Wärmerechnung

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,

Habe folgendes problem:

Eine Ethanol /CaCl2 =(Salz) Lösung wird auf Siedetemperat 115 Crad erhitzt und verdampft.Der Brüde gelangt mit 113 Crad in den Kondensator.

Jetzt meine Frage: Mit welcher Temperatur verlässt das Ethnaolkondensat den Kondenstaor mit 78 oder bleiben die 113 konstant.

1:Tritt in einen Kondensator trocken gesättigter Dampf ohne Inerte ein, und findet keine Kondensatunterkühlung statt, kann man mit einer für technische Belange ausreichenden Genauigkeit kann man davon ausgehen, dass im gesamten Dampfraum des Kondensator gleiche Temperatur herrscht.
Das ist so, weil dem Dampf sofort nach dem Eintritt Wärme entzogen wird und sich Flüssigkeit bildet, die jedoch Siedetemperatur hat. Ich habe also ein klassisches Dampf -Flüssigkeitsgleichgewicht bei Siedezustand- vorstellbar wie ein Kochtopf mit siedendem Wasser - nur dasss hier ständig Sattdampf zugeführt und das siedende Wasser abgeführt wird.

2:Anders sieht es aus, wenn ich das Kondensat im selben Apparat unter die Siedetemperatur abkühlen will. In diesem Fall muss ich dafür sorgen, dass das Kondensat einen Teil der Kühlfläche belegt, dergestalt, dass der Wärmeübergang vom Dampf auf die Kondensatoberfläche

#2

Hallo,

Habe folgendes problem:

Eine Ethanol /CaCl2 =(Salz) Lösung wird auf Siedetemperat 115
Crad erhitzt und verdampft.Der Brüde gelangt mit 113 Crad in
den Kondensator.

Jetzt meine Frage: Mit welcher Temperatur verlässt das
Ethnaolkondensat den Kondenstaor mit 78 oder bleiben die 113
konstant.

Hi Dennis,

es kommt auf die Kühlmitteltemperatur an! Bei unendlich großer Kühlfläche stellt sich ein Dampfdruck entsprechend der Kühlmitteltemperatur ein. Beim techn. realisierbaren Kondensator liegt die Sattdampftemperatur um die Grädigkeit über der Kühlmitteltemperatur. Bei großtechnischen Anlagen liegt diese Grädigkeit bei etwa 10K.

1:Tritt in einen Kondensator trocken gesättigter Dampf ohne
Inerte ein, und findet keine Kondensatunterkühlung statt, kann
man mit einer für technische Belange ausreichenden Genauigkeit
kann man davon ausgehen, dass im gesamten Dampfraum des
Kondensator gleiche Temperatur herrscht.
Das ist so, weil dem Dampf sofort nach dem Eintritt Wärme
entzogen wird und sich Flüssigkeit bildet, die jedoch
Siedetemperatur hat. Ich habe also ein klassisches Dampf
-Flüssigkeitsgleichgewicht bei Siedezustand- vorstellbar wie
ein Kochtopf mit siedendem Wasser - nur dasss hier ständig
Sattdampf zugeführt und das siedende Wasser abgeführt wird.

Ist im Prinzip richtig,aber: wenn die Dampfmenge klein ist und die Kühlmitteltemperatur niedrig, kommt es auch hier zur Kondensatunterkühlung, denn wesentliche Teile der Kondensationsfläche werden nicht mit Dampf sondern mit Kondensat beaufschlagt, wo weitere Wärme entzogen wird.

2:Anders sieht es aus, wenn ich das Kondensat im selben
Apparat unter die Siedetemperatur abkühlen will. In diesem
Fall muss ich dafür sorgen, dass das Kondensat einen Teil der
Kühlfläche belegt, dergestalt, dass der Wärmeübergang vom
Dampf auf die Kondensatoberfläche

#3

Aber um die log Temperaturdifferenz leztendlich zu berechnen brauche ich ja die Massenströme des Kühlwasser um zu errechnen bei welcher Kühlwassertemperatur die Kondensation beginnt nicht oder.

#4

Hallo,

auch hallo,

Eine Ethanol /CaCl2 =(Salz) Lösung wird auf Siedetemperat 115

3:smiley:en dritten Fall stellt die Kondensation von überhitzten
Dampf, also Dampf oberhalb der Siedetemperatur dar. Diesr muss
erst auf Siede=Sättigungstemperatur abgekühlt werden bevor
selbiger kondensieren kann.

Ich bin für 3 die 78 Crad. Da kein Druck gegeben ist und somit
Ethanol bei 1013 mbar bei 78 crad Kondensiert.

Die 113 würden ja nur konstant bleiben wenn im Kondenator ein
erhöhter Druck herrschen würde .

Was meint ihr.

der 3. Fall ist richtig. Besser ausgedrückt: Sobald der Dampf die Flüssigkeit verlassen hat, weis er ja nicht mehr, ob er in hoher Konzentration oder in einem anderen Fall von Siedeverzug war, ist ihm auch wurscht, er stellt sich sofort auf die Werte in der Dampftabelle ein.

Gruß
Pat

#5

Aber um die log Temperaturdifferenz leztendlich zu berechnen
brauche ich ja die Massenströme des Kühlwasser um zu errechnen
bei welcher Kühlwassertemperatur die Kondensation beginnt
nicht oder.

Hallo Dennis,

man muß sich der Lösung iterativ nähern, das ist klar. Aber die Hauptfrage ist zunächst, welches Kühlmittel habe ich zur Verfügung, in welcher Menge und zu welchen Randbedingungen (z.B. Begenzungen für die Ein-/Austrittstemperatur). Man macht dazu Annahmen und arbeitet sich dann weiter durch.

Deine Frage kann aber, so wie Du sie gestellt hast, nicht beantwortet werden. Es leuchtet ein, dass bei einer Kühlwassereintrittstemperatur von 20 °C sich ein anderer Kond.druck einstellt als bei 50 grädigem Kühelwasser, dabei ist die Aufwärmung des Kühlmittels gar nicht so entscheidend, zumindest in der Kraftwerkstechnik geht man meistens von einer Aufwärmung von 10 K aus, da macht es dann nicht viel Unterschied, ob die mittlere Kühlmitteltemperatur dann auf 25 °C steigt. Wenn Du an einem bestimmten Kondensationsdruck interessiert bist, mußt Du die zugehörige Sattdampftemperatur aufsuchen, x K abziehen als Wärmegefälle und damit hast Du dann die mittlere Kühlmitteltemperatur festgelegt. Je kleiner Du das Wärmegefälle x K annimmst, desto größer wird die Wärmeaustausch- bzw. Kondenstionsfläche bzw. desto teurer wird der Apparat.

Wolfgang D.

#6

Hallo Fragewurm,

Aber um die log Temperaturdifferenz leztendlich zu berechnen
brauche ich ja die Massenströme des Kühlwasser um zu errechnen
bei welcher Kühlwassertemperatur die Kondensation beginnt
nicht oder.

Was man auch noch braucht sind die geometrischen Daten des Kühlers, die Strömungsverhältnisse und die verwendeten Materialien um die Temperaturverhältnisse im kühler zu berechnen.

Bei Destilierkollonnen zur Refraktion verwendet man Füllkörper. Dadurch vergrössert sich die Oberfläche im Kühler und man erhält ein kleineres dT/m in der Kolonne, wodurch die Anschlüsse für die einzelnen Fraktionen mechanisch weiter auseinanderliegen. Ist also ein rein konstruktives Merkmal mit weitreichenden folgen.

Über deinen Aufbau ist aber nichts in dieser Hinsicht bekannt, also kann man ach nicht wirklich etwas berechnen.

MfG Peter(TOO)