LMTD-Rechner

Der Temperaturabstand zwischen heißem und kaltem Fluid verändert sich im Wärmetauscher laufend. Ein einfaches arithmetisches Mittel bildet diese wechselnde thermische Triebkraft nicht genau ab. Die logarithmische mittlere Temperaturdifferenz, kurz LMTD, ist eine gleichwertige konstante Differenz, die über dieselbe Fläche denselben Wärmestrom erzeugen würde. In der Auslegung gilt Wärmeleistung gleich Wärmedurchgangskoeffizient mal Fläche mal LMTD, bei komplexen Anordnungen oft mit zusätzlichem Korrekturfaktor. Die Endtemperaturdifferenzen hängen von der Strömungsrichtung ab. Beim Gegenstrom wird an einem Ende der heiße Eintritt mit dem kalten Austritt verglichen, am anderen der heiße Austritt mit dem kalten Eintritt. Beim Gleichstrom treten beide Fluide am selben Ende ein; verglichen werden daher die Eintritte miteinander und die Austritte miteinander. Nach Bestimmung zweier positiver Differenzen teilt der Rechner deren Differenz durch den natürlichen Logarithmus ihres Verhältnisses. Sind beide gleich, nähert sich der Ausdruck diesem gemeinsamen Wert; der Rechner verwendet den mathematisch exakten Grenzwert. Gegenstrom hält die Triebkraft meist gleichmäßiger und ermöglicht kleinere Annäherungstemperaturen als Gleichstrom. Bei identischen Ein- und Austrittstemperaturen bedeutet das häufig eine größere LMTD und weniger Fläche für die geforderte Leistung. Reale mehrgängige Rohrbündel- und Kreuzstromwärmetauscher entsprechen keinem der beiden idealen Muster vollständig. Ihre Auslegung multipliziert die Gegenstrom-LMTD üblicherweise mit einem Korrekturfaktor aus anerkannten Diagrammen, Gleichungen oder thermischer Auslegungssoftware. Alle vier Temperaturen dürfen in Celsius eingegeben werden, da die LMTD von Differenzen abhängt. Temperaturdifferenzen in Kelvin sind zahlenmäßig gleich; das Ergebnis in Grad Celsius entspricht daher derselben Zahl in Kelvin. Fahrenheit-Differenzen müssen bei Verwendung mit SI-Koeffizienten umgerechnet werden. Die Temperaturen müssen für die gewählte Anordnung physikalisch sinnvoll geordnet sein. Enddifferenzen von null oder darunter weisen auf eine Temperaturkreuzung, widersprüchliche Messwerte, vertauschte Bezeichnungen oder einen speziell zu analysierenden Fall hin. Nutzen Sie den Rechner zur Vorauslegung, Leistungsprüfung, für Studienaufgaben und zur nachvollziehbaren Kontrolle der Endtemperaturen. Genaue Auslegung benötigt außerdem Wärmeleistung, Fluideigenschaften, Verschmutzungswiderstand, Phasenwechsel, Druckverlust, Wärmedurchgangskoeffizient, Korrekturfaktoren und Unsicherheitsreserven. Prüfen Sie Temperaturen für denselben Betriebszustand, statt Auslegungs- und Messwerte zu mischen. Endgültige Auswahl und Sicherheitsprüfung müssen den geltenden Regelwerken, Prozessanforderungen und qualifizierter Ingenieurpraxis folgen.