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    Bauteil 111: Naturzug-Kühlturm (Merkel)
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    Bauteil 111: Naturzug-Kühlturm (Merkel)


    Vorgaben

    Leitungsanschlüsse

    1

    Lufteintritt

    2

    Luftaustritt

    3

    Kühlwassereintritt

    4

    Kühlwasseraustritt

    5

    Zusatzwasser-Eintritt (Make-up)

    6

    Abflutwasser-Austritt (Purge)

    7

    Rauchgas-Eintritt (optional)

    8

    Reglereingang für  Gütegrad (PACKPERF - als h) bzw. T4

     

    Allgemeines       Transiente Modellierung      Vorgabewerte       Verwendete Physik       Bauteilform       Beispiel

     

    Allgemeines

    Bauteil 111 simuliert einen Naturzug-Kühlturm mit einer Gegenstrom-Nasskühlzone. Das Modell der Nasskühlzone basiert auf der Merkel-Gleichung (z.B. VDI Wärmeatlas, Abschnitt Mj).

     

    Für diese Kühltürme gibt es ab Release 11 einen Identifikationsmodus.
    Über das Flag FIDENT wird gesteuert, ob
    • die Kühlwasseraustrittstemperatur T4 berechnet werden soll (FIDENT=0)
    • die Kühlwasseraustrittstemperatur T4 vorgegeben und der Luftstrom berechnet werden soll (FIDENT=1)
    • die Kühlwasseraustrittstemperatur T4 vorgegeben und die Merkel-Zahl berechnet werden soll (FIDENT=2)
    Es besteht auch die Möglichkeit, eine Windkorrektur vorzugeben.

    Für den Pack-Charakteristik-Faktor C, den Gütegrad K und die Windkorrektur kann auch eine Kernelexpression angegeben werden.

    Die Merkel-Kühltürme können jetzt auch im INTMAT-Modus (Integration der Material-Daten in das Gleichungssystem) verwendet werden. Damit ist nun auch für Schaltungen, die diese Bauteile enthalten, eine Stoffdatenvalidierung möglich.

    Anmerkungen:

    Es gibt einen Gütegrad PACKPERF, mit dem man eine Änderung der Kühlturmgüte simulieren kann. Dieser Parameter wurde über eine Logikleitung zugänglich gemacht, so dass eine Einregelung möglich ist.
     

    Hinweis zur T4-Vorgabe:


    Transiente Modellierung

    Bauteil 111 ermöglicht die Modellierung transienter Fälle (zeitabhängige Berechnungen). Diese Berechnungsart wird mit dem Schalter FINST aktiviert.

    Ein Kühlturm hat am meisten ein transientes Verhalten in der Kühlturmtasse, die als ein großer Wasserspeicher wirkts. Die Nasszone, gefüllt mit den Kühleinbauten, hat auch eine signifikante thermische Masse und wirkt als ein indirekter Speicher, der die Änderungen der Kühlwassertemperatur (z.B. während eines Lastwechsels) verzögert. Anschließend wirkt die Kühlturmgehäusewand auch als indirekter Speicher, der allerdings nur den Luftzustand am Kühlturmaustritt beeinflusst. 

    Transiente Simulationen des Kühlturms sind nur für den Ablaufbetrieb (FCIRC=1) und nicht für Hybrid-Modus (FHYBRID=0) möglich. Die Luftfeuchtigkeit am Austritt wird in der transienten Simulation des Kühlturms immer berechnet (FHUM=1).

    Die Vorgabewerte für die transiente Modellierung sind in folgende Gruppen aufgeteilt.

    Definition der Kühlturmtasse - hier werden die geometrischen Details der Kühlturmtasse spezifiziert. Die transiente Massen- und Energiebilanz der Kühlturmtasse werden unter der Annahme der homogenen Durchmischung des Wassers innerhalb der Kühlturmtasse berechnet. Abhängig vom Schalter FSPIN kann man entweder den Füllstand der Kühlturmtasse vorgeben (FSPIN=0) oder den Füllstand auf Basis der vorgegebenen Ein- und Austrittsmassenströme von Wasser (FSPIN=1) berechnen lassen.

    Definition der Kühleinbauten - hier werden die geometrischen Details der Kühleinbauten (Nasszone) spezifiziert. Die Zone mit den Kühleinbauten wird durch folgende Parameter definiert: das Volumen der Nasszone WZVOL, der Leerraumvolumenanteil PHI und der spzifischen Oberfläche FV.

    Wärmeübertragungskoeffizienten - in dieser Gruppe werden die Wärme- und Stofftransportkoeffizienten,, insbesondere für die Simulation der Verdunstung und der Wärmeübertragung in der Nasszone, spezifiziert. Die Wärmeübertragung zwischen Wasser und Luft wird mit dem Parameter ALPHIWAN in Design-Lastpunkt (definiert durch das Luft / Wasser-Verhältnis) festgelegt und mit den entsprechenden Parametern PACKFACT, PACKEXP, PACKPERF in Off-Design-Lastpunkten skaliert. Die Stofftransport (Wasserverdunstung in die Luft) wird mit dem Parameter BETAWAN in Design-Lastpunkt definiert und mit den entsprechenden Parametern PACKFACT, PACKEXP, PACKPERF in Off-Design-Lastpunkten skaliert. Es gibt zwei Alternativen den Stofftransport vorzugeben. Man kann entweder direkt den Wert BETAWAN vorgeben. Oder man definiert den Stofftransfer durch ALPHIWAN und den Lewis-Faktor LEF definiert als

    \[ Le_f = \frac{\alpha}{\rho \beta c_p} \]

    Hier sind \(\alpha\) und \(\beta\) jeweils der Wärme- und der Stoffübertragungskoeffizienten. \(\rho\) und \(c_p\) sind die Dichte und die Wärmekapazität der Luft.

    Definition des Gehäuses - hier werden die geometrischen Details der Kühlturmgehäusewand spezifiziert.

    Nach der Vorgabe der geometrischen Details eines Kühlturms kann man die Ergebnisse der stationären Merkel-Gleichung basierten Simulation, die im Bauteil 111 für die Nasszone implementiert ist, für stationäre Bedingungen (FINIT=1) reproduzieren. Dazu müssen die Parameter ALPHIWAN, BETAWAN (oder LEF)  angepasst werden.  

    Im Fall der Identifikation - FIDENT > 0 - werden die Werte der Wärme- und der Stoffübertragungskoeffizienten Wasser-Luft (\(\alpha\) and \(\beta\)) angepasst um die vorgegebene Temperature T4 zu erfüllen.

     

    Vorgabewerte

    FFU

    Schalter (Ein / Aus)

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Aus (Keine Luftberechnung, vorgeben DT34N = T3 -  T4)

    =1: Ein

    DT34N

    Kühlzonenbreite (nur für FFU = 0)

    FMODE

    Berechnungsmodus (Auslegung / Teillast) 

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck 

    =0: Global
    = 1: Lokale Teillast
    =-1: Lokale Auslegung

    FIDENT

    Komponentenidentifikation

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck 

    = 0: keine Identifikation, T4 wird vom Bauteil berechnet
    = 1: T4 wird auf der Leitung vorgegeben, identifiziere Luftdurchsatz. Das Bauteil passt den Luftdurchsatz so an, dass diese Temperatur erreicht wird.
    = 2: T4 wird auf der Leitung vorgegeben. identifiziere Merkelzahl Das Bauteil passt die Merkelzahl so an, dass diese Temperatur erreicht wird.

    FWETZONE

    Schalter für die Auslegung der Nasszone:

    Die Auslegung der Nasszone erfolgt über einen charakteristischen Parameter WETZONE. Der Schalter FWETZONE legt fest, wie dieser Parameter interpretiert werden soll:

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: PWETZONE wird als Wasseraustrittstemperatur (T4) interpretiert. Daraus wird dann die Merkelzahl berechnet. Diese ist das Integral der Merkel’schen Hauptgleichung über die Wassertemperatur. Die Integrationsgrenzen sind die Wassereintritts- und die Wasseraustrittstemperatur der Nasszone.

    =1: PWETZONE wird als Temperatur-Annäherung (Approach-Temperatur) zwischen dem Wasseraustritt (T4) und der Feuchtkugeltemperatur (TWB1) der Eintrittsluft interpretiert. Die Feuchtkugeltemperatur ist deshalb die Kühlgrenztemperatur (die bei unendlich großer Fläche erreichbar wäre), da durch die Verdunstung des Wassers eine zusätzliche Abkühlung unter die Lufteintrittstemperatur erfolgen kann. Die Temperatur-Annäherung wird auch als Kühlgrenzabstand bezeichnet. Er wird üblicherweise mit 5 K festgelegt, in der Praxis trifft man Kühlgrenzabstände zwischen 4 K und 7 K an. Aus dem Kühlgrenzabstand wird T4 und daraus dann wie bei FWETZONE=0 die Merkelzahl bestimmt.

    =2: PWETZONE wird als Merkel-Zahl (Me) interpretiert. In diesem Fall ist die Wasseraustrittstemperatur als Integrationsgrenze zu finden, damit das Integral der Merkel’schen Hauptgleichung die gewünschte Merkelzahl ergibt.

    =3: PWETZONE wird als NTU („number of transfer units“) interpretiert. Daraus ergibt sich die Merkelzahl zu
    Me = NTU * AWR
    mit dem Luft/Wasser-Verhältnis AWR = M4 / M1_trocken. Aus der Merkelzahl wird dann wie bei FWETZONE=2 die Wasseraustrittstemperatur berechnet.

    PWETZONE

    Parameter für Nasszone   

    Kühlwasseraustrittstemperatur T4 (für FWETZONE=0)

    Temperaturannäherung (Approach-Temperatur) der Nasszone an die Kühlgrenztemperatur (für FWETZONE=1)

    Merkel Zahl (für FWETZONE=2)

    NTU-Zahl  (für FWETZONE= 3) : Physikalische Kennzahl (dimensionslos), Definition : NTU =( k*A ) / (m*cp)

    AWR

    Trockene Luft / Wasser  Verhältnis, Auslegung

    FPACKFACT

    Vorgabe der Pack-Charakteristik

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck 

    =0: Intern durch Vorgabewert
    =1: PACKFACT= Port_8.P/(1 bar)
    =2: Ausdruck EPACKFACT

    PACKFACT

    Packungs-Charakteristik Faktor (C), Teillast

    EPACKFACT

    Ausdruck für Pack-Charakteristik-Funktion
    evalexpr:REAL;
    begin // TODO: calculate return value and set val to it evalexpr:=1.0;
    end;

    PACKEXP

    Packungs-Charakteristik Exponent (M), Teillast

    FPACKPERF

    Vorgabe des Gütegrades (Teillast)

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck  

    =0: Intern durch Vorgabewert
    =1: PACKFACT= Port_8.H/(1 kJ/kg)
    =2: Ausdruck EPACKPERF

    PACKPERF

    Packungs-Charakteristik Gütegrad (K), Teillast

    EPACKPERF

    Ausdruck für Gütegrad  
    evalexpr:REAL;
    begin // TODO: calculate return value and set val to it evalexpr:=1.0;
    end;

    FMERKEL

    Schalter für Merkel-Gleichung

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Standard Merkel Gleichung
    =1: Erweiterte Merkel Gleichung

    FHUM

    Handhabung der Austritts-Feuchte aus der Nasszone

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Nasszone - relative Austritts-Feuchte ist Benutzereingabe
    =1: Nasszone - relative Austritts-Feuchte wird berechnet

    PHI2

    Nasszone -  Relative Feuchte Austrittsluft (FHUM=0)

    DRIFT

    Relative Sprüh-Verluste

    FCIRC

    Schalter für Wasserumlauf

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Umlaufbetrieb: Geschlossener Kreislauf. Bestimme Zusatz- und Abflutwasserstrom über den Parameter COC
    =1: Ablaufbetrieb:  Offener Kreislauf. Kein Zusatz- und Abflutwasserstrom.

    COC

    Konzentrationszyklen (Eindickungszahl) im Umlaufbetrieb

    Warnung:

    Gemäß VGB R 455 P gilt:

    COC = Zusatzwassermenge / Abflutwassermenge = Z / A

    Dies ist eine Vereinfachung, welche nicht für die Bauteile 111/112 gilt, da in diesen die tatsächliche Aufkonzentration unter Berücksichtigung der mit den Sprühverlusten (DRIFT) ausgetragenen Salze zugrunde gelegt wird.

    FSTACK

    Schalter für Stack-Modus

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Druckverlust wird eingegeben
    =1: Wirksame Kaminhöhe wird eingegeben

    PSTACK

    Stack Parameter  

    Druckverlust (FSTACK=0)

    Wirksame Kaminhöhe (FSTACK=1)

    FCFWIND

    Vorgabe der Windkorrektur

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Aus
    =1: Intern durch Vorgabewert CFWIND

    =2: Intern durch Vorgabewert CWTDT

    =3: Airflowfaktor = Port_8.M/(1 kg/s)

    =4: Kühlwasser Austritt Offset = Port_8.M/(1 kg/s)*(1K)

    =5: Kennlinie CWINDAIRFLOW, Windgeschwindigkeit x= Port_8.M/(1 kg/s)*(1m/s)

    =6: Kennlinie CWINDCWTDT, Windgeschwindigkeit x= Port_8.M/(1 kg/s)*(1m/s)

    =7: Ausdruck ECFWIND korrigiert Luftdurchsatz (Faktor)

    =8: Ausdruck ECFWIND korrigiert Kühlwassertemperatur (dT)

    CFWIND

    Vorgabe Windkorrekturfaktor für Luftdurchsatz (Faktor)

    CWTDT

    Vorgabe Windkorrektur - dT für Wassertemperatur

    ECFWIND

    Ausdruck für Windkorrekturfaktor

    function evalexpr:REAL;
    var val:real;
      internals:array of InternalValue;
      n:integer; i:integer;
      WindSpeed:real; comp111:
      ebscomp111;

    begin
      internals := keGetInternals();
      n := length( internals );
      { for i := 0 to n-1 do 
      begin println( internals[i].name, ": ", internals[i].value );
      end; }

      if (n > 0) then WindSpeed:=internals[0].value; 
      comp111 := ebscomp111(keGetComp);
      if comp111.FCFWIND = 7 then
      begin val:= 1; // Faktor
      end
      else
      begin
         val := 0; // offset
      end;
      // println( "Return Value: ", val );

      evalexpr := val;

    end;

    FHYBRID

    Schalter für Hybrid-Modus

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Aus
    =1: Manuelle Eingabe
    =2: Marge zur Schwadenbildung einstellen (Temperaturannäherung)

    MGNPLUME

    Marge zur Schwadenbildung (FHYBRID=2)

    FHX

    Schalter für Wärmetauscher-Modus

    Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional)
    Ausdruck

    =0: Aus
    =1: Effektivität
    =2: Temperaturänderung, aktiv bei FHYBRID = 1
    =3: Fläche

    PHX

    Wärmetauscher-Parameter

    -  Effektivität (wenn FHX=1)

    -  Temperaturänderung (wenn FHX=2)

    -  Fläche (wenn FHX=3)

    WATRAT

    Verhältnis Trockenzone / Gesamtwasserstrom

    AIRRAT

    Verhältnis Trockenzone / Gesamtluftstrom

    KAIR

    Luftseitiger Wärmeübergangskoeffizient

    KWAT

    Wasserseitiger Wärmeübergangskoeffiizient

    FOUL

    Foulingfaktor

    PLGASEXP

    Off-design Exponent Gasseite

    PLWATEXP

    Off-design Exponent Wasserseite

    HXFRAC

    Aktiver Anteil des Wärmeübertragers (Off-Design)

    FINIT Anfangszustand

    =0: GLOBAL, gesteuert über eine globale Variable "Instationärer Modus" unter Modell-Einstellungen
          "Extras" ->"Model-Einstellungen" -> "Simulation" -> "Instationär" -> Combo Box "Instationärer Modus"

    =1: Erster Durchlauf

    =2: Folgedurchlauf

    SHEIG Gehäusehöhe
    SVOL Gehäusevolumen
    THWALL Gehäusewanddicke
    RHOS Dichte Gehäusewandwerkstoff
    LAMS Wärmeleitfähigkeit Gehäusewandwerkstoff
    CS Wärmekapazität Gehäusewandwerkstoff
    NFLS Anzahl Punkte in Strömungsrichtung: trockene Zone
    WZVOL Volumen Nasszone
    PHI Anteil des freien Querschnitts / Leerraumvolumenanteil
    FV Verhältnis äußere Oberfläche zu Volumen - spezifische Oberfläche der Kühleinbauten
    RHOFM Dichte Kühleinbautenwerkstoff
    LAMFM Wärmeleitfähigkeit Kühleinbautenwerkstoff
    CFM Wärmekapazität Kühleinbautenwerkstoff
    NFLWZ Anzahl Punkte in Strömungsrichtung: Nasszone
    FSPIN

    Schalter Instationärer Bilanzberechnungsmodus

    0: Flüssigkeitslevel gegeben, Massenströme berechnet

    1: Massenströme gegeben, Flüssigkeitslevel berechnet

    VF Mittlerer flüssiger Volumentanteil (Flüssigkeitslevel) am Ende des Zeitschritts
    VMIN Volumen bei Anteil flüssigen Volumens von 0
    VMAX Volumen bei Anteil flüssigen Volumens von 1
    FLVCALC

    Berechnungsmodus für Flüssigkeitsvolumen

    0: linear zwischen VMIN und VMAX

    1: ELV verwenden

    ELV Funktion zur Berechnung des Flüssigkeitsvolumens
    TWBEG Temperatur in der Kühlturmtasse zu Beginn des Zeitschritts (relevant nur für transiente Zeitschritte)
    ALPHIS Innerer Wärmeübertragungskoeffizient zwischen Luft und Gehäusewand
    ALPHIFP Innerer Wärmeübertragungskoeffizient zwischen Wasser und Kühleinbauten
    ALPHIWAN Innerer Wärmeübertragungskoeffizient zwischen Wasser und Luft (Nominalwert)
    FCALCMT

    Schalter Berechnung des Stofftransportkoeffizienten zwischen Wasser und Luft

    0: Stofftransportkoeffizient berechnen auf Basis des Lewis-Faktor-Vorgabewertes (LEF)

    1: use directly BETAWAN value and Off-design factors and exponents

    LEF Lewis-Faktor Vorgabewert
    BETAWAN Stofftransportkoeffizient zwischen Wasser und Luft (Nominalwert)
    ALPHO Äußerer Wärmeübergangskoeffizient (zur Umgebung)

    AWRN             

    Luft zu Wasser - Verhältnis (nominal)

    MERKELN     

    Merkel-Zahl (nominal)

    DP12N            

    Luftseitiger Druckabfall (nominal)

    HSTACKN     

    Wirksame Kaminhöhe (nominal)

    RHO1N           

    Umgebungsluftdichte

    PHI1RAT        

    Umgebungsluftfeuchtigkeitsverhältnis

    PHI2RAT       

    Luftaustrittsfeuchtigkeitsverhältnis

    RHO2 

    Luftaustrittsdichte

    M2N                

    Austrittsluftstrom (nominal)

    MDRYWZ       

    Nasszone-Trockenluftmassenstrom

    MAIRHXN      

    Wärmeübertragungsluftmassenstrom (nominal)

    MWATHXN    

    Wärmeübertragungswassermassenstrom (nominal)

    KNAIR            

    Luftseitiger Wärmeübergangskoeffizient (nominal)

    KNWAT          

    Wasserseitiger Wärmeübergangskoeffizient (nominal)

    AHX 

    Wärmetauscherfläche

    VMSTACK     

    Kamin-Volumenstrom

    Die blau markierten Identifikationswerte sind Referenzwerte für Teillastberechnungen. Die Ist-Teillastwerte beziehen sich auf die in den Gleichungen verwendeten Werte.
    Generell sind alle sichtbaren Eingaben erforderlich. Häufig werden jedoch Standardwerte zur Verfügung gestellt.

    Für weitere Informationen über die Farbe der Eingabefelder und ihre Beschreibungen siehe Komponenten bearbeiten\Vorgabewerte

    Für weitere Informationen über Auslegung vs. Teillast und Nominalwerte siehe Allgemeines\Nominalwerte übernehmen

     

    Kennlinien

                       

    Kennlinie 1, CWINDAIRFLOW: CF(Luftmassenstrom) = f (Windgeschwindigkeit)

    CF = Korrekturfaktor

        X-Achse      1          Windgeschwindigkeit                     1. Punkt
                            2          Windgeschwindigkeit                     2. Punkt

     
                           .
     
                          N         Windgeschwindigkeit                      letzter Punkt
     
        Y-Achse      1          CF (Luftmassenstrom)                    1. Punkt
                            2          CF (Luftmassenstrom)                    2. Punkt
                                                                       .
                                   CF (Luftmassenstrom)                    letzter Punkt

     

    Kennlinie 2, CWINDCWTDT: dT (Kühlwassertemperatur) = f (Windgeschwindigkeit)
                       

        X-Achse                Windgeschwindigkeit                     1. Punkt
                             2          Windgeschwindigkeit                     2. Punkt

     
                           .
     
                          N          Windgeschwindigkeit                      letzter Punkt

        Y-Achse       1          dT (Kühlwassertemperatur)           1. Punkt
                             2          dT (Kühlwassertemperatur)           2. Punkt
                                                                       .
                                    dT (Kühlwassertemperatur)             letzter Punkt
                       


     

    Verwendete Physik

    Der Naturzugkühlturm besteht aus vier Zonen, welche in folgendem Bild schematisch dargestellt sind.  Diese Zonen sind die nasse Kühlzone, die trockene Kühlzone, das Kühlturmbecken und der Kamin.

    Die trockene Kühlzone kann durch den Anwender aktiviert werden (FHYBRID). Im Auslegungsmodus wird die Verteilung von trockenem zu nassem Kühlbetrieb durch die Strömungsverhältnisse von Luft und Wasser zwischen trockener und nasser Zone, die Größe der nassen Zone, sowie die Größe des Wärmetauschers festgelegt.

    Die Physik der trockenen Zone wird entsprechend den Regeln für einen normalen Luft/Wasser Kreuzstromwärmetauscher beschrieben, und die Physik der nassen Kühlzone entsprechend den Regeln der Merkel-Gleichung.

    Die Teillast-Leistung der nassen Zone ist eine Kenngröße der Merkel-Zahl in Abhängigkeit vom Trockenluft/Wasser-Verhältnis.

    Ein Zugmodell beschreibt das Verhältnis zwischen Kaminhöhe, Kamineintrittszustand (d.h. die Luftaustrittstemperatur der Kühlzonen) und Luft. Als Sonderfunktion ist es möglich, Rauchgas zur Steigerung des Zugs beizumischen.

    Nasszone

    Design:

    Wasseraustrittstemperatur gegeben:

    Die Merkelzahl wird berechnet durch Integration der Merkel-Gleichung.

    Merkelzahl gegeben:

    Herausfinden der entsprechenden Wasseraustrittstemperatur, um die gewünschte Merkelzahl zu erhalten.

    Off-Design:

    Über die Beziehung: Me = MeDesign * K*C*(AWR/AWRDesign)m wird die aktuelle Merkelzahl errechnet. Dann findet ein Solver den entsprechenden Wasseraustritt für diese Merkelzahl.  K, C und m sind definiert als PACKPERF, PACKFACT und PACKEXP.

    Integration der Merkel’schen Hauptgleichung:

    Wird die Nasszonen-Austrittsfeuchte vom Benutzer gesetzt (FHUM=0) kann die Merkelzahl mittels Quadraturformel bestimmt werden.  Eine Umsetzung von Algorithmus 699 aus TOMS; TRANSACTIONS ON MATHEMATICAL SOFTWARE, BAND 17, NR. 4, DEZEMBER 1991, S. 457-461 wird verwendet.

    Wenn die Nasszonenaustrittsfeuchtigkeit berechnet wird (FHUM=1), muss ein System gewöhnlicher Differentialgleichungen gelöst werden. Hier wird ein Runge-Kutta-Verfahren der Ordnung 5 verwendet (Dormand-Prince).

     

    Wärmetauscher

     

    Der Wärmetauscher wird mit einem Durchgang modelliert nach der NTU-Effectiveness Methode (VDI Wärmeatlas, Sektion Ca; "Compact Heat Exchangers" von W.M. Kays und A.L. London)

    Die Off-Design Beziehung für die Wärmeübertragungskoeffizienten lautet

    luftseitig:
                 
    k Gas Off-Design = k Gas Design *(v Gas Off-Design / v Gas Design)m1 (Default m1=0.8, m1 entspricht PLGASEXP))

    wasserseitig:
        k Wasser Off-Design = k Wasser Design *(v Wasser Off-Design / v Wasser Design)m2 (Default m2=0.8, m2 entspricht PLWATEREXP)

    Die Dichte des Wassers wird als konstant angenommen.

     

    Kamin und Luftmenge

    Design:

    Im Design wird die Luftmenge über den Eingabeparameter AWR bestimmt. Die Beziehung zwischen Druckverlust und wirksamer Kaminhöhe H wird gegeben durch:

    mit rho = Dichte und g = Gravitationskonstante

    Off-Design:

    Im Off-Design wird der Druckverlust aus folgender Beziehung berechnet:

    Der Luftstrom der trockenen und nassen Zone kann aus den folgenden Gleichungen ermittelt werden:

    mit A = Querschnittsfläche:

    und der Eliminierung von  erhalten wir die endgültige Off-Design-Gleichung für die Luftmenge:


    Bauteilform

    Form 1

    Beispiel

    Klicken Sie hier>> Bauteil 111 Demo << um ein Beispiel zu laden.