Wärmetauscher und Thermoöl

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Ein kurze Frage: durch einen Wärmetauscher der mit Dampf beheizt wird, fließt Wasser, dieses soll dann über einen Heizkreislauf einen Tank (mit Wasser) erhitzen. Nun hat Wasser ein cp von ca. 4,19 KJ/kgK. Wenn ich jetzt ein Thermoöl anstatt von Wasser (im Heizkreislauf) verwenden würde (cp ca. 2,0), könnte ich dann meinen Tank schneller aufheizen?

Dazu meine Überlegungen: im Wäremtauscher bräucht ich mit dem ÖL nur ungefähr die Hälfte an J um das Öl um ein K zu heben. Weiters würde dann aber das ÖL im Tank nur die Hälfte an Energie an das Wasser im abgeben können. Das ÖL müßte sich somit um 2 K abkühlen, damit die selbe Q zum Heizen frei würde, ODER?

Sehe ich das richtig, oder bin ich einem Denkfehler aufgesessen? Und von welchen Faktoren hängt dann meine Heizgeschwindigkeit ab?
Danke!

#2

Hallo,
Du willst Energie vom Dampf in einen Kessel transportieren. Wenn Du das Öl verwendest, heizt sich dieses zwar schneller auf, es nimmt aber nur die Hälfte der Energie mit - der Dampf bleibt heißer. Damit ist Dir aber vermutlich nicht gedient.
Der Wärmetauscher muss immer für die beteiligten Medien ausgelegt sein, sonst funktioniert die Sache nicht.
Gruß
loderunner

#3

Hallo Darwin: Am effizientesten ist das Tank-Wasser direkt durch einleiten von Wasserdampf zu erhitzen. Falls Bedenken wegen Kontamination bestehen, wäre die nächstbeste Lösung das Tank-Wasser über einen mit Wasserdampf beheizten Rohrwendel zu erhitzen. Gruss. Paul

#4

Hallo,

Ein kurze Frage: durch einen Wärmetauscher der mit Dampf
beheizt wird, fließt Wasser, dieses soll dann über einen
Heizkreislauf einen Tank (mit Wasser) erhitzen. Nun hat Wasser
ein cp von ca. 4,19 KJ/kgK. Wenn ich jetzt ein Thermoöl
anstatt von Wasser (im Heizkreislauf) verwenden würde (cp ca.
2,0), könnte ich dann meinen Tank schneller aufheizen?

Die Aufheizzeit des Tanks ist ja nicht primär von der Wärmekap. des
Trägermediums anhängig, sondern von der Wärmeleistung, die
eingebracht wird. Diese wird aber natürlich im eingeschwungenen
Zustand nur von der eingebrachten Heizleistung im Heizkreislauf
bestimmt.
Dabei stellt sich bei gegebener Wärmekapazität und einem bestimmten
Volumenstrom des Übertragungsmedium eine Temperaturdifferenz im
Übertragungsmedium zwischen Heizkreis und Tank ein.
Natürlich sollte diese Diff. nicht zu groß werden, weil sonst der
Energieinhalt vom Dampf nicht optimal ausgenutzt werden kann und
auch das Übertragungsmedium zerstört werden kann oder die Anlage
kaputt geht.

Um die Differenztemp. also niedrig zu halten, kann die Wärmekap.
hoch gewählt werden (Material) und/oder auch der Volumenstrom
hoch eingestellt werden (dickere Leitungen, stärkere Pumpen,
höherer Druck usw.)

Dazu meine Überlegungen: im Wäremtauscher bräucht ich mit dem
ÖL nur ungefähr die Hälfte an J um das Öl um ein K zu heben.
Weiters würde dann aber das ÖL im Tank nur die Hälfte an
Energie an das Wasser im abgeben können. Das ÖL müßte sich
somit um 2 K abkühlen, damit die selbe Q zum Heizen frei
würde, ODER?

Diese Überlegungen sind unvollständig und gehen womöglich am Problem
vorbei. Bei Öl mußt du nur den doppelten Volumenstrom einstellen
und schon hast du den gleichen Effekt. Bei gleichem Volumenstrom
stellt sich aber eine höhere Temperaturdiff. im Medium ein.
Ob das relevant ist oder nicht, hängt von der Auslegung ab.

Neben der Temperaturdiff. im Übertragungsmedium gibt es nämlich auch
noch Temperaturgradienten direkt an den Grenzschichten der Übertrager.
Wärmeverluste nach außen spielen natürlich auch eine Rolle.

Die Entscheidung Öl/Wasser oder ganz andere Medien wird noch durch
viele andere Parameter bestimmt.

  • Siedepunkt -> Druck
  • Hitzebeständigkeit
  • Korrosion
  • Preis
  • Verfügbarkeit usw.

Sehe ich das richtig, oder bin ich einem Denkfehler aufgesessen?

???

Und von welchen Faktoren hängt dann meine Heizgeschwindigkeit ab?

In erster Linie natürlich von der Heizleistung.
Im gegebene Fall also von der Dampfmenge und Dampftemp.
Gruß Uwi