Die Betriebstemperatur einer Wärmeträgerröhre bezieht sich auf die Temperatur der Flüssigkeit im Inneren der Röhre oder auf die Temperatur des Wärmeübertragers außerhalb der Röhre?
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Frage eines Anfängers: In vielen Literaturquellen werden die Betriebstemperaturbereiche verschiedener Wärmeträger in Wärmeträgerrohren angegeben. Beispielsweise liegt der Betriebstemperaturbereich für Wärmeträgerrohre mit Schmelzmetall bei 30–250 °C. Bezieht sich dieser Temperaturbereich auf die Temperatur, die der Wärmeträger im Inneren des Rohres aushalten kann, oder auf die Temperatur des Wärmeübertragers selbst außerhalb des Rohres? Wenn es sich um den ersten Fall handelt, ist es dann möglich, durch Änderung des Verhältnisses der Längen der Heiz- und Abstrahlsektion sowie des Wärmeübergangskoeffizienten die Temperaturrange außerhalb der Heizsektion des Wärmetransportrohrs zu verändern? Zum Beispiel: Das Arbeitstemperaturbereich eines Wärmetransportrohrs für Gussstahl liegt bei 30–250 °C. Ich möchte dieses Rohr in Umgebungen mit einer Quelltemperatur, die weit über 250 °C liegt, zum Wärmetausch einsetzen. Ist es dann möglich, die Heizsektion des Wärmetransportrohrs sehr kurz und die Abstrahlsektion sehr lang zu gestalten, damit das Rohr für höhere Quelltemperaturen geeignet ist?
Drei Fragen: Erstens: Die Arbeitstemperatur von Rohren für Schmelzstahl, nämlich 30–250, bezieht sich auf die Temperatur des Dampfs im Rohr – also auf die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit. Der niedrigste Wert hängt von der Startfähigkeit des Wärmerohrs ab, während der höchste Wert anhand des Drucks des gesättigten Dampfs bei der höchsten Temperatur (wobei der Überdruck bereits sein Limit erreicht hat) sowie nach den Vorgaben von GB150 zur Bestimmung der Belastbarkeit des Rohrs berechnet wird. Dabei werden auch Faktoren wie Schweißfaktoren, Herstellungsverfahren, thermische Ausdehnung und lineare Stabilität berücksichtigt. Zweitens: Es ist nicht sinnvoll, die Länge der Rohre auf der kühlen Seite erheblich größer als die der Rohre auf der heißen Seite zu gestalten. Der Dampf auf der heißen Seite kann bereits bevor er in tieferen Schichten der kühlen Seite ankommt, vollständig kondensieren. Dadurch werden die überflüssig langen Rohre auf der kühlen Seite unnötig eingesetzt, was die Kosten erhöht. Bei der Konstruktion sollte der Wärmefluss auf der heißen Seite so groß wie möglich sein – größer als auf der kalten Seite. Drittens: Der Wärmeübergangskoeffizient ist ein experimentell ermittelter Wert, der auch als empirischer Wert gilt. Jedes Unternehmen verfügt über eigene Formeln zur Berechnung dieses Wertes – diese werden nicht willkürlich geändert. Außerdem weist der Wärmeaustauschkoeffizient eine hohe Komplexität auf – Wärmestoppen, Massenstrom, Wärmeleitfähigkeit sowie die Eigenschaften des Mediums auf der Wärmeseite haben alle einen großen Einfluss darauf. Es ist daher schwierig, den Wert dieses Koeffizienten genau zu kontrollieren. Wenn die Temperatur auf der heißen Seite zu hoch ist und dadurch die Dampftemperatur im Rohr den zulässigen Wert überschreitet, kann man auf die Leistung zur Regulierung des Wärmeflusses des Wärmetubes zurückgreifen. 1. In Hochtemperaturbereichen wird die Anzahl der Finnen pro Länge verringert, um die Wärmeaustauschoberfläche zu verkleinern und somit den Wärmestrom zu mindern, oder es werden direkt Rohrleitungen verwendet. 2. Die Verkürzung der Länge der Rohre auf der heißen Seite ist möglich, wobei das Verhältnis der Längen der kalten und heißen Seite aufgrund von Erfahrungen berücksichtigt werden muss. 3. Erhöhung des Längen-Durchmesser-Verhältnisses der Rohre zur Verringerung des Wärmeflusses. 4. Die Außengeschwindigkeit der Strömung im heißen Rohr sollte angemessen verringert werden, ohne dass es zu Staubansammlungen kommt. 5. In Bereichen mit höheren Temperaturen werden andere Wärmeaustauschgeräte verwendet. Wärmeträgerrohre haben zwar ihre Einschränkungen, sind aber äußerst praktisch einsetzbar – flexibel, sicher und effizient. Sie haben großes Potenzial in verschiedenen Branchen und warten darauf, von uns weiterentwickelt zu werden.
Es gibt noch ein weiteres Problem – und zwar betrifft es wieder die Rohrleitungen aus Stahl. Wenn man diese für Betriebsbedingungen mit höheren Temperaturen auf der Wärmeseite verwenden möchte, kann man das dann erreichen, indem man die Wärmeaufnahmefähigkeit des Kondensationsabschnitts erhöht? Zum Beispiel indem man die Temperatur der Flüssigkeit außerhalb der Rohrleitungen im Kondensationsabschnitt senkt – oder indem man, sofern es möglich ist, das Verhältnis zwischen Länge der Warm- und Kaltseite angemessen erhöht
Theoretisch ist es möglich, solange die Grenzwerte der Wärmeträgerrohre nicht überschritten werden. Es ist am besten, die jeweiligen Grenzwerte selbst zu berechnen