Katharina Karner Dynamische Simulation von Abkühlvorgängen in Nahwärmenetzen
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- Fritzi Wetzel
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1 Katharina Karner Dynamische Simulation von Abkühlvorgängen in Nahwärmenetzen
2 Inhalte Wärmeverluste Methodik Ergebnisse Schlussfolgerungen Rohrstatik Methodik Ergebnisse Schlussfolgerungen 2
3 Wie sehen die Rohrleitungen aus? Einzelrohrleitungen (ISOPLUS) Doppelrohrleitungen (ISOPLUS) 3
4 Methodik Einzelrohr Wärmeverluste Durchfluss 4
5 Methodik Doppelrohr Wärmeverluste Durchfluss 5
6 Ergebnisse - Einzelrohr Temperatur C DN 125 DN Stunden Abkühlverhalten von Rohrleitungen mit unterschiedlichen Durchmessern (Jänner), VL-Temperatur 87 C, Verlegetiefe 0,80m, Außentemperatur: Realdaten im Bereich von -4,1 bis 3,5 C 6
7 Ergebnisse - Einzelrohr Abkühlverhalten von Rohrleitungen mit unterschiedlichen Durchmessern (August), VL-Temperatur 80 C, Verlegetiefe 0,80m, Außentemperatur: Realdaten im Bereich von 11,2 bis 24,8 C 7
8 Ergebnisse - Doppelrohr Abkühlverhalten eines Doppelrohres (Jänner), VL-Temperatur 80 C, RL-Temperatur 50 C, Verlegetiefe 0,80m, Außentemperatur: Realdaten im Bereich von -2,8 bis 7,1 C 8
9 Schlussfolgerungen Wärmeverlust Einflussfaktoren auf das Abkühlverhalten Art der Rohrleitungen Durchmesser Material Verlegetiefe Betriebs- und Außentemperatur Abbildung des Auskühlverhaltens von Rohrleitungen mit hinreichender Genauigkeit möglich Doppelrohr: Abbildung von komplexen Wärmeübertragungs- und Wärmeverlustmechanismen möglich Teil der Wärmeverluste bleibt im System Wärmeverschiebung von der Vorlauf- zur Rücklaufleitung 9
10 Methodik Berechnung Spannungen E S E-Modul Stahl α Längenausdehnungskoeff. T V Vorspanntemperatur T K Temperatur Erdreich σσ = EE SS αα TT VV TT KK (TT BB TT KK ) T B Betriebstemperatur Zugspannung Druckspannung 10
11 Methodik Dauerfestigkeit Je nach Quelle wird eine Dauerfestigkeit für Zug- Wechselbeanspruchung von N/mm² angegeben. Definition Dauerfestigkeit: 10 7 Lastspiele T-Flex Betrieb:10 4 Lastspiele 11
12 Ergebnisse Vollkompensation: Best-Case Betrachtung Fixpunkt-Loslager-Kompensation Vollständige Kompensation bzw. ungehinderte Dehnung Es treten keine thermisch induzierten Spannungen auf Derartige Leitungskonstruktionen sind eher im Bereich der Infrastrukturleitungen zu finden Kollektorgänge 12
13 Kollektorgang 13
14 Ergebnisse T-Flex Betrieb Direkt erdverlegte Rohrleitungen: Worst-Case Betrachtung Keine Kompensation Dehnungsbehinderung Auftreten von Spannungen Winter Frühling Sommer Herbst σ [N/mm²] VL RL VL RL VL RL VL RL 2x DN / / / / / / / / 155 2x DN / / / / / / / / 156 DN / / / / / / / / 135 DN / / / / / / / /
15 Ergebnisse Temperatur Sigma Temperatur C Stunden Sigma N/mm² Spannungsverlauf eines Rohres während des Abkühlvorganges (August), Temperatur 80 C, Verlegetiefe 0,80m, Vorspanntemperatur 70 C, Außentemperatur: Realdaten im Bereich von 11,2 bis 24,8 C 15
16 Schlussfolgerungen Einflüsse: Verlegetemperatur / Vorspanntemperatur Thermische Vorspannung essentiell Reduktion der Vorspanntemperatur Reduziert die auftretenden Spannungen Vollkompensierte Rohrleitungen T-Flex Betrieb möglich Direkt erdverlegte Rohrleitungen T-Flex Betrieb möglich Für RL-Leitungen absolut kein Problem Für VL-Leitungen im Bereich N/mm², da aber keine echte Wechselbeanspruchung vorliegt ist der T-Flex Betrieb auch hier möglich 16
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1 L 3 P 1 L a 3 P a 1 L a m 3 P a l 1 L a m a 3 P a l m 2 P 3 P a l m e 2 P o 4 L 2 P o p 4 L a 2 P o p o 4 L a m 4 L a m p 6 N a 4 L a m p e 6 N a m 5 5 A A m 6 6 N a m e N a m e n 5 A m p 7 M 5 A m p
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