Wärmedurchgang

Bei gleichmäßigem Betrieb eines Wärmeübertragers mit gleichbleibenden Fluideintrittstemperaturen stellt sich nach einiger Zeit ein stationärer Zustand ein. Dann ändern sich an den verschiedenen Stellen des Wärmeübertragers die Temperaturen kaum noch.

Da im stationären Zustand die drei Wärmeströme gleich groß sind, gilt die links dargestellte Formel.

Es ist üblich, die beiden Wärmeübergänge und die Wärmeleitung durch die Trennwand zum Wärmedurchgangskoeffizienten k des Wärmeübertragers zusammenzufassen.

In Worten umschrieben, geht die Wärme durch den Wärmeübertrager vom heißen auf das kalte Fluid über.

Die nebenstehenden Formeln definieren den Wärmedurchgangskoeffizienten k.

Da die Temperaturen entlang der Trennwand meistens nicht konstant sind, muss mit einer mittleren Temperaturdifferenz gerechnet werden. Der Temperaturverlauf ist nicht linear, so dass an Stelle des arithmetischen Mittels die logarithmisch gemittelte Temperaturdifferenz dTlm verwendet wird.

dTmax und dTmin beziehen sich auf die Temperaturdifferenz zwischen den Fluiden, jeweils an einer Stelle des Wärmeübertragers. Nähere Informationen folgen auf der Seite "Temperaturverlauf".

Mit ln wird der natürliche Logarithmus zur Basis e = 2,71828 bezeichnet.

Der Wärmedurchgangskoeffizient k charakterisiert den Wärmeübertrager. Mit seiner Hilfe lassen sich unterschiedliche Wärmeübertrager miteinander vergleichen. Für eine bestimmte Bauart gibt es Richtwerte für k, so dass ähnliche Wärmeübertrager dimensioniert werden können.

Beim Vergleich von Wärmedurchgangskoeffizienten k aus verschiedenen Quellen empfiehlt es sich, auf den Bezug zu achten.

Die Oberflächen auf der heißen und kalten Seite sind im Allgemeinen nicht gleich groß. So ist beispielsweise beim Doppelrohr-Wärmeübertrager die Rohrinnenfläche kleiner als die Rohraußenfläche. Je nach Bezugsfläche, ergeben sich daher unterschiedliche Werte für k.