Zusammenfassung
Der Wärmeverlust nichtgedämmter Körper ist nur von Interesse, wo
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1.
sehr geringe Temperaturen des Körpers die Wirtschaftlichkeit eines Wärmeschutzes fraglich erscheinen lassen (etwa unter 50° Übertemperatur, besonders bei geringen Benutzungszeiten),
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2.
ein Wärmeschutz aus besonderen Gründen nicht ausführbar ist (z. B. bei Ventilspindeln, Rohraufhängungen, mechanisch oder thermisch sehr stark beanspruchten Rohren usw.)
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3.
ein Überblick über die „Wärmeersparniszahl“ einer Dämmschicht gewünscht wird (vgl. S. 248).
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Referenzen
Aus Heft 6 der Mitteilungen des Forschungsheims für Wärmeschutz mit freundlicher Genehmigung des Verfassers und des Institutes entnommen.
Die Wärmeverluste werden z. B. verringert durch in der Nähe befindliche warme Teile, wie Kesselmauerwerk usw. Der Einfluß von naheliegendem ungeheizten Mauerwerk dagegen, das sich nur durch die vom Rohr selbst ausgestrahlte Wärme über Lufttemperatur erhitzt, beträgt nach Wrede meist nicht über 2%.
Selbstverständlich ist dabei in die Zahlentafeln mit der Wärmeleitzahl einzugehen, die bei der jeweils tatsächlich vorhandenen Temperatur zutrifft, also nicht etwa allgemein mit der Wärmeleitzahl bei 200° C Innentemperatur.
Hier kann die Wärmeübergangszahl von der äußeren Oberfläche an die Luft als unabhängig von der Innentemperatur angesehen werden.
In obenstehender Zahlentafel ist die Temperatur der inneren Wandung gleich strömenden Gasen einen etwas zu großen Wärmeverlust ergibt.
Siehe Fußnote 1, S. 218.
Christian, W.: Die Wärmeverluste von unmittelbar im Erdreich verlegten Rohrleitungen. Wärme- u. Kältetechn. 1937, Heft 3.
Es sei darauf aufmerksam gemacht, daß in Spalte 1 der Zahlentafeln 84 und 85 der Außendurchmesser der Rohre angegeben ist, nicht der Innendurchmesser. Dies ist bei Interpolationen zu berücksichtigen.
Man beachte die Fußnote zu Zahlentafel 84.
Schropp, K.: Untersuchungen über die Tau- und Reifbildung an Kühlrohren in ruhender Luft und ihr Einfluß auf die Kälteübertragung. Diss. München 1934; Z. ges. Kälteind. Bd. 45 (1935) Heft 5.
Am Beginn der Bereifung bildet sich eine sehr lose Reifschicht (Raumgewicht unter 100 kg/m3), die mit zunehmender Verstärkung sowohl in den anwachsenden neuen Schichten, wie in den vorhandenen älteren immer dichter wird. Wird an der Oberfläche zuletzt 0° erreicht, so bleibt eine Wasserhaut über der nun völlig glatten Eisschicht, von der der Niederschlag abtropft. Schropp fand z. B. bei einem Versuch Wärmeleitzahlen der Bereifung, die allmählich von 0,08 auf 1,2 kcal/mh° anstiegen. Vgl. Zahlentafel 39, S. 131. Die Vorgänge sind physikalisch ziemlich verwickelt.
Von der Tatsache, daß bei entsprechend großen Wärmeleitzahlen die durch eine Umhüllung bewirkte Oberflächenvergrößerung die Wärmeabgabe gegenüber dem nicht umhüllten Körper vermehrt, wird bei elektrischen Leitungen zur Verringerung der Erwärmung der Drähte Gebrauch gemacht. In der Wärmeschutztechnik spielt diese Erscheinung keine Rolle und ist deshalb meist unbekannt.
Ein weiteres lehrreiches Beispiel über den Kälteverlust eines Rohres in trockener und in atmosphärischer Luft, letzteren berechnet für den Beginn der Niederschlagsbildung, gibt S chropp in dem Aufsatz : Die Vorgänge beim Kälteaustausch zwischen festen Körpern und Luft und Maßnahmen zu dessen Verringerung. Wärme- u. Kältetechn. (1936) Heft 12. Hier wird auch die Erhöhung der Strahlungsverluste blanker (verzinkter) Rohre durch die Wasserhaut bzw. den Reifniederschlag gezeigt.
Weyh, W.: Wärmeersparnis durch Flanschisolierung. Arch. Wärmew. Bd. 16 (1935) S. 151.
Wärmeschutzwissenschaftliche Mitteilungen der Firma Rheinhold & Co., Berlin. (1927) Heft 3.
Ebenle, Chr. : Versuche über den Wärme- und Spannungsverlust bei Fortleitung gesättigten und überhitzten Wasserdampfes. Z. VDI. Bd. 52 (1908) S. 481.
Unter der Annahme mittlerer Schutzschichtstärken und Wärmeleitzahlen von 0,07 bei 100°, 0,09 bei 400°.
Cammerer, J. S.: Richtlinien für die Vergebung von Wärmeschutzanlagen. Wärme Bd. 49 (1926) S. 751.
Gerade hieraus erkennt man die Ungeeignetheit der Wärmeersparniszahl zur Kennzeichnung der Güte einer Wärmeschutzhülle, da sie sich in solchem Maße mit den Betriebsverhältnissen ändert.
Dürhammer, W.: Die Berechnung der Anwärmeverluste von Rohrleitungen. Wärme- u. Kältetechn. Bd. 38 (1936) Heft 1.
Trautz, M., u. H. Steyer: Die Zustandsgrößen des Wassers im Bereich von 10 bis 500° und am Sättigungsdruck bis 300 ata. Forschung (1931) S. 45.
Koch, W.: Die spezifische Wärme des Wassers von 0° bis 350° C. Forschung (1934) S. 138.
Justin, E., u. H. Lüder: Spezifische Wärme, Entropie und Dissoziation technischer Gase und Dämpfe. Forschung Bd. 6 (1935) S. 209.
Analysen nach der Hütte.
Nach amerikanischen Versuchen. Stahl u. Eisen (1916) S. 119.
Man kommt zu dieser Näherungsformel, indem man sich die Speicherwärme der Schutzschicht wie die Wärmen W1 und W2 innerhalb der trägheitslos gedachten Dämmschicht aufgespeichert denkt. Sie ist aber nur mit 2/3 ihres Betrages angesetzt, da sie in Wirklichkeit über den ganzen Querschnitt der Schutzschicht verteilt ist.
Die Wassermenge, die stündlich durch die Leitung strömen muß, um ein Einfrieren zu verhindern, kann daraus berechnet werden, daß je 1 kcal/h Wärmeverlust der gesamten Leitung 1 1 Wasser stündlich durchströmen muß, dividiert durch die zulässige Abkühlung des Wassers.
Näheres vergleiche J. S. Cammerer: Mitt. Forsch.-Heim Wärmeschutz München, Heft 2.
Diese Definition der „relativen Luftfeuchtigkeit“ trifft allerdings nur bis etwa + 30° C genügend genau zu. Physikalisch exakt wird sie als das prozentuale Verhältnis der Wasserdampf-Teildrücke angegeben.
In Wohnungen tritt immer ein zeitweiser, vom Putz unsichtbar aufgenommener Niederschlag ein, z. B. in Küchen, Bädern, bei der nächtlichen Auskühlung. Er verdunstet in den günstigeren Tagesstunden, zum Teil wandert er auch durch Dampfdiffusion durch die Wand hindurch und verdunstet an das Freie. Anders bei nicht porösen, z. B. metallischen Wandoberflächen, wo ein stark erhöhter Wärmeschutz der Wand erforderlich wird.
B1ey, A.: Das Unterfrieren von Kühlhäusern, ein Baugrundproblem. Z. f. ges. Kälteind. Bd. 51 (1944) S. 61–63.
Linde, S.: Das Unterfrieren von Kühlhäusern. Wärme- u. Kältetechnik Bd. 44 (1942) S. 17–23 u. S. 34–38. Auf diese umfangreichste, gründlichste und durch Messungen am Kühlhaus Köln belegte Arbeit sei besonders hingewiesen.
Redenbacher, W.: Die Wärmeleitfähigkeit des gewachsenen Erdbodens. — Der Dauerzustand der Temperaturverteilung trat hier erst nach über 4 Wochen ununterbrochener Betriebsweise ein. Ausfrieren des Erdreichs wurde verhindert.
Prätorius, E.: Strahlungs- und Leitungsverluste in Wasserrohrkesseln im Beharrungszustand, während des Einlaufens und in den Betriebspausen. Arch Wärmewirtsch. Bd.6 (1925) S.285;
Prätorius, E.: Strahlungs- und Leitungsverluste in Wasserrohrkesseln im Beharrungszustand, während des Einlaufens und in den Betriebspausen.Arch Wärmewirtsch.Bd. 7 (1926) S.77.
Cammerer, J. S.: Über die Gefahr des Gefrierens des Erdreichs unter tief gekühlten Räumen und die Mittel zu ihrer Verhinderung. Wärme- u. Kältetechnik Bd. 41 (1939) S. 56–59.
Deublein, O.: Maßnahmen gegen das Unterfrieren von Kühlhäusern. Kältetechnik Bd. 2 (1950) S. 72–77.
Kochanski, Br.: Dtsch. Fleischer-Ztg. vom 15. Febr. und 7. März 1936.
Cammerer, J. S.: Z. ges. Kälteind. Bd. 43 (1936) S. 23.
Neben der Wirkung besonders heißer und langer Sommer ist auch langanhaltendes feuchtes Wetter (durch vermehrten Feuchtigkeitsniederschlag auf dem Eis) die Ursache, warum in einzelnen Jahren der Eisverbrauch besonders hoch ist. Nähere Untersuchungen über den Einfluß der Luftfeuchtigkeit fehlen.
Hottinger, M.: Theoretische Betrachtungen praktischer Beispiele aus der Lüftungs- und Wärmeschutztechnik. Gesundh.-Ing. Bd. 42 (1919) S. 161.
Gerbel, M.: Die wirtschaftlichste Stärke einer Isolierung. VDT.-Verlag 1921.
Eine Reihe neuerer Arbeiten, die sich der verschiedensten Wege bedienen, siehe Fußnote 3, S. 322.
In Abschnitt 56c ist gezeigt, daß man nur selten eine Sonderrechnung für die wirtschaftlichste Stärke durchführen muß. Wo die Zulässigkeit dieser Vereinfachung zweifelhaft erscheint, ist es einfacher, zur Nachprüfung nochmals den Gesamtaufwand bei einer um 10 oder 20 mm geringeren Stärke festzustellen.
Schrifttumsangabe S. 84.
Diese Zusammenstellung verdankt der Verfasser der Gesellschaft für Lindes Eismaschinen A.-G., Wiesbaden. Herstellung von Eis verbilligt die Erzeugung.
Ausführliche Untersuchungen über die Heizgradtage sind von W. Raiss, M. Hottinger und Osk. Zimmermann veröffentlicht: Gesundh.-Ing. Bd. 53 (1933) S. 397 u. 553 sowie Bd. 64 (1941) S. 375–380. Diese Arbeiten sind besonders auf die Erfordernisse der Heizungsindustrie zugeschnitten. Hottinger hat auch die Einflüsse des gebirgigen Charakters der Schweiz behandelt und Darstellungen der Heizgradtage von Europa und der ganzen Erde gegeben [Gesundh.-Ing. Bd. 54 (1934) S. 310 u. 260], indem er die Heizgradtage in Beziehung zur mittleren Jahrestemperatur brachte.
Cammerer, J. S.: Der Einfluß der Dampfverwertung auf die wirtschaftlichste Isolierstärke. Arch. Wärmew. Bd. 4 (1923) S. 197. Auch die im vorigen Abschnitt erwähnte Steigerung des Wärmewertes für die Verluste von Industrieöfen könnte in der hier gewählten Form genauer dargestellt werden.
Ungefährer Mittelwert zwischen Frischwasserkühlung und Rückkühlung.
Heuser, L.: Rationelle Kondensatwirtschaft. Mbl. Berlin. Bez.-Ver. dtsch. Ing. (1926) Nr. 5.
Seiffert, K.: Über die wirtschaftlichste Isolierung. Wärme- u. Kältetechnik Bd. 43 (1941) S. 153–156,
Die wirtschaftlichste Isolierstärke in Kleinkühlräumen. Wärme- u. Kältetechnik Bd. 44(1942) S. 129–131.
Linde, S.: Die Temperaturen an Kühlhauswänden unter dem Einf1uß der Witterung. Wärme u. Kältetechnik Bd. 40 (1938) S. 116–117.
Borschke, E.: Berechnung der wirtschaftlichsten Isolierdicken. Arch. Wärmew. Bd. 9 (1928) S. 119.
Fabry, C.: Die Bestimmung der wirtschaftlichsten Isolierstärke bei Rohrleitungen. Wärme Bd. 55 (1932) S. 163.
Seiffert, K.: Die wirtschaftlichste Isolierung in der Kältetechnik usw. KälteInd. Bd. 36 (1939) S. 49–54, 64–68, 77–79. — Grigull, U: Die Ermittlung der wirtschaftlichsten Isolierstärke. Brennstoff-Wärme-Kraft Bd. 2, Nr. 5 (1950). Auf diese neueste Arbeit, die in der vorliegenden Auflage dieses Buches nicht mehr eingehend dargestellt werden konnte, sei besonders verwiesen.
K. Henckyschlägt eine Abrundung von 2% — entsprechend der üblichen Berechnungsgenauigkeit — vor (Mitt. Forschungsheim Wärmeschutz München, Heft 3) . Bei der Aufstellung allgemeiner Zahlentafeln erscheint es jedoch untunlich, von vornherein allzu stark von den genauen Werten abzugehen. Praktisch werden aber bis zu 5% Abrundung vorgesehen.
Höhere Dämmstärken kommen nur bei Tiefkühlanlagen, etwa der chemischen Großindustrie, in Frage. Wenn derartige Fälle aus der Zahlentafel herausfallen, so wird man eben einen Gesamtaufwand für 250, 300 und 400 mm Dämmstärke berechnen und auf Grund des Ergebnisses seine Entscheidungen schnell treffen können. Auch für kleine Kälteanlagen mit besonders hohem Kältepreis würden sich theoretisch höhere Stärken als 200 mm ergeben können. Aus anderen Gründen (Wert des beanspruchten Platzes, Gewicht, Anlagekosten usw.) ist aber auch hierfür die oberste Grenze 200 mm.
Die Abb. 119 und 120 sind aus der ersten Auflage des Buches übernommen, bei der die Zahlentafeln 78 aus den VDI.-Regeln und die damit in Übereinstimmung gebrachten Tafeln 93 und 94 noch nicht vorlagen. Nach diesen würde die Rechnung geringfügige Änderungen der Kurven ergeben.
Schulte, E. : Isolierung der Dampfkesseleinmauerung. Mitt. Forschungsheim Wärmeschutz München, Heft 7.
Wärme (1925) S. 471. Referat E. Kuhn aus Power (7. Juli 1925). Hier wird sogar der durch Dämmschichten ersparbare Wärmeverlust mit 70% angegeben.
Über die Abkühlverluste verschiedener Bauarten von Kesseln berichtet ausführlich Ebel : Arch. Wärmew. Bd. 7 (1926) Heft 8.
Die Ausführungen dieses und des folgenden Absatzes sind großenteils der Arbeit von E. S enf ter: Feuerfeste Isolierbausteine als Baustoffe neuzeitlicher Glühöfen (Mitt. Wärmestelle Ver. dtsch. Eisenhüttenleute Nr. 215) entnommen.
A. Schackweist in der auf S. 84 erwähnten Arbeit auf die außerordentliche Bedeutung der Verluste durch Öffnungsstrahlung an Spalten der Türen und an zeitweise offenen Türen — wenn im Ofen gearbeitet werden muß — hin. Diese Öffnungsstrahlung kann in besonders ungünstigen Fällen die Verluste durch die festen Raumbegrenzungen übersteigen, verdient also gegebenenfalls die größte Beachtung, doch ist sie hier nicht zu behandeln.
Als Beispiel einschlägiger Arbeiten sei außer den hier benutzten noch genannt: Repky, H. : Ermittlung günstigster Wanddicken von Industrieöfen. Arch. Wärmew. Bd. 9 (1928) S. 145.
Beuken, L. : Isolierstärke elektrischer Industrieöfen für Nachtstrombetrieb. Elektrowärme Bd. 7 (1937) S. 115.
Vgl. S. 198.
Nach T r ö ger : Z. VDI. (1927) S. 1902 beträgt sogar der Wärmeverlust der Rohrleitungen im Großkraftwerk Klingenberg nur 0,9% der Vollast.
Dennecke, O.: Die Berechnung der Kraftleitungen für Sattdampf und Heißdampf. Wärme (1924) S. 451; (1925) S. 45.
Schrifttumsangabe s. S. 322.
Gerhardt, F.: Die Bedeutung der Dampfmessung im Betriebshaushalt. Siemens-Z. (1926) S. 42.
So hat z. B. K. Hencky: Die wirtschaftliche Fortleitung und Verteilung von Dampf auf große Entfernungen. Z. VDI. Bd. 69 (1925) S. 492, für ein bestimmtes Zahlenbeispiel ein anschauliches Diagramm aufgestellt.
Bei völliger Kondensatausnutzung ist also der Betriebsaufwandsfaktor b = 1.
Sie sind selbstverständlich im vorliegenden Fall sowohl für Sattdampf wie überhitzten Dampf gleich, weil ja die zusätzlichen Kondensatverluste gleich den Mehrverlusten infolge der Dampfüberhitzung sein sollen. Man kann sie ferner der Einfachheit halber auch für die beiden Fälle t n = 10° C und t, = 90° C gleicherweise verwenden.
Siehe Fußnote 1, S. 343.
Eine Besprechung verschiedener Dampfkühlerarten findet sich in der Arbeit von K. Henckylaut Fußnote S. 341.
Vgl. z. B. die in Abb. 106 hervorgehobenen Punkte, die mit guter Annäherung sämtliche Kurven zeichnen und damit die wirtschaftlichsten Stärken für alle Temperaturen und Rohrdurchmesser entnehmen lassen.
Beispielsweise bei Wärmeschutzmassen. Immerhin ist auch hier der Einfluß der Verarbeitung und des Wasserzusatzes (vgl. S. 137) wenigstens durch einige Betriebsmessungen zu studieren.
Der große Einfluß schlechter Verarbeitung sei an dem Beispiel gebrannter Kieselgurformstücke gezeigt, die mit Wärmeschutzmasse angesetzt, verfugt und abgeglättet werden. Wird das Ausstreichen der Fugen unterlassen oder mangelhaft ausgeführt, so erhöhen die entstehenden Luftschichten die Betriebswerte außerordentlich. Verfasser fand in 3 Fällen 15 bzw. 40 bzw. 50% Gewährleistungsüberschreitungen !
Vgl. K. Daeves: Auswertung statistischer Unterlagen für Betriebsüberwachung und Forschung (Großzahlforschung). Z. VDI. (1923) S. 645. Als neuere Arbeit, in der unter anderem ein Auswertungsverfahren zur Ermittlung der wirksamsten Faktoren für besondere Gütewerte beschrieben ist, vgl. A. Beckel u. K. Daeves : Ein neues Hilfsmittel der Großzahlf orschung. Stahl u. Eisen Bd. 54 (1934) S. 1305.
Cammerer, J. S.: Über die meßtechnischen Voraussetzungen eines hochwertigen Wärmeschutzes in der Praxis. Wärme- u. Kältetechnik Bd. 40 (1938) Heft 2.
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Cammerer, J.S. (1951). Die Berechnung und Anwendung des Wärme- und Kälteschutzes in der Industrie. In: Der Wärme- und Kälteschutz in der Industrie. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-52678-7_2
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