Der Wärmeübertragungskoeffizient ist eine Zahl, die aus verschiedenen Messgrößen berechnet wird. Sie zeigt an, was im Wärmetauscher vor sich geht. Bei idealer Umgebung bliebe die innere Oberfläche des Wärmetauschers sauber, während er eingesetzt wird. In diesem Fall wäre die Wärmeübertragung konstant, das heißt, die Menge an Wärme, die der Wärmetauscher weiterleitet, ist gleichbleibend.
In den meisten Fällen herrschen keine idealen Umstände, aus diesem Grund lagern sich Fremdstoffe aus dem Wasser im Innern des Wärmetauschers ab. Daraus entstehen Verkrustungen, welche als isolierende Schicht wirken. So wird weniger Wärme übertragen. Wir verwenden den Wärmeübertragungskoeffizient, um die Wirksamkeit der Merus Ringe zu überwachen. Im Laufe einer erfolgreichen Installation wird sich der Wert zunächst auf einem konstanten Level einpendeln. Im weiteren Verlauf kann er auf sein ursprüngliches Niveau (das heißt, bei vollkommen sauberen Oberflächen) sinken.
Den Wärmeübertragungskoeffizient berechnen:
Um den Koeffizienten α mit den relativ einfachen Messgrößen Temperatur und Volumenstrom zu berechnen benötigen wir:
Die übertragene Wärme (Q) im Tauscher:
Q = α x A x (T2 – T1) x Δt
mit: α = Wärmeübertragungskoeffizient, A= Wärmeübertragungsfläche, (T2 -T1)= Temperaturdifferenz, Δt = betrachtete Zeiteinheit
Die übertragenen Wärme (Q) an eine der beiden Flüssigkeiten:
Q = cp x dm x (T2 – T1) x Δt
mit: cp = Wärmekapazität des Fluids, dm= Massenstrom des Fluids, (T2 – T1) = Temperaturdifferenz, Δt = betrachtete Zeiteinheit
Setzt man die beiden Wärmeströme gleich und verwendet man die gemittelte TemperaturΔTm
erhält man den Wärmeübertragungskoeffizienten (α):
Da zur Kontrolle (Entwicklung des Wärmeübertragungskoeffizienten) keine absoluten Werte nötig sind, kann man A als konstant setzen (=1), und bei gleichbleibenden Medium cp und die Dichte ρ als konstant annehmen (=1). So erhält man den „qualitativen“ Wärmeübertragungskoeffizienten αm .
mit: T2,T1 den Ein und Austrittstemperaturen des Fluids mit gemessenem Volumenstrom.
Abwärmeverluste werden ebenfalls als konstant angenommen.
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