Wärmetauscherberechnung

Sieka · Anmeldungsdatum: 11.08.2017 Beiträge: 2

Hallo,
kann mit vielleicht jemand helfen?

Ein Rohr mit einem lichten Durchmesser von 12mm und einer Länge von 19m wird mit Wasser bei einer Durchflussgeschwindigkeit vom 2,2m/s durchflossen. Die Eingangstemperatur des Wassers beträgt 15°C. Die Umgebungstemperatur des Rohres beträgt 350°C.

Wie hoch ist die Ausgangstemperatur des Wassers?
Welche Temperatur hat die Mantelfläche vom Rohr?

moody_ds · Anmeldungsdatum: 29.01.2016 Beiträge: 515

Du brauchst:

Wanddicke
Wärmeübergang Koeffizienten
Warmeleitkoeffizienten

edit:

Als grobe Abschätzung wäre eventuell der Ansatz reichen:

Mit

und v als Leerrohrgeschwindigkeit.

Und das würde ich dann mit der Mantelfläche multiplizieren.

Für die Temperatur der Mantelfläche wäre ich im Moment aus dem Stand aber überfragt, da die

ja auch eine Funktion des Ortes ist. Je nach Dicke der Wand ist die Temperatur innerhalb des Mantels nicht konstant und über die Rohrlänge ebenfalls nicht, da sich das Wasser ja auf heizt.

lg

Sieka · Anmeldungsdatum: 11.08.2017 Beiträge: 2

Danke für die schnelle Rückmeldung.

Wanddicke vom Rohr ist 2mm
Wärmeleitfähigkeit (W/mK) 0,38

eine grobe Abschätzung +-5°C würde mir reichen.

Mit der Formel komme ich so leider nicht weiter.
Ist nicht mein Fachgebiet... grübelnd

Gruß

Huggy · Anmeldungsdatum: 16.08.2012 Beiträge: 785

Für die Wassertemperatur

als Funktion des Abstands

vom Einlauf erhalte ich folgenden Differentialgleichung

mit

In diesem

sind die Wärmeübergangskoeffizienten an der Außen- und Innenseite des Rohres noch nicht berücksichtigt. Mit den angegebenen Daten und

habe ich

erhalten. Die Lösung der DGL lautet

Damit komme ich auf eine Ausgangstemperatur

Das müsste aber alles noch mal geprüft werden. Deshalb füge ich meine Herleitung der DGL an.

Es werde ein kleines Stück des Wassers im Rohr im Abstand

vom Einlauf mit der Länge

betrachtet. Seine Temperatur sei

. Es hat die Masse

und wird vom Wasser in der Zeit

durchflossen. Der Wärmeleitwiderstand des Rohres auf der Länge

ist

Will man den Wärmeübergang an der Außen- und der Innenseite des Rohres berücksichtigen, sind zu diesem

noch die Wärmeübergangswiderstände zu addieren.

Das ergibt einen Wärmestrom

Dieser ergibt in der Zeit

eine Temperaturerhöhung

Wenn man alles einsetzt, ergibt sich

Durch Grenzübergang

ergibt sich die angegebene Differentialgleichung.