Wärmeaustausch

Der Begriff „Wärmeaustausch” wird im technischen Sprachgebrauch häufig verwendet. Physikalisch korrekt ist jedoch der Begriff „Wärmeübertragung”. Wärme ist eine Energieform, die nur von einem wärmeren auf ein kälteres System übertragen werden kann. Ein gegenseitiger Austausch im eigentlichen Sinn findet nicht statt.

In der Verfahrenstechnik beschreibt der Begriff Wärmeaustausch dennoch die gezielte Übertragung von Wärmeenergie zwischen Medien unterschiedlicher Temperatur. Das Ziel besteht darin, Wärmeenergie kontrolliert zuzuführen oder abzuführen. Dieser Vorgang ist eine Grundoperation vieler technischer Prozesse. Die Wärmeübertragung kann durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung erfolgen. In technischen Apparaten wirken diese Mechanismen häufig gleichzeitig. Der Wärmetransport bestimmt Aufheiz-, Abkühl-, Trocknungs- und Reaktionsprozesse. Der Wärmestrom kann vereinfacht wie folgt beschrieben werden:

Qdot= U *A * ΔT

• Qdot ist der Wärmestrom (W)
• U ist der Wärmedurchgangskoeffizient (W/(m²·K))
• A ist die Wärmeübertragungsfläche (m²)
• ΔT ist die treibende Temperaturdifferenz (K)

Ein effizienter Wärmetransport erfordert einen guten Kontakt zwischen Medium und wärmeübertragender Fläche. In Mischern, Reaktoren und Trocknern wird dieser Kontakt durch die mischende Bewegung des Produkts verbessert. Toträume oder stehende Zonen verschlechtern die Wärmeübertragung hingegen deutlich.