Doppelrohrwärmetauscher

Wissenschaft Physik
#1

Hallo Freunde,

ich hätte eine Frage zu einem einfachen Gegenstrom - Doppelrohrwärmetauscher den ich vorab auslegen möchte:

Das Innenrohr führt einen Luftstrom mit 600°C, hat einen Durchmesser von 80mm, eine Wandstärke von 2mm und eine Länge von etwa 3m. Material wäre Stahl. Strömung turbulent.

Darübergestülpt ein Rohr mit etwa 160mm Innendurchmesser. Hier wird Umgebungsluft durchgeführt.

Daraus möchte ich jetzt einen ungefähr möglichen Wärmestrom vom Innen- zum Aussenrohr bestimmen.
Die Angabe ist leider etwas schwammig. Mehr Eckdaten sind mir aber leider nicht bekannt.

Mir sind die üblichen Formeln grob bekannt, muss ich jetzt aber wirklich Nusselt-Zahl etc. bestimmen oder gibt es da eine elegante Näherung?

#2

Mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad wird man die Austrittstemperatur des Heizgases so niedrig wie möglich (ohne Schaden durch Kondensat) wählen. Daraus ergibt sich dann die notwendige Rohrlänge und der Energieaustausch. Um die Berechnung des Wärmeaustausches kommt man dabei aber nicht herum. Vielleicht geht es mit den Programmen von Grünzweig & Hartmann ISOVER im Internet kostenlos. Mit Thermodynamik hat das aber gar nichts zu tun.

#3

Hallo Ronin87,

da die Wärmeübergangswerte stark von der Strömungsgeschwindigkeit der beiden Luftströme abhängig ist, müssen zwingend die jeweiligen Luftdurchsatzmengen und die Eintrittsdrücke bekannt sein. Wenn dann der Austritt in die freie Luft ist, sollte das auch bekannt sein.

Kann man annehmen, dass die jeweilige Rohroberfläche „technisch glatt“ ist?

Wenn ja, dann kann man das Problem auch lösen.

Gruß
Pat

#4

Hallo Ronin 87,leider kann ich dir da nicht weiterhelfen, ist nicht mein Fachbereich
Gruß Alibert

#5

Hallo,

was willst Du machen?
Heisse Rauchgase (z.B.aus Kamin) im Gegenstrom mit kalter Aussenluft als Zuluft austauschen?
Was hasst Du für Volumenströme? Gr…Pr…Nu…für solche einfachen Auslegungen nicht erforderlich. Hier nimmt man den Wärmeatlas zur Hand und holt sich die dimensionslosen Kennzahlen heraus.

Alls gebe einmal die Volumenströme und das zu erreichende Ergebnis an. also kalte Luft von t1=? auf t2=? erwärmen.

Beste Grüsse

KDT GmbH

#6

Hallo Ronin87

ich dachte es gäbe keine Ronin mehr seit sich Japan
halbwegs in Frieden und Ordnung befindet, aber so sehr kann man sich täuschen.

Nein, es gibt keine elegantere Lösung. Sie müssen irgendwie an die Daten für den Wärmeübergang, bzw Wärmedurchgang kommen. Und da führt nichts an der Nusselt Zahl vorbei. Ohne Nusselt-Zahl wäre es übrigens überhaupt nicht möglich. Die Nusselt-Zahl ist ja eine „Vergleichszahl“ mit deren Hilfe sie von in der Literatur angegebenen Werten auf ihre Anwendung schliessen können. Erst so können sie überhaupt ein annähernd zutreffendes Alpha für ihren Wärmeübergang bestimmen, ohne vorab Experimente durchführen zu müssen. Ist diese Zahl „daneben“, dann taugt der Rest der Rechnung auch nichts mehr.
Also dann mal los.
Reynolds, Grasshof, Prandtl, etc. warten auf ihre Auferstehung.
Eine grosse Hilfe ist der VDI-Wärmeatlas,
da finden sie sehr viele Anwendungen, vieleicht sogar schon ein passendes Alpha.
Wenn nicht müssen sie sich die Nusselt-Zahl halt mit Hilfe der oben genannten Herren selbst zusammenbasteln.

Viel Glück und viel Spass.

paraflysurf