Wärmeübertragung im Gegenstrom, Gleichstrom und Kreuzstrom

§ 1. هدف و اهمیت فنی مبدل‌های حرارتی مبدل‌های حرارتی به منظور انتقال گرما یا سرمای موجود در یک ماده جاری به ماده جاری دیگر با دمای اولیه کمتر یا بالاتر عمل می‌کنند. مواد دخیل در تبادل حرارت عمدتاً گازی یا مایع هستند. در اصل، گرما را می توان بین بیش از دو ماده در یک مبدل حرارتی نیز منتقل کرد. فرآیندهای احتراق و بسیاری از واکنش های شیمیایی دیگر در دمایی بسیار بالاتر از دمای محیط انجام می شود. در اینجا، محصولات گازی یا مایع اغلب محل فرآیند را در دمای بالا ترک می‌کنند و بنابراین همچنان حاوی مقادیر زیادی گرما هستند، که اگر از نظر اقتصادی کار می‌کنند نباید هدر بروند. برعکس، اغلب مطلوب است که مواد اولیه فرآوری نشده قبل از اینکه به محل فرآیند وارد شوند، گرم شوند. بنابراین گرمای موجود در محصولات با انتقال آن به مواد اولیه در مبدل های حرارتی به بهترین وجه مورد استفاده قرار می گیرد. در واکنش های شیمیایی، به عنوان مثال. ب. در هنگام احتراق در کوره های فنی، مانند اگزوز حرارتی. همچنین اغلب ضروری است زیرا گرمای واکنش یا احتراق به تنهایی برای حفظ دماهای بالا مورد نیاز کافی نیست. با این حال، چنین استفاده ای از گرمای موجود در محصولات نهایی همیشه اقتصادی بودن فرآیند را افزایش می دهد. یکی از قدیمی ترین و شناخته شده ترین فرآیندهای این نوع، پیش گرم کردن هوا و گاز گرم کننده در احیاء کننده های کوره زیمنس-مارتین با استفاده از گرمای موجود در گازهای خروجی احتراق است.

§ 1. Zweck und technische Bedeutung der Wärmeaustauscher Wärmeaustauscher dienen dem Zweck, die in einem strömenden Stoff enthal­ tene Wärme oder Kälte auf einen anderen strömenden Stoff tieferer oder höherer Ausgangstemperatur zu übertragen. Die in Wärmeaustausch tretenden Stoffe sind meist gasförmig oder flüssig. Grundsätzlich kann in einem Wärmeaustauscher auch zwischen mehr als zwei Stoffen Wärme übertragen werden 1. Zahlreiche technische Anwendungen der Wärmeaustauscher beruhen auf fol­ gender Überlegung. Verbrennungsvorgänge und viele andere chemische Reak­ tionen finden bei Temperaturen statt, die weit über der Umgebungstemperatur liegen. Hierbei verlassen die gasförmigen oder flüssigen Erzeugnisse den Ort des Vorganges häufig mit hoher Temperatur und enthalten daher noch große Wärme­ mengen, die bei wirtschaftlicher Betriebsweise nicht unausgenützt verloren gehen dürfen. Umgekehrt ist es vielfach erwünscht, die noch unverarbeiteten Aus­ gangsstoffe anzuwärmen, bevor sie dem Ort des Vorgangs zugeführt werden. Die in den Erzeugnissen enthaltene Wärme wird daher am besten ausgenützt, indem man sie in Wärmeaustauschern auf die Ausgangsstoffe überträgt. Bei chemischen Umsetzungen, z. B. bei der Verbrennung in technischen Öfen, ist ein solcher Wärme· aust. ausch häufig sogar unerläßlich, weil die Reaktions- oder Verbrennungswärme allein zur Aufrechterhaltung der erforderlichen hohen Temperaturen nicht aus­ reichen würde. Stets aber erhöht eine derartige Ausnutzung der in den Endstoffen enthaltenen Wärme die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Eines der ältesten und bekanntesten Verfahren dieser Art ist die Vorwärmung der Luft und des Heiz­ gases in den Regeneratoren des Siemens-Martin-Ofens durch die Wärme, die in den Verbrennungsabgasen enthalten ist.