Diskussion durchgeführt und schließlich werden Vorschläge zu Weitererforschung der Ablagerung im Luft-Luft-Wärmetauscher in Kapitel sechs erörtert.

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Wimmer, Zaki: Entwicklung eines Wärmetauschers für Lacktrockenanlagen. 2010.

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