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Vakuum-Wärmedämmung bei Stahlmantel-Fernheizrohren

Heat insulation in vacuum steel-jacket pipe systems

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Wärme - und Stoffübertragung Aims and scope Submit manuscript

Abstract

New developments in district heating supply, which lower the investment and operation costs and increase the service life and operational safety are gaining greater significance. In this connection stands this investigation of the heat insulation in vacuum steel-jacket pipe systems, in which the pressure reduction in the closed ring cavity lower the effective conductivity of the fibrous or porous insulating materials (Smoluchowski effect). The results for the values of the effective thermal conductivity of the insulations are at 1 mbar only 30 to 60% and at 0.1 mbar approximately 15 to 25% of the values at atmospheric pressure.

Zusammenfassung

Zur Zeit gewinnen neue Entwicklungen von Fernheizrohr-Verlegungssystemen an Bedeutung, mit denen die Investitions- und Betriebskosten herabgesetzt und die Lebensdauer und Betriebssicherheit heraufgesetzt werden können. In diesem Zusammenhang steht diese Untersuchung zur Wärmedämmung eines Vakuum-Stahlmantelrohres, bei dem sich durch Druckabsenkung im Ringraum die effektive Wärmeleitfähigkeit der faser- oder pulverartigen Isoliermaterialien herabsetzen läßt (Smoluchowski-Effekt). Die Ergebnisse zur effektiven Wärmeleitfähigkeit der Isolierungen zeigen, daß die Werte bei 1 mbar etwa 30 bis 60% und bei 0,1 mbar noch etwa 15 bis 25% der Werte bei Atmosphärendruck betragen.

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Abbreviations

a 1:

Anteil der hintereinander geschalteten Feststoffelemente

A m2 :

Fläche

A l/s:

Konstante (Gl. (28))

B 0 m2 :

Permeabilitätskoeffizient

c J/(kg K):

spez. Wärmekapazität

c inp J/(kg K):

spez. Wärmekapazität bei konstantem Druck

c v J/(kg K):

spez. Wärmekapazität bei konstantem Volumen

d m:

Moleküldurchmesser

d m:

Probeplattendicke in der Plattenapparatur

d p m:

Partikeldurchmesser

g m/s2 :

Erdbeschleunigung

K J/K:

Boltzmann-Konstante

K W/(m·K2):

Konstante

l m:

Länge

M kg/mol:

Molmasse

p N/m2; mbar:

Druck

Q * W:

Wärmestrom

Q *H W:

Heizleistung in der Rohrapparatur

Q p/* W:

Heizleistung in der Plattenapparatur

r m:

Radius

R J/(kmol·K):

universelle Gaskonstante

s m:

wirksamer Faser- bzw. Partikelabstand

t s:

Zeit

T K, °C:

Temperatur

T heiß K, °C:

Temperatur der heißen Oberfläche

T kalt K, °C:

Temperatur der kalten Oberfläche

T m K, °C:

Mitteltemperatur=1/2 (T 1+T 3) bzw. 1/2(T p+T k)

T p °C:

Heizplattentemperatur

T K °C:

Kühlplattentemperatur

* V m3/s:

Volumenstrom

β 1/K:

Temperaturausdehnungskoeffizient

γ 1:

Akkomodationskoeffizient

ɛ 1:

Emissionsverhältnis des Isoliermaterialfeststoffes

η kg/(m·s):

dynamische Viskosität

x 1:

Isentropenexponent (x=c p /c v )

λ eff W/(mK):

effektive Wärmeleitfähigkeit eines Isoliermaterials

λ 1 W/(mK) λ1 :

gemessene effektive Wärmeleitfähigkeit eines Isoliermaterials

λ k W/(mK):

äquivalente Wärmeleitfähigkeit infolge freier Konvektion

λ Lp W/(mK):

druckabhängige Wärmeleitfähigkeit eines Gases (Luft) zwischen engen Begrenzungswänden

λ Lo W/(mK):

Wärmeleitfähigkeit eines Gases (Luft) im freien Gasraum

λ R W/(mK):

äquivalente Wärmeleitfähigkeit infolge Strahlung

λ s W/(mK):

Wärmeleitfähigkeit des Feststoffmaterials

X′ S W/(mK):

Wärmeleitfähigkeit des Feststoffgerippes

λ w W/(mK):

äquivalente Wärmeleitfähigkeit infolge Gas-Feststoff-Wechselwirkungen

Λ m:

mittlere freie Weglänge eines Gasmoleküls

l/Λ 1 m2K/W:

Wärmedurchgangswiderstand eines Isoliermaterials

ψ 1:

Porosität

ρ kg/m3 :

Dichte

σ s, W/(m2 K4):

Strahlungskonstante des schwarzen Körpers

Nu k 1:

Nusselt-Zahl für Konvektion

Ra 0 1:

Rayleigh-Zahl (Gl. (15))

Gr 0 1:

Grashof-Zahl (Gl. (15))

Pr 1:

Prandtl-Zahl (Gl. (15))

Literatur

  1. Kennard, E. H.: Kinetic theory of gases. New York, London: McGraw-Hill 1938

    Google Scholar 

  2. Deimling, A.: Wärmedämmung von Vakuum-Stahlmantel-Fernheizrohren. Diss. Univ. Dortmund 1983

  3. Krischer, O.: Der Einfluß der Feuchtigkeit, Körnung und Temperatur auf die Wärmeleitfähigkeit körniger Stoffe. Beihefte z. Ges. Ing., Reihe I (1934) H. 33; und: Krischer, O.; Käst, W.: Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik. 1.Bd. 3. Aufl. Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1978

  4. Bankvall, C. G.: Heat transfer in fibrous materials. National Swedish Building Research, Document D4 (1972); und: Mechanisms of heat transfer in permeable insulation and their investigation in a special guarded hot plate. ASTM - STP 544, 34–48

  5. Verschoor, J. D.; Grübler, P.: Heat transfer by gas conduction and radiation in fibrous insulations. Trans. Amer. Soc. Mech. Eng. 74 (1952) 961–968

    Google Scholar 

  6. Thipgen, J. J.; Short, B. E.: The apparent thermal conductivity of fibrous materials. ASME-Paper A-293 N.Y. (1959)

  7. Pettyjohn, R. R.: Thermal conductivity measurements of a fibrous insulating material. NBS Special Publication 302 (1967) 729–736

    Google Scholar 

  8. Damköhler, G.: in Eucken, Jakob: Der Chemie-Ingenieur Bd. 3, 1. Teil, Leipzig (1937) 445–446

  9. Bankvall, C. G.: Natural convective heat transfer in permeable insulation. ASTM-STP 660 (1978) 83–81

    Google Scholar 

  10. Gröber, H; Erk, S.; Grigull, U.: Die Grundgesetze der Wärmeübertragung. Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1981

    Google Scholar 

  11. Fournper, D.; Klarsfeld, S.: Some recent experimental data on glass fiber insulating materials and their use for a reliable design of insulation at low temperatures. ASTM-STP 544 (1973) 223–242

    Google Scholar 

  12. Deimling, A.; Steiff, A.; Weinspach, P.-M.: Wärmedämmung im Vakuum-Stahlmantelrohrsystem mit Faser- und Pulverisolierungen. FWI 12, 3 (1983) 152–158

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik der Abteilung Chemietechnik der Universität Dortmund, Postfach 50 05 00, 4600, Dortmund 50

    A. Deimling,  A. Steiff &  P. -M. Weinspach

Authors
  1. A. Deimling
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  2. A. Steiff
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  3. P. -M. Weinspach
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Die hier vorgestellte Forschungsarbeit wurde mit Mitteln des BMFT und der Firmen Dillinger Stahlbau GmbH, Fernwärme Niederrhein GmbH, Kabelmetall electro GmbH, Preussag AG und Winterrohrbau finanziert.

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Deimling, A., Steiff, A. & Weinspach, P.M. Vakuum-Wärmedämmung bei Stahlmantel-Fernheizrohren. Wärme - und Stoffübertragung 18, 129–140 (1984). https://doi.org/10.1007/BF01466344

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01466344

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