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Grundlagen und Praxis von Wärmeübertragern

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Grundlagen und Praxis von Wärmeübertragern. Carina Müller-Späth Matr.-Nr.:23224533 FB Maschinenbau. Inhalt. Vorbild Mensch (Bionik) Definition Wärmeübertragerarten und Stromführungen Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers Praxis. Vorbild für Regeneratoren hat die Natur in

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grundlagen und praxis von w rme bertragern

Grundlagen und Praxis von Wärmeübertragern

Carina Müller-Späth

Matr.-Nr.:23224533

FB Maschinenbau

inhalt
Inhalt
  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeübertragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers
  • Praxis
slide3
Vorbildfür Regeneratoren hatdie Naturin

der Nase,der Luftröhreundden

Bronchiender Menschenund

höheren Tieregegeben. Im Winter wird

dadurch, dass die verbrauchte Atemluft an die

Wände dieser Atemwege in Form von Wärme

abgegeben wird, die zustarke Abkühlung

der Naseundder Bronchien

vermieden. Beim Einatmenwird die in

den Wänden gespeicherte Wärmean

die Frischluft abgegebenund somit

vorgewärmt.

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
definition
Definition

Ein Wärmeübertrager oder Wärmetauscher ist ein Apparat der thermische Energie von einem Stoffstrom auf einen anderen überträgt.

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
rekuperatoren
Rekuperatoren

.....Was ist das?

  • Doppelrohr- Wärmeübertrager (Gleich und Gegenstrom)
  • Rohrbündel- Wärmeübertrager (Gegenstrom verwirklichbar, mit Umlenkblechen wird Kreuzstrom erzeugt)
  • Plattenwärmeübertrager (reiner Kreuzstrom)
  • Wärmeübertrager mit Rohrschlange
  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
slide6

Vorbild Mensch (Bionik)

  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
regeneratoren
Regeneratoren
  • umschaltbare Wärmeaustauscher
  • Gase strömen im zeitlichen Wechsel

hindurch

  • übergehende Wärme wird in

durchlässiger Füllmasse (z.B. Schüttung

aus Steinen oder Metallstreifen)

gespeichert

  • Wärmeenergie wird anschließend an das

kältere Gas abgeben

  • Zwei Regeneratoren (in dem gleichzeitig

das eine Gas erwärmt und das andere

gekühlt wird).

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
stromf hrungen
Stromführungen

Gleichstrom

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
stromf hrungen9
Stromführungen

Gegenstrom

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
stromf hrungen10
Stromführungen

Kreuzstrom

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
wirkungsgrad eines w rme bertragers
Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers

Der Wirkungsgrad η eines Wärmeübertragers ist definiert als das Verhältnis des tatsächlich übertragenen zum maximal theoretisch möglichen Wärmestrom.

Ist Ċ1 ≤Ċ2, so gilt

mit

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
f r ein beispiel sei angenommen
Für ein Beispiel sei angenommen

2 Wasserströme, T1‘= 50 °C (Warmwasser) und

T2‘= 10 °C (kaltes Leitungswasser) △Talt= 40K,

m=1 kg/s.

T2‘ erreicht am Austritt des Wärmeübertragers

T2“=48 °C, △Tneu= 38K ist wärmer geworden.

Somit beträgt der Wirkungsgrad

η=△Tneu/△Talt=38K/40K =0,95 bzw. 95 %.

Die Temperaturdifferenz ändert sich mit dem

Massenstrom m. Der Wirkungsgrad ist von den

Einsatzbedingungen abhängig.

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis

.

.

anwendung
Anwendung
  • Chemische Industrie
  • Verdampfer und Kondensator in Kälteanlagen und Wärmepumpen
  • Dampferzeuger, Überhitzer in der Kraftwerktechnik
  • Heiztechnik: Be- und Entladen von Wärmespeichern
  • Automobil: Kühler und Heizung
  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
auslegung eines platten gegenstrom w t
Auslegung eines Platten-Gegenstrom-WÜT

Ein Kaltwasserstrom (T2‘= 15°C, cp2= 4,18 kJ/kgK, m2=1,2 kg/s) soll auf eine Temperatur T2“=45°C erwärmt werden. Die Eintrittstemperatur des heißen Wassers (z.B. aus dem Erdreich) beträgt T1‘=50°C (m1=1,16 kg/s, cp1=4,31 kJ/kgK). Abgegeben wird das warme Wasser mit T1“=19,9°C.

Formeln:

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  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis

.

ergebnisse
Ergebnisse

A=7,3 m2 (k=4165,7 W/m2 K)

Mit 15% Sicherheit:

Wärmeübertrager mit A=8,4 m2

Wirkungsgrad: η=86%

( m ist veränderbar, durch Wahl der Pumpe)

  • Vorbild Mensch (Bionik)
  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis

.

slide16

Vorbild Mensch (Bionik)

  • Definition
  • Wärmeüber-tragerarten und Stromführungen
  • Wirkungsgrad eines Wärme-übertragers
  • Praxis
quellen
Quellen
  • Wärmeübertragung, Baehr und Stephan, Auflage 2006
  • http://www.itw.uni-stuttgart.de/ITWHomepage/Lehre/Praktikum/Versuch9.pdf
  • Wikipedia
ad