Probleme Des Kreuzstrom-Wärmeaustauschers

ISBN-13: 9783540024347 / Niemiecki / Miękka / 1959 / 84 str.

Heinrich Ka1/4hl

Opis

Die Anregung fiir die vorliegende Arbeit ergab sich bei einer ver gleichenden Untersuehung versehiedener Bauarten von Warmeaustau an einer exakten theoretisehen sehern fiir Gasturbinen. Das Interesse Erfassung der Vorgange im W rmeaustauseher ist hier besonders groB, weil. die Kosten des Warmeaustauschers bei Gasturbinen hoher Wirtsehaft lichkeit vielfaeh einen erhebIichen Prozentsatz der gesamten Anlage kosten ausmaehen. Bei dieser Untersuehung wurde festgestellt, daB die Unterlagen fiir die Bereehnung von in Reihe gesehalteten Kreuzstrom Warmeaustausehern damals noeh sehr liiekenhaft waren. AuBerdem liegt bei allen Kreuzstrom-Warmeaustausehern eine weitere Unsicherheit in dem EinfluB des teilweisen Temperaturausgleichs in den stromenden, Medien, der durch Warmeleitung und durch Vermischungsvorgange ver ursacht ist. Andererseits erweisen sich oft Warmeaustauscher nach dem Kreuzstromprinzip bei Gasturbinen, wie auch auf anderen Gebieten der Technik, als besonders vorteilhaft, und zwar nicht nur aus konstruktiven Griinden, sondern auch wegen der relativ hohen Warmeiibergangszahlen bei quer angestromten Rohrbiindeln. Die erforderliche warmeiibertra gende }j'lache wird hier namlich bei gleichem Druckverlust meist kleiner als bei Stromung parallel zur Rohrachse. Es besteht somit offenbar ein Interesse, die hier in der Theorie des Kreuzstrom-1Varmeaustauschers festgestellten Liicken zu schlieBen. Die vorliegende Arbeit wurde von der Technischen Hochschule Stutt gart als Habilitationsschrift angenommen. Die Herren Professoren Dr. lng. RIEKERT, Dr. -lng. QUACK und Dr. -lng. ZOLLER haben sich als Referenten der Miihe der Durehsieht meiner Arbeit unterzogen, wofiir ieh ihnen bestens danken moehte. Auf ihre Anregung wurde an verschie denen Stellen gegeniiber der urspriingliehen knappen Fassung eine aus fiihrIichere Darstellung gewahlt.

Spis treści

Übersicht.- A. Wärmeübertragung im Kreuzgegenstrom.- I. Aufgabenstellung und Grundlagen.- 1. Einführung.- 2. Untersuchte Anordnungen von Kreuz-Gegenstrom-Wärmeaustauschemund allgemeine Voraussetzungen.- 3. Die wichtigsten Kenngrößen.- 4. In Reihe geschaltete Wärmeaustauscher.- II. Lösung der Grundgleichungen für den Kreuzstrom-Wärmeaustauscher mit beliebigem Verlauf der Eintrittstemperaturen.- 1. Allgemeine exakte Lösung.- 2. Sonderfall der konstanten Eintrittstemperaturen.- 3. Lösung mit Potenzreihen bzw. Polynomen für die Eintrittstemperatur.- 4. Lösung in geschlossener Form für einen Sonderfall.- 5. Der partielle Wärmerückgewinn.- III. Vereinfachtes Verfahren zur Berücksichtigung des Temperaturverlaufs am Eintritt.- 1. Näherungssätze.- 2. Erstes Verfahren zur Bestimmung der Faktoren ?t, ?tT, ?T, ?Tt, ?t, ?T.- 3. Zweites Verfahren zur Bestimmung der Faktoren ?t, ?T, ?tT, ?Tt, ?t und ?T.- IV. Ableitung der Formeln für die verschiedenen Anordnungen von Kreuz- gegenstrom-Wärmeaustauschern.- 1. Allgemeine Beziehungen.- 2. Zwei in Eeihe geschaltete Kreuz ström-Wärmeaustauscher.- 3. Grenzwert für sehr viele in Reihe geschaltete Kreuzstrom-Wärmeaus- tauscher.- 4. Beliebige Anzahl in Reihe geschalteter Kreuzstrom-Wärmeaustauscher.- a) Anordnung B und D (Abb. 2).- b) Allgemeine Lösung.- c) Sonderfall w= 1.- V. Ergebnisse der Rechnung.- B. Einfluß der Mischung und Wärmeleitung auf den Wärmerückgewinn des Kreuzstrom-Wärmeaustauschers.- I. Einführung.- II. Temperaturänderung durch Vermischung in einem isolierten Strom.- 1. Grundgleichungen.- 2. Physikalische Bedeutung der Kenngröße ?.- 3. Größenordnung der Kenngröße ?.- a) Strömung zwischen zwei parallelen Platten.- b) Strömung quer zu einem Rohrbündel.- c) Einfluß der Wärmeleitung im strömenden Medium auf die Kenngröße ?.- III. Kreuzstrom mit Mischung in einem Strom.- 1. Ausgangsgleichungen.- 2. Für kleine Werte der Kenngröße ? gültiges Lösungsverfahren.- 3. Mathematische Umformung der erhaltenen Lösung.- IV. Kreuzstrom mit Wärmeleitung in den wärmeübertragenden Elementen.- 1. Ausgangsgleichungen.- 2. Für kleine Werte der Kenngröße ?t gültiges Lösungsverfahren.- 3. Mathematische Umformung der erhaltenen Funktionen.- V.Ergebnisse.- Einfluß der Vermischung auf den Wärmerückgewinn.- Einfluß der Wärmeleitung in den wärmeübertragenden Elementen auf den Wärmerückgewinn.