Abstract
A closed form solution is presented for the thermal calculation of three-pass shell and tube heat exchangers (1,3-HE), containing two counterflow passes of equal size and one parallel flow pass of arbitrary size. The results are applied to a 1,3-HE with only one big central tube as parallel flow pass of relatively small area and with two conventionally tubed counterflow passes. This flow arrangement has certain advantages over the common 1,2-and 1,3-HE.
Zusammenfassung
Es wird eine geschlossene Lösung angegeben für die thermische Berechnung von dreigängigen Rohrbündelwärmeübertragern (1,3-RWÜ), die aus zwei gleichgroßen Gegenstromdurchgängen und einem Gleichstromdurchgang beliebiger Größe bestehen. Die Ergebnisse werden auf 1,3-RWÜ mit nur einem großen, zentralen Rohr als relativ kleinflächigem Gleichstromdurchgang und zwei konventionell berohrten Gegenstromdurchgängen angewendet. Diese Stromführung weist gewisse Vorteile gegenüber dem herkömmlichen 1,2- und 1,3-RWÜ auf.
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Abbreviations
- A :
-
Austauschfläche
- a :
-
vom Stoffstrom 1 überströmte Austauschfläche
- d :
-
Rohrdurchmesser
- F :
-
Querschnittsfläche
- k :
-
Wärmedurchgangskoeffizient
- L :
-
Rohrlänge, gesamter Strömungsweg von Stoffstrom 1
- l :
-
Strömungsweg von Stoffstrom 1
- M :
-
Konstante
- m :
-
Exponent
- P :
-
Druck
- p, q, r :
-
Koeffizienten, siehe Gln. (25)-(28)
- T :
-
dimensionslose Temperatur des Stoffstroms 1, definiert durch Gl. (12)
- t :
-
dimensionslose Temperatur des Stoffstroms 2, definiert durch Gl. (13)
- W :
-
Wärmekapazitätsstrom
- w :
-
Geschwindigkeit
- x :
-
dimensionsloser Strömungsweg oder dimensionslose überströmte Fläche des Stoffstroms 1, definiert durch Gl. (11)
- z :
-
Rohrzahl
- α :
-
Wärmeübergangskoeffizient
- Δ :
-
endliche Differenz von
- ɛ :
-
Flächenverhältnis, definiert durch die Gln. (6) und (9). (Ohne Index für Gleichstromdurchgang)
- Θ :
-
dimensionslose mittlere Temperaturdifferenz, definiert durch Gl. (5)
- ϑ :
-
adiabate Mischtemperatur
- Φ :
-
dimensionslose Temperaturänderung, definiert durch die Gln. (3) und (4)
- Ψ :
-
Zahl der Übertragungseinheiten (NTU), definiert durch die Gln.(1) und (2)
- a,b,c :
-
Durchganga,b,c
- ac :
-
Durchganga=c
- bc :
-
Durchgangb=c aus Austritt ein Eintritt e entfallen ges gesamt
- i:
-
innen
- M :
-
über der Austauschfläche gemittelt
- x=0, x=1:
-
ander Stelle
- x=0 bzw. x=1:
-
1, 2
- beiW,ϑ,Φ,Ψ :
-
Stoffstrom 1 bzw. 2
- 1, 2, 3:
-
Index zur Unterscheidung von Konstanten und Exponenten
- 11,12,13,ɛ :
-
1,1-RWÜ, 1,2-RWÜ, 1,3-RWÜ,ɛ-RWÜ
- ′:
-
Eintritt
- ″:
-
Austritt
Literatur
VDI-Wärmeatlas. Abschnitt C: Berechnung von Wärmeübertragern. Düsseldorf: VDI 1984
Fischer, F. K.: Mean temperature difference correction in multipass exchangers. Ind. Eng. Chem. 30 (1938) 377–383
VDI-Wärmeatlas. Abschnitt Pb4: Konstruktive Hinweise für den Bau von Wärmeaustauschern. Düsseldorf: VDI 1974
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Roetzel, W. Thermische Berechnung von dreigängigen Rohrbündelwärmeübertragern mit zwei Gegenstromdurchgängen gleicher Größe. Wärme- und Stoffübertragung 22, 3–11 (1988). https://doi.org/10.1007/BF01001565
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Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01001565