Ein gedruckter Leiterplatten-Wärmetauscher besteht aus einem massiven Metallblock mit Tausenden von in dünne Legierungsplatten geätzten Mikrokanälen. Diese Platten werden gestapelt und in einem Vakuumofen diffusionsgeschweißt, wobei die atomare Diffusion sie zu einem einzigen Bauteil verschmelzen lässt. Es werden weder Dichtungen noch Lötmittel oder Schweißnähte benötigt. Das Ergebnis ist ein monolithischer Kern, der sich wie das Grundmaterial verhält und auch bei Drücken, die herkömmliche Konstruktionen nicht erreichen können, absolut dicht hält.
Diese Einheiten bewährten sich zunächst in der Luft- und Raumfahrt sowie in Kernkraftwerken. Heute finden sie Anwendung in LNG-Verflüssigungsanlagen, überkritischen CO₂-Kraftwerken, Offshore-Gaskompressionsanlagen und Hochdruckwasserstoffsystemen. Gemeinsames Merkmal: Der Platz ist begrenzt, die thermische Belastung hoch und Ausfallzeiten sind inakzeptabel. Ein PCHE benötigt typischerweise 5- bis 10-mal weniger Platz als ein vergleichbarer Rohrbündelwärmetauscher, was auf Offshore-Plattformen, wo jeder Quadratmeter Kosten verursacht, von entscheidender Bedeutung ist.
Da keine zwei Wärmebelastungen identisch sind, werden Kanalgeometrie, Tiefe und Querschnitt projektbezogen individuell angepasst. Die verwendeten Werkstoffe reichen von Edelstahl 316L und Duplex 2205 bis hin zu Titan und Hastelloy C-276, mit Blechdicken zwischen 0,5 und 2,0 mm. CFD-Modellierung und Finite-Elemente-Spannungsanalyse dienen als Grundlage für die Konstruktion, bevor mit dem Ätzen des Metalls begonnen wird. Der fertige Kern wird einer Helium-Dichtheitsprüfung unterzogen und hydrostatisch nach ASME-, CE- oder NB-Normen geprüft.
Die maximale Wärmeübertragungsfläche erreicht 8000 m², die Kanalspalte variieren von 0,4 bis 4 mm, der Auslegungstemperaturbereich liegt zwischen -196 °C und 850 °C und der maximale Auslegungsdruck bei 1000 bar. Der thermische Wirkungsgrad kann bis zu 98 % erreichen und ermöglicht so eine sehr präzise Temperaturregelung, wodurch Energie zurückgewonnen wird, die bei anderen Konstruktionen ungenutzt bleibt.
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