1. Definieren Sie den Betriebsfall, bevor Sie eine Wärmelast eingeben.

Nennen Sie den Fall, den der Wärmetauscher erfüllen soll: zum Beispiel die Speicherladung unter einem angegebenen Kollektoreintrittszustand. Halten Sie fest, welche Bedingungen festgelegt sind und welche der Lieferant berechnen darf. Die Angabe einer festen Wärmelast, vier festen Temperaturen und zwei beliebigen festen Durchflüssen kann zu einer inkonsistenten Spezifikation führen.

Alfa Lavals Berechnungsmethode identifiziert Leistung, Temperaturen, Durchflüsse, zulässige Druckverluste und Betriebsgrenzen als wesentliche Auswahlparameter. Übersetzen Sie diese Eingaben in das folgende Projektarbeitsblatt.

Tragen Sie die erforderliche übertragene Leistung in kW über der Tabelle ein. Fügen Sie bei Bedarf separate Fälle hinzu, wie z. B. Warmlagerungsrücklauf, reduzierter Solareintrag oder Kaltstart. Ein täglicher Energiebedarf in kWh kann nicht direkt als momentane Wärmetauscherleistung in kW eingegeben werden.

Vollständigkeitsprüfung: ein anderer Ingenieur sollte in der Lage sein, den genauen Lastfall zu identifizieren, ohne raten zu müssen, welche Temperatur oder welcher Durchfluss sich ändern könnte.

2. Gleichen Sie die Wärmebilanz auf beiden Seiten ab

Für eine stationäre, einphasige Berechnung mit annähernd konstanter spezifischer Wärme:

Wärmestrom auf der heißen Seite = ṁh × cp,h × (Th,ein − Th,aus)
Wärmestrom auf der kalten Seite = ṁc × cp,c × (Tc,aus − Tc,ein)

ṁ in kg/s; cp in kJ/(kg·K); Temperaturdifferenz in K
Ergebnis: kW

Die beiden Wärmeströme sollten übereinstimmen, wenn externe Wärmeverluste vernachlässigt werden. Wenn der Volumenstrom angegeben wird, rechnen Sie ihn zunächst mithilfe der Fluiddichte unter den relevanten Bedingungen um. Wenn sich die Stoffeigenschaften wesentlich ändern, verwenden Sie die Fluid-Enthalpiedifferenz anstelle einer einzelnen konstanten Wärmekapazität. Die zugrunde liegende Wärmebilanz und die Umrechnung von Volumen zu Masse sind in Alfa Lavals Leitfaden zur Wärmeübertragungstheorie.

Für einenhypothetischer Wärmestrom von 50 kW für Wasser, nehmen Sie eine konstante Wärmekapazität von 4,18 kJ/(kg·K) und eine Änderung von 10 K an:

Erforderlicher Massenstrom = 50 ÷ (4,18 × 10) = 1,196 kg/s

Wenn jemand für dieselbe Seite nur 0,80 kg/s eingibt, ergeben die angegebenen Temperaturen 33,44 kW. Eine Erhöhung der Katalog-Nennleistung des Wärmetauschers kann diese Eingaben nicht konsistent machen. Entscheiden Sie, ob der Durchfluss, die Austrittstemperatur oder der Wärmestrom geändert werden darf, und überarbeiten Sie das Arbeitsblatt.

Berechnete Werte sichtbar von gemessenen Eingaben getrennt halten. Dies macht spätere Angebotsrevisionen nachvollziehbar und verhindert, dass eine Annahme zu einem angeblich vor Ort abgelesenen Wert wird.

3. Temperaturannäherung an beiden Enden prüfen

Für die unten dargestellte Gegenstromanordnung den heißen Eintritt mit dem kalten Austritt und den heißen Austritt mit dem kalten Eintritt vergleichen. Keine der beiden Enddifferenzen mit der Temperaturänderung innerhalb eines Kreislaufs verwechseln.

ΔT1 = Th,ein − Tc,aus
ΔT2 = Th,aus − Tc,ein

LMTD = (ΔT1 − ΔT2) ÷ ln(ΔT1 / ΔT2)

Wenn die beiden Enddifferenzen gleich sind, entspricht die LMTD dieser gemeinsamen Differenz. In diesem einfachen Gegenstrommodell müssen beide positiv sein, damit ein Wärmetauscher mit endlicher Fläche die angegebene fühlbare Wärme in die beabsichtigte Richtung übertragen kann. Die Berechnungsmethode des Herstellers verwendet dieselben Endpaarungen.

Gleiche 50 kW, unterschiedliche thermische Schwierigkeit

Im Folgenden ein originaler Lehrvergleich. Beide Seiten verwenden die oben angenommene konstante Wärmekapazität von Wasser bei vernachlässigbaren externen Verlusten. Es handelt sich um zwei erforderliche Leistungen, nicht um zwei Tests eines SOLETKS-Produkts.

Fall B erfordert unter diesen Annahmen die sechsfache Leitfähigkeit UA. Es wird nichtnicht die sechsfache Plattenfläche festgelegt: U hängt auch vom gewählten Wärmetauscher und den Betriebsbedingungen ab. Beachten Sie, dass der kalte Auslass von Fall B wärmer ist als der heiße Auslass; dies ist mit dem Gegenstrom vereinbar, da die lokalen Enddifferenzen positiv bleiben.

Bei ungleichen positiven Enddifferenzen von 20 K und 10 K beträgt die LMTD etwa 14,43 K. Dies verdeutlicht, warum die einfache Mittelung der beiden Zahlen ein abweichendes Ergebnis liefert.

4. Ersetzen Sie die Wasserannahmen durch das tatsächliche Glykolgemisch

Notieren Sie den Produktnamen der inhibierten Flüssigkeit, das Basisglykol, die Konzentration und ob diese Konzentration massen- oder volumenbezogen ist. Verwenden Sie die Eigenschaften des Arbeitsgemisches bei seinen Betriebstemperaturen. TYFOROPs TYFOCOR L Technisches Merkblatt, gehostet von RESOL, veranschaulicht getrennte Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeiten für Dichte, Viskosität, Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit. Es handelt sich um ein historisches Bulletin; beziehen Sie die aktuellen Daten für das tatsächlich spezifizierte Fluid.

Diese Eigenschaften beantworten unterschiedliche Fragen. Wärmekapazität und Dichte unterstützen die Wärmebilanz und die Durchflussumrechnung. Viskosität und Wärmeleitfähigkeit werden ebenfalls für die thermische und hydraulische Auswahl benötigt. Eine Wasserberechnung, gefolgt von einem unerklärten prozentualen Zuschlag, dokumentiert diese Effekte nicht.

Alsnur Sensitivitätsübung, ersetzen Sie 4,18 durch eine angenommene Wärmekapazität von 3,80 kJ/(kg·K):

50 ÷ (3,80 × 10) = 1,316 kg/s

Der erforderliche Massenstrom ist etwa 10 % höher. Der Wert 3,80 ist keinem bestimmten Glykolprodukt oder keiner bestimmten Konzentration zugeordnet. Diese Übung berechnet weder den Druckverlust des Wärmetauschers noch die Plattenanzahl.

Fordern Sie eine neue Auswahl unter Verwendung der benannten Mischung an. Alfa Lavals PHE Select unterscheidet explizit zwischen unterstützten Wasser- und Glykolaufgaben; verwenden Sie die entsprechende Werkzeug- und Fluidbibliothek des ausgewählten Herstellers. Lassen Sie den Lieferanten jedes Fluid oder jeden Betriebsfall außerhalb dieser Bibliothek kennzeichnen.

5. Koordinieren Sie Druckverlust, Werkstoffe und Servicezugang

Die Druckverlusttoleranz eines Wärmetauschers ist nur sein Anteil am Kreislaufwiderstand. Beziehen Sie das Kollektorfeld, die Rohrleitungen, Ventile, Filter und andere Komponenten in die Pumpenberechnung ein. Unterscheiden Sie außerdem den zulässigen Druckverlust Verlustdurch den Wärmetauscher von seiner Druckstufe.

Thermische Leistung und hydraulischer Widerstand interagieren durch die Kanalauslegung. Der Alfa Laval Theorieleitfaden erläutert diesen Zielkonflikt und unterscheidet zwischen öffenbaren Dichtungsplattenwärmetauschern und gelöteten oder schmelzverbundenen Konstruktionen. Vergleichen Sie daher die vorgeschlagenen thermischen und hydraulischen Ergebnisse gemeinsam und prüfen Sie, ob die Wartungsmethode zum Maschinenraum passt.

Stellen Sie die Wasseranalyse und Materialeinschränkungen bereit, anstatt nur „Edelstahl“ anzugeben. Platten, Verbindungsmaterialien und Dichtungen müssen alle berücksichtigt werden. Alfa LavalsHVAC-technische FAQerläutert, wie Ablagerungen enge Kanäle verstopfen können und warum die Fluidchemie für die Materialauswahl wichtig ist. Lassen Sie sich vom Lieferanten die Kompatibilität für die tatsächlichen Kreisläufe bestätigen, einschließlich etwaiger Anforderungen an Trinkwasser.

Markieren Sie vor der Annahme eines Layouts die Absperr-, Entleerungs-, Reinigungs- und Ausbauzugänge in der Zeichnung. Ein Wärmetauscher, der zwischen zwei Rohre passt, kann dennoch für Wartungsarbeiten unzugänglich sein.

6. Vergleichen Sie Angebote anhand eines unveränderten Lastenhefts

Verwenden Sie für jeden Lieferanten dieselbe Revision des Eingabeblatts. Der folgende fiktive Vergleich zeigt, wie man eine Auswahl prüft, ohne zu raten, welches Produkt „besser“ ist.

Die Prüfung ist abgeschlossen, wenn die Lieferantenberechnung den vereinbarten Lastfall reproduziert, beide Druckverluste zur Pumpenauslegung passen und Material- sowie Betriebsanforderungen dokumentiert sind. Ungeklärte Annahmen sollten der Auswahl beigefügt und nicht in einem Preisvergleich verborgen werden.