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BeitragVerfasst: Do Aug 22, 2013 8:47 am 
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Hallo,

ich habe während meines Studiums eine Projektarbeit bekommen. In dieser soll die Abwärme aus Lötöfen genutzt werden. Ich habe überlegt in die Abgasrohre dieser Öfen einen Wärmetauscher einzusetzten und damit eine Industriewaschanlage zu beheizen. In dieser sind bereits zwei Wärmeübertrager eingebaut.
Ich bin mir nicht sicher ob meine Rechnung korrekt ist und würde mich über eine Bestätigung oder Verbesserung meiner Rechnung freuen.

Vorgehensweise:

Die Waschanlage soll mit einer Vorlauftemperatur von 120 Grad Celsius angefahren werden(Herstellerangabe). Deshalb wird das Wasser in der Rohrleitung mit einem Druck von 5 bar beaufschlagt. (Wasser bei 120 Grad und 2 bar Druck noch flüssig)

Angabe Wasser in der Rohrleitung bei 120 Grad Celsius. (Kurz vor Wärmetauschereingang)

T= 393,15 K
c= 2 m/s
rho = 943 kg/m^3
kin. viskosität= 0,2461 * 10 ^-6
Pr = 1,441
Wärmeleitfähigkeit: lambdawasser= 0,6836 W/(m*k)
spez Wärmekapazität= 4255 J/(kg*K)

Angaben Wärmeübertrager: (Edelstahl)

L=18m
di= 0,032 m ri=di/2
s=0,0015 m
da=0,035 m ra = da/2
Wärmeleitfähigkeit: lambdaedelstahl= 16 W/(m*K)


Angaben Wasser in der Waschanlage:
T= 343,15 K
Wärmeübergangszahl im ruhenden Wasser in der Waschanlage: alphaaußen= 460 W/(m^3*K) (Dieser Wert habe ich in einer Literatur gefunden, bin mir nicht sicher ob dieser korrekt ist)

Die Waschanlage hat zwei Becken in der jeweils ein Wärmeübertrager eingehängt ist. (ähnlich wie Tauchsieder)

Berechnung:

Reynoldszahl in WÜT: Re= c*di/kin. vosko =262402,6 --> turbulent

Xi= (1,8 log10 Re-1,5)^-2= 0,010510471

Nu= ((Xi/8) * Re* Pr)/(1+12,7*sqr(Xi/8)*(Pr^2/3-1))*[1+(di/l)^2/3]
= 447,267

Nu= alphainnen * di/lambdawasser --> alphainnen= 955,47 W/(m^2*K)

krohr = 2*Pi/(1/(alphainnen*ri)+1/lambdaedelstahl*ln(ra/ri)+1/(alphaaußen*ra)) = 32 W/(m*K)

mpunktwasser= c * rho * A = 5640,5 kg/h = 1,57 kg/s


Somit wären die Daten zur Berechnung der Austrittstemperatur und der Wärmeübertragung geklärt:

deltaTm= deltaTe - deltaTa/ln(deltaTe/deltaTa)

Eintrittstemp: delta Te= Twassereintritt - Twasserwaschanlage= 393,15K-343,15K)

Austrittstemp: delta Ta= Twasseraustritt - Twasserwaschanlage= ? - 343,15 K


Qpunkt= mpunkt * cpwasser * (Twassereintritt-Twasseraustritt)

Qpunkt= krohr * L * deltaTm

Um nun die Austrittstemperatur des Wassers zu bestimmen habe ich die beiden Gleichungen gleichgesetzt. Da der gesuchte Wert im ln steht kann die Gleichung nur durch Iteration gelöst werden. Dafür habe ich ein Excel file erstellt.

Die Lösung ist, das die Austrittstemperatur 113,7 Grad Celsius beträgt.
Bei einer Wärmeleistung von 20 kW.

Nun die eigentliche Frage. Ist es möglich, dass das Wasser nur 5,3 K in dem Wärmeübertrager abgibt und trotzdem 20 kW überträgt oder habe ich irgendwo einen Rechenfehler gemacht?

Wäre Super wenn mir jemand helfen könnte.

Vielen Dank,

Grüße


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BeitragVerfasst: Do Aug 22, 2013 8:48 am 
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