Wärmetauscherrohrbündel: Hydrodynamische Berechnungen 

Wärmetauscherrohrbündel: Hydrodynamische Berechnungen als Grundlage der Zuverlässigkeit

Eine genaue Berechnung des hydraulischen Widerstands eines Rohrbündels bestimmt nicht nur den Energieverbrauch der Pumpausrüstung, sondern auch die Lebensdauer des gesamten Wärmetauschers. In unserer Ingenieurspraxis sind wir immer wieder auf Situationen gestoßen, in denen ein Fehler bei der Bestimmung des lokalen Widerstandskoeffizienten in der Entwurfsphase nach 6–8 Monaten Betrieb zu Kavitation und Zerstörung des Rohrbodens führte. Das Hauptproblem besteht darin, dass Standardformeln häufig nicht die tatsächliche Rauheit der Rohre nach der Verwendung oder die spezifische Lage der Trennwände berücksichtigen. Dieser Artikel widmet sich einer detaillierten Analyse der Methodik zur Berechnung des Druckabfalls im Ring- und Rohrraum, basierend auf realen Testdaten und nicht nur auf theoretischen Annahmen.

Ingenieure unterschätzen häufig die Auswirkungen der Rohrabstände und deren Anordnung auf die Gesamthydraulik des Systems. Wir haben mehr als 200 Projekte analysiert, bei denen die Änderung der Balkenkonfiguration von dreieckig zu korridorförmig eine Reduzierung des hydraulischen Widerstands um 15–20 % bei gleichbleibender thermischer Leistung ermöglichte. Allerdings erfordert eine solche Lösung eine Neuberechnung der Wärmeübergangskoeffizienten, da die Verwirbelung der Strömung im Korridorbündel anders erfolgt. Im Folgenden stellen wir spezifische Algorithmen und Korrekturfaktoren vor, mit denen Sie typische Fehler bei der Auswahl von Geräten für die Ölraffinerie- und Chemieindustrie vermeiden können.

Physik des Prozesses und Auswahl der Eingabedaten

Die hydrodynamische Berechnung eines Rohrbündels beginnt nicht mit dem Einsetzen von Werten in die Formel, sondern mit der korrekten Bestimmung des Fluidströmungsregimes. Die Reynolds-Zahl (Re) ist ein Kriterium, das laminare, Übergangs- und turbulente Regime trennt, und die Wahl der Methode zur Berechnung des Reibungskoeffizienten hängt direkt von ihrem Wert ab. Bei industriellen Wärmetauschern, die mit viskosen Medien wie Heizöl oder Glyzerin betrieben werden, ist der Modus häufig transient, was die Vorhersage am schwierigsten macht. In unseren Berechnungen verwenden wir verfeinerte Abhängigkeiten für die Übergangszone, da klassische Moody-Diagramme genau im Re-Bereich von 2300 bis 10000 einen Fehler von bis zu 12 % ergeben.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Temperatur des Mediums gelegt werden, da diese die Viskosität und Dichte der Flüssigkeit entlang der Länge des Wärmetauschers dynamisch verändert. Die Verwendung durchschnittlicher Temperaturwerte für das gesamte Rohrbündel ist ein häufiger Fehler, der zu einer falschen Schätzung des Druckabfalls führt. Wir empfehlen, den Strahl in berechnete Abschnitte zu unterteilen, insbesondere wenn der Temperaturunterschied zwischen Einlass und Auslass mehr als 40 °C beträgt. Wenn beispielsweise Öl von 90 °C auf 40 °C abgekühlt wird, kann sich die Viskosität um das Drei- bis Vierfache ändern, was das Geschwindigkeitsprofil im Ringraum radikal verändert.

Geometrische Parameter des Bündels, wie Rohrdurchmesser, Abstand und Hubzahl, sollten den aktuellen Zeichnungen und nicht den Katalogdaten des Herstellers entnommen werden. Der tatsächliche Innendurchmesser der Rohre kann aufgrund von Fertigungstoleranzen und vorhandenen Ablagerungen (Fouling) vom Nenndurchmesser abweichen. In einem unserer Fälle für eine Chemieanlage führte die Verwendung eines Nenndurchmessers ohne Berücksichtigung der Polymerisationsschicht dazu, dass der tatsächliche Druck am Pumpenausgang den berechneten um 0,4 MPa überstieg, was zu einem Notstopp der Leitung führte. Berücksichtigen Sie daher bei Berechnungen immer einen Sicherheitsfaktor für Rohrverstopfungen, insbesondere in Umgebungen, in denen es zu Kalkablagerungen kommt.

Um Daten korrekt einzugeben, müssen Sie nicht nur die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit kennen, sondern auch das Material der Rohre. Die Rauheit der Innenfläche neuer Stahlrohre beträgt etwa 0,05 mm, nach mehreren Betriebsjahren kann dieser Parameter jedoch auf 0,5 mm oder mehr ansteigen. Die Materialauswahl sollte auf einer Analyse der Korrosivität der Umgebung und der erforderlichen Lebensdauer basieren. Hier kommt die Erfahrung von Herstellern wie zum Beispiel zum EinsatzWuxi Kaisheng Electric Power and Petrochemical Equipment Co., Ltd.. Das Unternehmen ist auf die Entwicklung und Herstellung von Wärmetauschern für raue Umgebungen spezialisiert und bietet Lösungen aus Titan, Duplex-Edelstahl, Marinemessing (C46400), Kupfer-Nickel-Legierungen (C70600) und Nickellegierungen (N06625). Die Verwendung dieser ASME- und PED-zertifizierten Materialien sorgt von Anfang an für minimale Rauheit und hohe Korrosionsbeständigkeit, was für die Aufrechterhaltung der hydraulischen Konstruktionsleistung über einen jahrzehntelangen Einsatz in der Erdölraffinerie-, Chemie- und Schifffahrtsindustrie von entscheidender Bedeutung ist.

Berechnung des Druckabfalls im Rohrraum

Die Grundformel zur Bestimmung des Druckverlusts in geraden Rohren basiert auf der Darcy-Weisbach-Gleichung, ihre Anwendung erfordert jedoch eine sorgfältige Auswahl des hydraulischen Reibungskoeffizienten. Für das turbulente Strömungsregime, das in Industrieanlagen am häufigsten vorkommt, verwenden wir die Altschul-Formel, die die relative Rauheit der Wände berücksichtigt. Es ist wichtig zu verstehen, dass die Länge des berechneten Abschnitts nicht nur gerade Rohrabschnitte umfassen sollte, sondern auch die äquivalente Länge der lokalen Widerstände, die durch den Ein- und Auslass der Flüssigkeit aus den Kollektoren entstehen.

Lokale Widerstände an Rohrein- und -austritten machen oft bis zu 30 % der Gesamtverluste im Rohrraum aus, insbesondere bei Mehrzugwärmetauschern. Bei der Drehung der Strömung entstehen in den Verteilerkammern Wirbelzonen, die Druckenergie abbauen. In unserer Praxis verwenden wir folgende Werte lokaler Widerstandskoeffizienten: 0,5 für den Eingang zu einem Rohr mit scharfer Kante und 1,0 für den Ausgang zur Kammer. Bei Verwendung von Rohren mit angesenkten Kanten oder speziell profilierten Einlaufabschnitten können diese Koeffizienten auf 0,05–0,1 reduziert werden, was eine deutliche Einsparung von Pumpenenergie bedeutet.

Die Anzahl der Hübe durch den Rohrraum ist ein entscheidender Parameter, der die Durchflussmenge und damit den Druckverlust beeinflusst. Durch die Erhöhung der Hubzahl von eins auf zwei bei gleicher Durchflussmenge verdoppelt sich die Geschwindigkeit, was zu einer Vervierfachung des hydraulischen Widerstands führt, da die Verluste proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit sind. Dies ist ein Kompromiss zwischen der Kompaktheit des Geräts und dem Energieverbrauch. Bei der Konstruktion optimieren wir immer: Wenn der zulässige Druckabfall durch die Eigenschaften bestehender Pumpen begrenzt ist, müssen wir den Durchmesser der Rohre vergrößern oder die Anzahl der Hübe verringern, was auf Kosten des Wärmeübergangskoeffizienten geht.

Vergessen Sie nicht die Auswirkungen der Temperaturverformung von Rohren auf die Hydraulik. Bei großen Temperaturunterschieden zwischen Rohr und Ringraum können sich die Rohre verbiegen und so den effektiven Strömungsquerschnitt verändern. Bei starr befestigten Bündeln kann dies zu einem zusätzlichen lokalen Widerstand führen. Wir empfehlen den Einsatz von Kompensatoren oder Schwimmköpfen bei Anwendungen, bei denen der Temperaturunterschied mehr als 50 °C beträgt, um die hydraulische Auslegungsleistung über die gesamte Lebensdauer aufrechtzuerhalten.

Empfehlung:Führen Sie vor der endgültigen Entwurfsgenehmigung unbedingt eine Überprüfungsberechnung für maximale und minimale Betriebsdurchflussraten durch, um sicherzustellen, dass das System über den gesamten Lastbereich stabil bleibt.

Einzelheiten zur Berechnung des Rohrzwischenraums mit segmentierten Partitionen

Die Ringraumhydraulik stellt den schwierigsten Teil der Berechnung dar, da die Strömungsrichtung mehrfach geändert wird und Lücken zwischen den Leitblechen und dem Körper sowie zwischen den Leitblechen und den Rohren vorhanden sind. Die Druckverluste bestehen hier aus Reibungsverlusten bei der Querströmung um das Rohrbündel und Verlusten in den Fenstersegmenten der Trennwände, wo die Strömung ihre Richtung um 180 Grad ändert. Die klassische Bell-Delaware-Technik, modifiziert durch den TEMA-Standard, bleibt der Goldstandard, erfordert jedoch die Einführung vieler Korrekturfaktoren.

Lücken sind die Hauptquelle von Strömungen, die nicht am Wärmeaustausch teilnehmen, sondern hydraulischen Widerstand erzeugen. Die Strömung zwischen dem Prallblech und dem Körper (A-Jet) und die Strömung zwischen den Rohren und dem Prallblech (E-Jet) kann in schlecht konstruierten Apparaten 20–30 % des Gesamtdurchflusses erreichen. Bei unseren Berechnungen berücksichtigen wir strenge Fertigungstoleranzen: Der Spalt zwischen Trennwand und Gehäuse sollte bei Geräten mit einem Durchmesser von bis zu 600 mm 3-5 mm nicht überschreiten. Eine Vergrößerung dieser Lücke über die Norm hinaus führt zu einem starken Rückgang der Wärmeübertragungseffizienz und einer Instabilität des hydraulischen Regimes.

Der Installationsschritt der Trennwände wirkt sich direkt auf die Strömungsgeschwindigkeit im Rohrzwischenraum und die Vibrationsintensität der Rohre aus. Eine zu große Stufe verringert die Geschwindigkeit und beeinträchtigt die Wärmeübertragung, während eine zu kleine Stufe den Druckabfall und die Gefahr einer Vibrationszerstörung katastrophal erhöht. Die optimale Steigung beträgt normalerweise 0,2–0,5 vom Innendurchmesser des Gehäuses. Wir beobachteten einen Fall, bei dem die Reduzierung des Prallblechabstands von 300 mm auf 150 mm zur Erhöhung der Turbulenz dazu führte, dass die vorhandenen Pumpen das Medium nicht durch die Apparatur drücken konnten. Es war notwendig, die Trennwände durch Distanzstäbe zu ersetzen, was den Widerstand verringerte, aber eine Neuberechnung der Wärmeleistung erforderte.

Auch die Lage der Rohre relativ zu den Trennwänden spielt eine Rolle. Im Bereich der Segmentfenster kann die Strömungsgeschwindigkeit deutlich höher sein als im mittleren Teil des Bündels, was zu einer ungleichmäßigen Erosion der Rohre führt. Für Umgebungen mit abrasiven Partikeln empfehlen wir den Einbau von Schutzplatten oder die Verwendung dickerer Rohrböden in diesen Bereichen. Es ist auch wichtig, die Ausrichtung des Strahls zu berücksichtigen: Eine vertikale Anordnung der Leitbleche erleichtert möglicherweise eine bessere Entfernung von Gasstößen, erschwert jedoch das Abfließen von Flüssigkeit während des Abschaltens.

Der Strahlflächennutzungsgrad von Trennfenstern muss sorgfältig geprüft werden. Wenn Rohre mehr als 70 % der Fensterfläche einnehmen, wird die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Abschnitt zu hoch, was zu Kavitation und Lärm führt. In solchen Fällen empfiehlt es sich, einen Teil der Rohre aus dem Fensterbereich zu entfernen oder den Durchmesser des Gehäuses zu vergrößern. Unsere Ingenieure verwenden spezielle Strömungsmodellierungssoftware (CFD), um Bereiche mit Stagnation und übermäßiger Geschwindigkeit vor der Prototypenerstellung zu visualisieren.

Aktion:Überprüfen Sie die Zeichnung Ihres Wärmetauschers, um sicherzustellen, dass die Abstände den Anforderungen von GOST R 53683 oder der TEMA-Klasse R/C/B-Norm entsprechen, da Abweichungen von mehr als 1 mm die Berechnung ungültig machen können.

Berücksichtigung der Auswirkungen von Verschmutzung und Alterung der Ausrüstung

Jede theoretische Berechnung verliert ihre Relevanz, wenn der Faktor der Verschmutzung der Wärmeaustauschflächen während des Betriebs nicht berücksichtigt wird. Ablagerungen an den Rohrwänden (Fouling) verringern nicht nur den Wärmeübergangskoeffizienten, sondern verkleinern auch den Strömungsquerschnitt, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit und der hydraulische Widerstand erhöhen. Der Verschmutzungskoeffizient wird je nach Art der Arbeitsumgebung ausgewählt: Für sauberes Wasser kann er 0,0001 m²·K/W betragen, für Heizöl oder Ölschlamm kann er 0,0008 m²·K/W und mehr erreichen.

Die Dynamik des Ablagerungswachstums ist nichtlinear: Die stärkste Kontamination tritt in den ersten Betriebsmonaten auf, danach stabilisiert sich die Geschwindigkeit der Schichtbildung. Wenn jedoch gegen das technologische Regime verstoßen wird (z. B. Überhitzung der Rohrwand), kann der Prozess der Verkokung oder Kristallisation von Salzen beginnen, wodurch das Gerät schnell außer Betrieb gesetzt wird. In unseren Empfehlungen an Kunden weisen wir stets auf die Notwendigkeit einer regelmäßigen Überwachung des Differenzdrucks hin. Ein Anstieg des ΔP um 15–20 % des berechneten Wertes eines sauberen Geräts ist ein Signal für die Notwendigkeit einer chemischen Reinigung oder mechanischen Reinigung.

Auch die Oberflächenrauheit verändert sich im Laufe der Zeit. Korrosion kann die äquivalente Rauheit von Stahlrohren um das Fünf- bis Zehnfache erhöhen. Für aggressive Umgebungen empfehlen wir trotz der hohen Kosten dringend die Verwendung von Rohren mit Korrosionsschutzbeschichtung oder Duplex-Edelstahl. Die Amortisationszeit einer solchen Lösung beträgt aufgrund der geringeren Pumpkosten und der höheren Laufleistung zwischen den Reparaturen in der Regel weniger als zwei Jahre. Das Ignorieren dieses Faktors führt dazu, dass die Pumpausrüstung nach drei Betriebsjahren unter extremen Bedingungen arbeitet und überschüssigen Strom verbraucht.

Reinigungsmethoden wirken sich auch auf die Hydraulik aus. Die hydrodynamische Hochdruckspülung entfernt weiche Ablagerungen wirksam, kann jedoch die Oberfläche der Rohre beschädigen, indem sie sie rauer macht. Chemisches Waschen mit Säuren entfernt Ablagerungen gut, erfordert jedoch eine Neutralisierung und kann bei falscher Konzentration der Reagenzien zu Lochfraß führen. Wir haben Reinigungsverfahren für verschiedene Arten von Verunreinigungen entwickelt, die es uns ermöglichen, die hydraulischen Eigenschaften des Geräts auf 90–95 % des Niveaus neuer Geräte wiederherzustellen.

Beim Entwurf neuer Systeme ist es wichtig, eine einfache Demontage und den Zugang zum Rohrbündel zum Reinigen zu ermöglichen. Abnehmbare Bündel (Typ mit schwebendem Kopf) werden für Umgebungen mit hohem Kontaminationspotenzial bevorzugt, obwohl sie komplexer im Design und teurer sind. Bei einem Raffinerieprojekt reduzierte der Austausch eines festen Trägers durch einen abnehmbaren die Ausfallzeit für Wartungsarbeiten von 5 Tagen auf 8 Stunden, wodurch sich die Modernisierung in einem Quartal amortisierte.

Tipp:Integrieren Sie Differenzdrucksensoren in die Konstruktion am Ein- und Auslass des Wärmetauschers, um den Verschmutzungsgrad kontinuierlich und in Echtzeit zu überwachen.

Typische Konstruktionsfehler und Methoden zu deren Beseitigung

Einer der häufigsten Fehler besteht darin, den Einfluss der Einlass- und Auslassrohre auf die Strömungsverteilung im Gehäuse zu ignorieren. Wenn das Rohr schlecht positioniert ist, entstehen „tote Zonen“, in denen die Flüssigkeit praktisch nicht zirkuliert, und Zonen lokaler Überhitzung. Wir haben Fälle gesehen, in denen die Wandtemperatur in einem bestimmten Bereich des Bündels aufgrund einer falschen Platzierung des Einlassrohrs den zulässigen Grenzwert um 30 °C überstieg, was zum Durchbrennen der Rohre führte. Die Lösung besteht darin, Verteilerplatten oder Einlassdüsen einzusetzen, die das Geschwindigkeitsprofil ausgleichen.

Ein weiteres häufiges Problem ist die falsche Materialauswahl für Dichtungen, die sich auf die Dichtheit der Kammern und indirekt durch Undichtigkeiten auf die Hydraulik auswirkt. Bei hohen Temperaturen verlieren Gummidichtungen ihre Elastizität und beginnen, von einem Hub zum anderen Flüssigkeit unter Umgehung des Rohrbündels austreten zu lassen. Dies reduziert den effektiven Durchfluss durch den Arbeitsbereich und verfälscht die Daten von Steuergeräten. Bei Temperaturen über 200°C verwenden wir ausschließlich graphitgefüllte Spiraldichtungen oder Metalldichtungen.

Eine Unterschätzung der Schwingungsbelastungen bei hydraulischen Berechnungen kann fatale Folgen haben. Die Ablösung von Wirbeln aus Rohren kann bei bestimmten Durchflussraten in Resonanz mit der Eigenschwingungsfrequenz des Rohrbündels geraten. Dieses als strömungsinduzierte Vibration bekannte Phänomen kann Rohre innerhalb weniger Wochen zerstören. Die Berechnung muss eine Überprüfung der kritischen Strömungsgeschwindigkeit beinhalten. Wenn die Betriebsgeschwindigkeit nahezu kritisch ist, müssen zusätzliche Stützen oder Schwingungsdämpfer installiert werden.

Die Verwendung veralteter normativer Daten für lokale Widerstandskoeffizienten führt ebenfalls zu einem erheblichen Fehler. Moderne Rohre weisen im Vergleich zu Produkten von vor 30 Jahren eine andere Geometrie und Oberflächenqualität auf. Wir empfehlen, sich auf die neuesten Forschungsergebnisse und Daten von Herstellern zu verlassen, die von unabhängigen Laboren überprüft wurden. Insbesondere ISO 16812 und API 660 enthalten aktuelle Anforderungen an die Konstruktion und Sicherheit von Rohrbündelwärmetauschern.

Die Nichtberücksichtigung von Zweiphasenströmungen bei der Berechnung von Kondensatoren oder Verdampfern ist ein schwerwiegender Fehler. Die Hydraulik eines Dampf-Flüssigkeits-Gemisches unterscheidet sich aufgrund von Dichteänderungen und dem Auftreten von Phasenschlupf grundlegend von der einer einphasigen Flüssigkeit. Druckverluste in der Kondensationszone können ohne Verwendung spezieller Korrelationen (z. B. der Lockhart-Martinelli-Technik) unvorhersehbar sein. Bei unseren Projekten für solche Geräte führen wir stets Schritt-für-Schritt-Berechnungen entlang der Länge des Wärmetauschers durch und berücksichtigen dabei die Änderung des Massengehalts des Dampfes.

Achtung:Kopieren Sie Parameter niemals blind aus alten Projekten, ohne sie noch einmal zu überprüfen. Betriebsbedingungen und Rohstoffeigenschaften können sich geändert haben, was die alte Berechnung gefährlich macht.

Praktische Anwendung der Berechnungsergebnisse bei der Geräteauswahl

Die Ergebnisse hydrodynamischer Berechnungen bilden die Grundlage für die Auswahl der Pumpausrüstung. Die Pumpe muss den erforderlichen Druck liefern, wobei der Spielraum für Systemalterung und mögliche Wasserschläge zu berücksichtigen ist. Normalerweise empfehlen wir die Wahl einer Pumpe mit einer Förderhöhe von 10–15 % des Auslegungswerts, jedoch nicht mehr, um den Betrieb in einem ineffizienten Kennlinienbereich und die Notwendigkeit einer Drosselung des Durchflusses zu vermeiden, was zu Energieverlusten führt.

Die Berechnungsdaten werden auch zur Optimierung der Auslegung des Wärmetauschers selbst genutzt. Wenn die Berechnung einen übermäßigen Druckabfall ergibt, kann der Ingenieur entscheiden, den Gehäusedurchmesser zu vergrößern, den Leitblechabstand zu ändern oder auf eine Konstruktion mit mehreren Durchgängen umzusteigen. Diese Änderungen erfordern eine Neuberechnung der Kosten und Abmessungen des Geräts. Unser Ziel ist es, über den gesamten Lebenszyklus hinweg ein Gleichgewicht zwischen Investitionsaufwendungen (CAPEX) für Geräte und Betriebskosten (OPEX) für Energie zu finden.

Ein wichtiger Aspekt ist die Einhaltung von Umwelt- und Arbeitssicherheitsstandards. Beispielsweise regelt die Norm GOST 31842-2012 (analog zu EN 13445) Methoden zur Berechnung der Festigkeit und Stabilität von Wärmetauscherelementen, einschließlich der Berücksichtigung hydraulischer Belastungen. Die Nichteinhaltung dieser Standards kann dazu führen, dass die Aufsichtsbehörden die Annahme des Geräts verweigern. Wir garantieren, dass alle unsere Berechnungen in strikter Übereinstimmung mit den aktuellen Vorschriften der Russischen Föderation und den internationalen Standards ASME und TEMA durchgeführt werden.

Durch die Automatisierung von Berechnungsprozessen können Sie die Entwurfszeit verkürzen und den menschlichen Faktor minimieren. Wir verwenden unsere eigenen Skripte und lizenzierte Software (HTRI, Aspen EDR), die es uns ermöglichen, in kurzer Zeit Tausende von Iterationen durchzuführen und so die optimale Lösung zu finden. Automatisierung ersetzt jedoch nicht das technische Denken: Die Interpretation der Ergebnisse und die endgültige Entscheidungsfindung obliegt einem erfahrenen Spezialisten.

Für Kunden aus der Öl- und Gasindustrie analysieren wir zusätzlich die Risiken, die durch Wasserschläge bei schnellem Schließen von Ventilen entstehen. Die hydrodynamische Berechnung hilft bei der Bestimmung der Zeit bis zum sicheren Schließen des Ventils und der Notwendigkeit des Einbaus von Pulsationsdämpfern. Dies verhindert die Zerstörung von Schweißnähten und Flanschverbindungen beim An- oder Abfahren der Anlage.

Häufig gestellte Fragen

Wie wirkt sich die Rohrrauheit auf den hydraulischen Widerstand aus?

Die Rauheit der Rohrwände ist ein bestimmender Faktor für den Reibungskoeffizienten unter turbulenten Bedingungen. Eine Erhöhung der absoluten Rauheit von 0,05 mm (neuer Stahl) auf 0,5 mm (altes Rohr) kann den hydraulischen Widerstand des Trägers um das 1,5- bis 2-fache erhöhen. Dies führt direkt zu einem Anstieg des Energieverbrauchs der Pumpen. Für eine genaue Berechnung ist es notwendig, aktuelle Daten zum Zustand der Rohre zu verwenden oder einen prognostizierten Alterungskoeffizienten basierend auf der chemischen Zusammensetzung des Fördermediums festzulegen.

Welche Methode zur Berechnung des Rohrzwischenraums gilt als die genaueste?

Die genaueste und in der Weltpraxis anerkannteste Methode ist die Bell-Delaware-Methode, die alle Hauptpfade des Flüssigkeitsflusses (durch Lücken, um den Strahl herum, in Trennfenstern) berücksichtigt. Es ist in den meisten professionellen Softwaresystemen implementiert und wird vom TEMA-Standard empfohlen. Vereinfachte Methoden, die Strömungen nicht berücksichtigen, können zu einem Fehler von bis zu 40 % in Richtung einer Unterschätzung des Widerstands führen, was für eine seriöse Planung nicht akzeptabel ist.

Ist es möglich, den Druckabfall zu reduzieren, ohne den Wärmetauscher auszutauschen?

Ja, es gibt Möglichkeiten zur Modernisierung. Am effektivsten ist es, einen Teil der Leitbleche zu entfernen (wenn eine Verringerung der Wärmeübertragung akzeptabel ist) oder die Segmentleitbleche durch Stableitbleche zu ersetzen, die einen deutlich geringeren Widerstand erzeugen. Auch die chemische Reinigung der Rohre von Ablagerungen hilft. In manchen Fällen reicht es aus, die Pumpe durch ein Modell mit anderen Eigenschaften zu ersetzen, wenn der Leistungsspielraum einen Betrieb bei reduziertem Druck zulässt.

Warum ist es wichtig, bei der Berechnung die Anzahl der Züge zu berücksichtigen?

Die Anzahl der Hübe bestimmt die Länge des Flüssigkeitswegs und seine Geschwindigkeit. Durch Erhöhen der Hubzahl erhöht sich die Geschwindigkeit, wodurch sich die Wärmeübertragung verbessert, der Druckverlust jedoch quadratisch zunimmt. Ein Fehler bei der Wahl der Hubzahl kann dazu führen, dass die Pumpe einfach nicht in der Lage ist, die erforderliche Flüssigkeitsmenge durch das Gerät zu pumpen. Bei der Berechnung muss ein striktes Gleichgewicht zwischen der thermischen Effizienz und den hydraulischen Fähigkeiten der vorhandenen Infrastruktur hergestellt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine kompetente hydrodynamische Berechnung eines Wärmetauscherrohrbündels nicht nur eine akademische Übung, sondern eine notwendige Voraussetzung für einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb des Unternehmens ist. Fehler in dieser Phase sind kostspielig: vom übermäßigen Energieverbrauch bis hin zu Notabschaltungen der Produktion. Unser Team verfügt über langjährige Erfahrung in der Durchführung solcher Berechnungen für Geräte beliebiger Komplexität und ist bereit, Ihnen die optimale technische Lösung anzubieten, die durch Zahlen und Praxis bestätigt wird.

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