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| Aufgabe | Gegeben sei ein Doppelrohr-Wärmetauscher, der mit Wasser betrieben wird. Das Innenrohr hat den Durchmesser d = 0,01 m und die Länge l = 0,6 m. Die Wanddicke s beträgt 1,25 m und der Volumenstrom, der durch dieses Rohr fließt beträgt 50 [mm] \bruch{ml}{min}.
[/mm]
Die Rohre bestehen aus Stahl (Wärmeleitfähigkeit [mm] \lambda: [/mm] 46,5 W/mK).
Die Stoffdaten von Wasser:
dynamische Viskosität: 1,001 mPa s
Wärmeleitfähigkeit [mm] \lambda: [/mm] 0,5984 W/mK
Der Produktstrom soll eine Eingangstemperatur von 50°C und eine Ausgangstemperatur von 135°C haben.
Es wird angenommen, dass sich die Temperatur des Servicestromes (Mantelstrom) über die Rohrlänge unverändert bleibt.
Weitere Informationen:
1. Der Wärmeübergangskoeffizient [mm] \alpha [/mm] sei für das Außenrohr (Mantel) unendlich groß, wobei er für das Innenrohr aus dem VDI-Wärmeatlas zu entnehmen ist.
2. Die Strömung ist laminar und hydrodynamisch voll entwickelt mit thermischem Einlauf.
3. Der Wärmedurchgangskoeffizient k ist mit Hilfe einer geeigneten Korrelation zu berechnen.
Frage:
Wie ist die Servicestrom-Temperatur zu wählen, damit Eingangs- und Ausgangstemperatur des Produktstroms realisiert werden kann? |
Hallo,
ich weiß die Aufgabe sieht ein bisschen "chaotisch" aus, aber ich habe schon einige Ansätze.
Die Angabe, dass der Wärmeübergangskoeffizient für das Außenrohr als unendlich groß angenommen werden soll, sagt uns, dass bei der Berechnung des thermischen Widerstandes
[mm] R_{gesamt} [/mm] = [mm] R_{aussen} [/mm] + [mm] R_{Rohrwand} [/mm] + [mm] R_{innen}
[/mm]
also
[mm] \bruch{1}{k*A} [/mm] = [mm] \bruch{1}{\alpha_{aussen}*A_{aussen}} [/mm] + [mm] \bruch{s}{\lambda_{Rohrwand}*A_{Rohrwand}} [/mm] + [mm] \bruch{1}{\alpha_{innen}*A_{innen}}
[/mm]
der Term ''aussen'' wegfällt, da der Nenner unendlich groß wird und somit der Bruch gegen 0 geht.
Darüber hinaus habe ich nachgeschaut, welche Korrelation den ''Fall hydrodynamisch voll entwickelt + laminar + thermischer Einlauf'' beschreibt. Das ist die folgende Korrelation:
Nu = [mm] (3,66^3 [/mm] + [mm] 1,62^3 [/mm] * [mm] Re*Pr*\bruch{d}{l})^{1/3}
[/mm]
Ich vermute, dass ich zuerst den transportierten Wärmestrom berechnen muss. Anschließend ließe sich der Wärmedurchgangskoeffizient berechnen.
Mir fehlen aber geeignete Formeln, mit denen ich das alles mache.
UND: Wie müsste ich weiter vorgehen? Welche Teilschritte muss ich machen, um letzendlich auf die Temperatur zu kommen, mit der der Servicestrom durch den Wärmetauscher fließen muss?
Vielen Dank im Voraus.
Gruß
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 16:22 So 04.11.2012 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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