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Grundlagen und Praxis von Wärmeübertragern

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 Wärmeübertragern

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Presentation Transcript

  1. Grundlagen und Praxis von Wärmeübertragern Carina Müller-Späth Matr.-Nr.:23224533 FB Maschinenbau

  2. Inhalt • Vorbild Mensch (Bionik) • Definition • Wärmeübertragerarten und Stromführungen • Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers • Praxis

  3. 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

  4. 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

  5. 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

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

  7. 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

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

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

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

  11. 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

  12. 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 . .

  13. 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

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

  15. 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 .

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

  17. Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit

  18. Quellen • Wärmeübertragung, Baehr und Stephan, Auflage 2006 • http://www.itw.uni-stuttgart.de/ITWHomepage/Lehre/Praktikum/Versuch9.pdf • Wikipedia

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