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Vertiefung: Triebkraftdiagramm des Gleichstromwärmetauschers:

Abb.1
Gleichstromwärmetauscher Triebkraftdiagramm
Tab.1
Legende
SymbolBeschreibungEinheit
T w,e Temperatur des warmen Fluids am EingangK
T w,a Temperatur des warmen Fluids am AusgangK
T k,e Temperatur des kalten Fluids am EingangK
T k,a Temperatur des kalten Fluids am AusgangK
T m mittlere TemperaturK
Δ T e Temperaturdifferenz am EingangK
Δ T a Temperaturdifferenz am AusgangK

Die Abbildung zeigt das Triebkraftdiagramm des Gleichstromwärmetransportes:

  • die Abszisse trägt die Temperatur Tk des kälteren (wärmeaufnehmenden) Fluids
  • die Ordinate die Temperatur Tw des wärmeren (wärmeabgebenden) Fluids
  • jeder Punkt im Diagramm stellt einen Temperaturzustand zweier Fluide in einer Wärmeübertragung dar.
  • die Punkte der Diagonalen charakterisieren Fluide gleicher Temperatur ⇒ sie entspricht der Temperatur-Gleichgewichtslinie
  • Das System Tk,a , Tw,a strebt im Gleichstromwärmeaustausch entlang der Prozesslinie dem Gleichgewichtspunkt zu.
  • Aus der Wärmestrombilanz lässt sich unter Berücksichtigung der Masseströme m · k , m · w und den spezifischen Wärmekapazitäten ck, cw der Fluide der Anstieg der Gleichstromprozesslinie berechnen d Q · = m · k c k d T k = - m · w c w d T w d T w d T k = m · k c k m · w c w = tan β
Tab.2
Legende
SymbolBeschreibungEinheit
Q · WärmestromW
m ˙ k Masseströme des kalten Fluids kg h
m · w Masseströme des warmen Fluids kg h
c k spezifischen Wärmekapazitäten J kg -1 K -1
c w spezifischen Wärmekapazitäten J kg -1 K -1
d T k Temperaturdifferenz des kalten Fluids zw. Eingang u. AusgangK
d T w Temperaturdifferenz des warmen Fluids zw. Eingang u. AusgangK
  • Die Triebkraft der Wärmeübertragung ΔT entspricht dem Abstand zwischen der Gleichstromprozesslinie und der Gleichgewichtslinie. ⇒ Mit dem Annähern an den Gleichgewichtspunkt strebt die Triebkraft gegen Null.

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Abb.2
Triebkraftdiagramm