Der speziell zur Kondensation von Niederdruckdampf in Verdampfungs- und Destillationssystemen sowie zum Einsatz unter Vakuumbedingungen entwickelte AlfaCond 800 arbeitet mit doppelter Kapazität wie sein Vorgänger, der Plattenkondensator AlfaCond 600. Beide Apparate stellen eine Alternative zu sperrigen Direktkondensatoren oder indirekten Rohrbündelkondensatoren dar. Darüber hinaus können sie auch an besondere Anwendungen und Kapazitäten angepasst werden.
Udo Blume
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Ein Kondensator ist ein Wärmeübertrager, in dem Dampf zu Flüssigkeit konvertiert wird. Läuft der Vorgang unter Vakuum ab, muss der Kondensator für das sich stark erhöhende Dampfvolumen ausgelegt sein. Von Wasser beträgt es bei 1000 mbar 1,694 m³/kg, bei 1 mbar aber 1167 m³/kg, also Faktor 688. Dies erfordert asymmetrische Kanäle, da sonst der zulässige Druckabfall aus hydraulischen Gründen zur thermischen Überdimensionierung zwingt.
Dampf mit Inertgasen
Die Masse des Dampfes, die kondensiert werden kann, hängt von der Austrittstemperatur und dem Anteil nichtkondensierbarer Gase ab. Schon geringe Anteile von Inerten machen eine Totalkondensation unmöglich. Dampf und Inerte werden entlang der kalten Wand geführt, der Dampf kondensiert. Der Partialdruck des Dampfes senkt sich, was zu einer Senkung des Kondensationspunktes führt. Zur selben Zeit erhöht sich der Partialdruck in den Inerten, der Gesamtdruck bleibt jedoch konstant, vernachlässigbar kleiner Druckabfall vorausgesetzt. Ein weiterer Effekt der zur Senkung des Wärmeübertragungskoeffizienten führt ist, dass das Inertgas an den Wänden einen Film bildet – einen zusätzlichen Widerstand also, durch den der Dampf zu den Wänden diffundieren muss, um kondensieren zu können. Folglich reduziert die Anwesenheit von Inerten die treibende Temperaturdifferenz und den Wärmedurchgang. Der Anteil nichtkondensierbaren Gases sollte aufgrund der Dimensionierung der Kondensataustrittsstutzen 5 % der Dampfmenge nicht überschreiten.
Funktionsprinzip des AlfaCond
Der AlfaCond von Alfa Laval ist im Besonderen für die Vakuumkondensation ausgelegt. Der große Dampfeintritt und die beiden kleineren Kondensataustritte tragen der großen Volumenänderung des Dampfes bei der Kondensation im Vakuum Rechnung. Die beiden Kühlwasserstutzen sind wie der Dampfeintrittstutzen in der Mitte angeordnet, was konstruktiv erst den großen Dampfeintrittsquerschnitt ermöglichte.
Der AlfaCond besteht aus einem Plattenpaket mit verschweißten Paaren von Platten, die Kassetten bilden. Durch das Plattenkonzept ergeben sich zwei unterschiedliche Arten von Kanälen: geschweißte Kanäle für kondensierenden Dampf und gedichtete auf der Kühlwasserseite. Die Plattengeometrie ist auf optimale Kondensation ausgelegt: asymmetrische Kanäle – hohe Kanäle auf der Dampfseite, niedrige auf der Kühlwasserseite.
Dadurch kann ein sehr niedriger Druckabfall auf der Dampfseite erzielt werden, während auf der Kühlwasserseite hohe Geschwindigkeiten und damit hohe Turbulenzen bestehen bleiben. Hieraus resultiert eine Maximierung des Wärmedurchganges auf der Kondensatseite und eine Minimierung der Verschmutzungsneigung auf der Kühlwasserseite.
Der AlfaCond kann in einem weiten Anwendungsfeld eingesetzt werden, wie z.B. in der chemischen und petrochemischen Industrie, der organischen Industrie, der Kunststoffherstellung, der Kraftwerkstechnik, der Lebensmittelindustrie und in der Abwasserverarbeitung.
cav 469
Seminar: Planung und Auslegung von Wärmetauscheranlagen
GVC/DECHEMA-Jahrestagungen 2005
Fachhochschule Köln, IAV Institut für Anlagen- und Verfahrenstechnik
Leistungsstark
Die asymmetrische Plattenanordnung mit engen Kanälen (Wasserseite) und breiten, semi-verschweißten Kanälen (Dampfseite) bedingt die besondere Leistungsfähigkeit des AlfaCond 800. Der Kondensator zeichnet sich vor allem durch folgende Vorteile aus:
- Weniger Kosten, da der hohe Wärmedurchgangskoeffizient verglichen mit herkömmlichen Rohrbündelwärmeübertragern eine weitaus kleinere Wärmeübertragungsfläche erfordert. Die kompakte Bauweise spart Platz und senkt somit Transport-, Aufstellungs- und Installationskosten.
- Geringere Verschmutzungsneigung aufgrund der hohen Turbulenzen auf der Kühlwasserseite, die durch die spezielle asymmetrische Plattenprägung erzeugt werden.
- Einfache Reinigung der Kühlwasserseite, die entweder im geschlossenen Zustand chemisch mittels Umlaufreinigung (CIP) oder nach dem Öffnen mechanisch gereinigt werden kann.
- Einfaches Anpassen an veränderte Prozessbedingungen. Durch Hinzufügen oder Herausnehmen von Kassetten kann die Kapazität leicht erhöht oder verringert werden.
- Das 100%-Gegenstromprinzip ermöglicht ein Unterkühlen nicht kondensierbarer Gase bis nah an die Kühlwassertemperatur im Vergleich zu Rohrbündelwärmeübertragern, was z.B. die Leistung der Vakuumpumpe steigert.
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