Verzeichnis der Berechnungsbeispiele Beheizungssysteme mit Dampf oder organischen Wärmeträgern 19

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1 7 Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Berechnungsbeispiele 13 1 Beheizungssysteme mit Dampf oder organischen Wärmeträgern Dampfbeheizung Beheizung mit organischen Wärmeträgern Vergleich zwischen Dampf-und Thermalölbeheizung Beheizung mit dampfförmigen organischen Wärmeträgern Dampfkessel Bauformen Gefahren für einen Dampfkessel: Ablagerungen von Feststoffen oder Auskristallisation von Salzen an lokal übersättigten Stellen im Kessel Kesselspeisewasseraufbereitung Entgasung des Kesselspeisewassers Kondensatwirtschaft Erzeugung von Niederdruckdampf Eine vermehrte Kondensatrückführung verringert die Kesselspeisewassermenge Geringere Absalzrate durch das rückgeführte Kondensat, das salzfrei ist Kondensatabieiter Optimierung einer Dampfkesselanlage Verbrennungsrechnung Ermittlung der Luftüberschusszahl n aus der C0 2- oder der 0 2-Konzentration in den Rauchgasen Wirkungsgrad des Dampfkessels und Brennstoffbedarf Probleme durch dietaupunktunterschreitung von schwefelhaltigen Brennstoffen Wärmeträgeranlage für flüssige organische Wärmeträger Erhitzer Ausdehnungs- oder Expansionsgefäß Vorratsgefäß Pumpen Rohrleitungen Isolierung Auswahl eines flüssigen organischen Wärmeträgers 66 2 Behälter-und Tankbeheizung Ermittlung der erforderlichen Heizleistung Q H Behälterbeheizung Heizschlangen im Behälter Mantelbeheizung von Behältern Wandbeheizung von außen mitthermoblechen und Wärmeleitzement 74

2 8 Inhaltsverzeichnis 2.3 Beheizung von Lagertanks Berechnung der Wärmeübergangszahlen bei natürlicher Konvektion Nusseltgleichung aufgelöst nach a für horizontale Rohre: Nu = 0,53 (Gr Pr) Nusseltgleichung aufgelöst nach a für vertikale Wände: Nu = 0,13 (Gr Pr) Instationäres Heizen und Kühlen Aufheizen und Kühlen von Produkten in Behältern Berechnung der Heiz- und Kühlzeiten Mit innenliegender Heizschlange oder Mantelheizung/-kühlung Zeit-und Flächenbedarf für isothermes Aufheizen von t, nach t Isothermes Kühlen von t, nach t Nichtisothermes Aufheizen von t, nach t Nichtisotherme Kühlung von t, nach t Isothermes Heizen und Kühlen in einem externen Wärmetauscher Isotherme Beheizung in einem externen Wärmetauscher Isotherme Kühlung in einem externen Wärmetauscher Nichtisothermes Heizen und Kühlen in einem 1-1-Wärmetauscher mit idealem Gegenstrom Nichtisothermes Beheizen in einem 1-1-Wärmetauscher Nichtisothermes Kühlen in einem 1-1-Wärmetauscher Nichtisothermes Heizen und Kühlen in einem externen Wärmetauscher ohne idealen Gegenstrom Nichtisothermes Heizen in einem externen 1-2-Wärmetauscher Nichtisothermes Kühlen in einem 1-2-Wärmetauscher 97 4 Auslegung von Temperierstationen Abwechselndes Heizen und Kühlen (Bild 4.2a) Schneller Wechsel Heizen/Kühlen (Bild 4.2b ohne Pufferbehälter B) Gute Temperaturkonstanz im Vorlauf (Bild 4.2b mit Pufferbehälter B) Auslegung einer Temperierstation SchnelleTemperaturänderungen (Bild 4.2c) Auslegung einer Mischtemperaturregelung Berechnung der Wärmetauscheraustrittstemperaturen Berechnung der Austrittstemperaturen in einem mehrgängigen Wärmetauscher unter Berücksichtigung des Temperaturwirkungsfaktors F für nichtidealen Gegenstrom Berechnung der Austrittstemperatur t W2 bei idealem Gegenstrom mit F = Erforderliche Planungsarbeiten für eine Temperierstation Kühlsysteme Kühlwasserkreisläufe 113

3 Inhaltsverzeichnis Indirekte Kühlwasserkühlung mit Wasser oder Luft in einem Wärmetauscher Offener Kühlturmkreis Geschlossener Kühlturmkreis Zwei kreis System Kaltwasseranlagen Warmwasserkreislauf Kühlturm Was beeinflusst die Kühlleistung? Kühlturmbilanz und Wasserbedarf Kühlturmberechnungen Berechnung der Sättigungsbeladung x von Wasser in Luft Ermittlung der Enthalpie H der feuchten Luft Kühlleistung Q für die Wasserabkühlung Erforderliche Luftmenge L für die Wasser-Kühlleistung Q Verdunstete Wassermenge E für die Wasser-Kühlleistung Q Berechnung der Enthalpie H T1 der feuchten Austrittsluft bei der Austrittsfeuchtkugeltemperatur t F aus der Wärmebilanz des gesamten Kühlturms mit n theoretischen Kühlturmstufen Berechnung der Wasserablauftemperaturen t n von den Böden mit bekannter H T Berechnung der erforderlichen theoretischen Kühlturmstufen für eine vorgegebene Kühlleistung Graphische Ermittlung der erforderlichen theoretischen Stufen eines Kühlturms Luftkühler Vergleich Kühlturm - Luftkühler für die Kühlwasserkühlung Möglichkeiten zur Verbesserung der Wirksamkeit bei der Luftkühlung Luftkühler zur Kondensation oder Kühlung von Produkten Darstellung im h-x-diagramm Berechnung der Lufttemperatur t L nach der Abkühlung durch Wasserverdunstung Berechnung der Verdunstungsrate von Wassertropfen Verdampfungskühlung durch adiabates Verdampfen im Vakuum Kältemittelkühlung durch verdampfendes Kältemittel Direktkühlung von Gasen und Dämpfen Berechnung der adiabaten Sättigungstemperatur Energiebilanzen Anwendungsbeispiele für den direkten Wärmeaustausch Direkte Kühlung von heißen Pyrolysegasen mit Gasöl Kondensation von Dämpfen, die erstarrende Produkte enthalten Direkte Kondensation von Lösemitteln aus der Abluft Kalte Wäsche von Abluft mit hoher Benzindampfbeladung mit kaltem Benzin Brüdenkondensation in Direktkondensatoren Kühlwasserkühlung in Kühltürmen 164

4 10 Inhaltsverzeichnis 6 Rührbehälteranlagen Leistungsaufnahme von Rührern Wärmeübergang im Rührbehälter Rührbehälteraußenbeheizung Berechnung der Wärmeübergangszahlen Mantelheizung ohne Strömungskanäle für den Wärmeübergang durch Eigenkonvektion Doppelmantel mit Spiralblechen Halbrohrbeheizung [180 ] Wärmeverluste unisolierter Tanks und Behälter Berechnung der Wärmeübergangszahl Selbstisolierende Ablagerungen Wirtschaftlichkeit der Isolierung Anlagen zu Kapitel Wärme- und Kälteverluste isolierter Behälter und Apparate Ermittlung der Wärme- bzw. Kälteverluste isolierter Flächen Ermittlung des Temperaturabfalls im Behälter Zulässige Abkühlzeit Erforderliche Isolierstärke zur Vermeidung von Schwitzwasser Berechnung der Wasserdampfdiffusion in die Isolierung Anlagen zu Kapitel Wärme- und Kälteverluste isolierter Rohrleitungen Ermittlung der Wärme-bzw. Kälteverluste isolierter Rohrleitungen Berechnung der Oberflächentemperatur Produktabkühlung in durchströmten Rohrleitungen Produktabkühlung in stehenden Leitungen ohne Strömung Erforderliche Isolierstärke zur Vermeidung von Schwitzwasser Anlagen zu Kapitel Auslegung von Rohrleitungsbegleitheizungen Ermittlung der erforderlichen Heizleistung Heizleistungen verschiedener Beheizungssysteme Maximale Wand-bzw. Heizkabeltemperaturen Zulässige Beirohr-und Heizleitungslängen Anlagen zu Kapitel

5 Inhaltsverzeichnis Auslegung von Vakuumanlagen Erforderliches Saugvermögen zum Evakuieren der Anlage Erforderliches Saugvermögen zum Absaugen der Leckrate bei Betriebsdruck Erforderliches Saugvermögen zum Absaugen von Inertgasen und Dämpfen Ermittlung der Leckrate Erforderliches Saugvermögen für eine Trocknung Erforderliches Saugvermögen für eine Kühlung durch adiabate Vakuumverdampfung Erforderliches Saugvermögen für die Vakuumdesorption von Adsorbern Strömungsgeschwindigkeit und Rohrleitungsdruckverlust in Vakuumleitungen Entlastung der Vakuumpumpen durch Kondensation Kombinationen von Vakuumpumpen Auswahl von Vakuumpumpen Ölgedichtete Drehschieberpumpe Flüssigkeitsringpumpen Trockenlaufende Vakuumpumpen: Schraubenpumpe, Drehschieberpumpe, Klauenpumpe, Wälzkolbenpumpe Drehschieberpumpe Wälzkolbenpumpe Klauenpumpe Schraubenpumpe Nachteil der trockenen Vakuumpumpen Dampfstrahlpumpen Gegendruck Aufstellung Anlagenevakuierung Saugdruckregelung 274