Teillastverhalten von Plattenwärmeübertragern: Fid-Bau Portal

Teillastverhalten von Plattenwärmeübertragern

Loose, P.

Plattenwärmeübertrager (hier: PWT) zeichnen sich dadurch aus, daß auf geringem Raum eine große wärmeübertragende Fläche untergebracht wird. Der kleine Querschnitt eines PWT bedingt eine große Reynolds-/ Nusseltzahl und einen großen Wärmeübertragungskoeffizienten/große Wärmedurchgangszahl. Im Teillastbereich ist jedoch zu erwarten, daß Wärmedurchgangszahl und Leistung überproportional sinken, was im allgemeinen mit Skepsis begegnet wird. Wie vom Autor dargestellt, ist diese negative Wertung jedoch falsch. Dazu wird die Trinkwassererwärmung untersucht, wie sie zum Beispiel in der Fernwärmetechnik im Teillastbereich mittels im Gegenstromprinzip betriebenen PWT zutrifft. Wie detailliert gezeigt wird, ist das Argument, daß im Teillastbereich die Leistung des PWT übermäßig absinkt, an sich richtig. Es läßt sich jedoch insofern quantifizieren, als man anstelle der üblichen Wärmeüberträger -Theorie bei Teillast nicht eine lineare Beziehung zwischen Wärmeleistung Q des PWT und der mittleren Temperaturdifferenz delta T verwendet, sondern wegen der sinkenden Wärmedurchgangszahl dieses Verhalten besser durch ein Gesetz der Form Q/Q(0)=(delta T/delta T(0))exp( m) beschreibt (mit Exponenten m zwischen 2,0 und 2,5 für übliche Trinkwassererwärmungssysteme). Bei kleineren delta T liegt die übertragene Wärmeleistung beträchtlich unter dem, was nach üblicher Wärmeüberträger-Theorie zu erwarten ist. Dies hat zur Konsequenz, daß im Tellastbereich im allgemeinen größere Volumenströme zur Verfügung gestellt werden müssen, was jedoch insgesamt positiv bewertet werden kann. Höhere Volumenströme können bei der allgemein üblichen Drosselregelung einfacher geregelt werden, da der Regler nur geringe Nichtlinearitäten im Verhalten des PWT ausgleichen muß. Andererseits stehen bei gleitendem Netzbetrieb im Vergleich zum Auslegungsfall höhere Primärtemperaturen zur Verfügung, die wiederum nur kleinere Volumenströme erforderlich machen. Im Konstantbetrieb unter sommerlichen Bedingungen steht für die Trinkwassererwärmung ohnehin ein höherer Volumenstrom zur Verfügung, weil dann für das eigentliche Heizungssystem nur ein geringerer Volumenstrom benötigt wird.