Um die Wärmekapazität eines Wärmetauschers mit Spiralrohr zu berechnen, benötigen Sie eine Reihe von Daten, darunter die Geometrie des Rohrs und die thermischen Eigenschaften der Flüssigkeiten. Die Grundformel für die Wärmeübertragung lautet wie folgt:
Q = U · A · ΔT
Wodurch:
- Q = Wärmeleistung in Kilowatt (kW)
- U = Wärmedurchgangskoeffizient (W/m²·K)
- A = Wärmeaustauschfläche (m²)
- ΔT = Durchschnittliche Temperaturdifferenz (K)
Schritt 1: Bestimmen Sie die Wärmeaustauschfläche (A).
Die Oberfläche des Spiralrohres wird nach folgender Formel berechnet:
A = π · D · L
Wodurch:
- D = Außendurchmesser des Rohres (m)
- L = Gesamtlänge der Spirale (m)
Unsere Edelstahl-Kesseltanks nutzen Wellenwärmetauscher aus EdelstahlDas bedeutet, dass die Wärmeaustauschfläche in unseren Behältern 1,5- bis 1,9-mal so groß ist relativ zu dem oben berechneten Glattrohr-Wärmetauscher.
Um die Wärmeaustauschfläche unserer Behälter zu berechnen, muss daher das Ergebnis der obigen Berechnung mit 1,7 multipliziert werden, um die Wärmeaustauschfläche für die 28 mm Wave-Wärmetauscheroberfläche in unseren Edelstahlkesselbehältern zu berechnen.
Schritt 2: Wärmeübertragungskoeffizient (U)
Dies hängt von den Eigenschaften der Flüssigkeiten wie Viskosität, Dichte, spezifischer Wärme und Wärmeleitfähigkeit sowie von der Strömung (laminar oder turbulent) ab. Um dies festzustellen, sind detailliertere Informationen über die Flüssigkeiten und Durchflussraten erforderlich. Bei Wasser liegt dieser Wert zwischen 500 und 10.000 W/(m²K).
Schritt 3: Durchschnittliche Temperaturdifferenz (ΔT)
Dies ist der Unterschied zwischen den Temperaturen der beiden Flüssigkeiten. Wenn die Temperaturen schwanken, ist das möglich logarithmischer durchschnittlicher Temperaturunterschied werden verwendet:
ΔTlm = [(T1 - T2) - (T3 - T4)] / ln[(T1 - T2) / (T3 - T4)]
Wodurch:
- T1 en T2 = Eintritts- und Austrittstemperatur eines Mediums
- T3 en T4 = Eintritts- und Austrittstemperatur des anderen Mediums
Erforderliche Daten
- Außendurchmesser des Rohres (D)
- Gesamtlänge der Spirale (L)
- Wärmeübergangskoeffizient (U)
- Durchschnittlicher Temperaturunterschied (ΔT)
Beispielrechnung Wärmetauscher für Wärmepumpe
In diesem Beispiel berechnen wir die Wärmekapazität eines Wärmetauschers in einer Wärmepumpenanlage. Wir nutzen folgende Daten:
- Wärmeübergangskoeffizient (U) = 1500 W/m²·K (für Wasser)
- Außendurchmesser des Rohres (D) = 28 mm = 0,028 m
- Gesamtlänge des Rohres (L) = 20 m
- Temperaturunterschied (ΔT) = 5 K.
Schritt 1: Berechnen Sie die Wärmeaustauschfläche (A)
Die Oberfläche des Spiralrohres wird nach folgender Formel berechnet:
A = ( π · D · L ) · 1,7*
* für die Wave-Komponente in unseren Wärmetauschern
Eingabe der Werte:
A = π 0,028 m 20 m = 1,759 m² 1,7 ≈ 3 m²
Schritt 2: Berechnen Sie die Wärmeleistung (Q)
Verwenden Sie die Wärmeübertragungsformel:
Q = U · A · ΔT
Eingabe der Werte:
Q = 1500 W/m² K 3 m² 5 K
Ergebnis:
Q = 22.500 W ≈ 22,5 kW
Fazit
Die Wärmekapazität dieses Wärmetauschers beträgt 22,5 kW. Sie gibt an, wie viel Wärme pro Sekunde bei der gegebenen Temperaturdifferenz von 5 K zwischen den Flüssigkeiten ausgetauscht werden kann.
Die obigen Berechnungen sind indikativ und basieren auf den oben genannten Annahmen. Daraus können keine Rechte abgeleitet werden.
