QT-Diagramm

QT Diagramme werden verwendet, um das Verhalten von Wärmetauschern zu bestimmen. Ehe Sie ein QT-Diagramm erstellen können, müssen Sie eine Rechnung durchführen (Simulation oder Validierung).

Achtung: ein QT-Diagramm ist nur im Falle einer stationären Lösung - d.h. Q21 ≈ Q34 - sinnvoll bzw. repräsentativ. Im allgemeinen transienten Fall ist Q21 ≠ Q34, weil ein Teil der Wärme in den Wänden des Wärmetauschers gespeichert wird.

Die QT-Diagramme berücksichtigen die Nicht-Linearität (Krümmung der Kurven) in Bereichen ohne Phasenwechsel

Durch die sich manchmal stark ändernde Abhängigkeit der spezifischen Wärmekapazität (CP) von der Temperatur kann der Kurvenverlauf in QT-Diagramm nicht-linear sein. In manchen Fällen kann solche Nicht-Linearität sogar zu einer Pinch-Point-Verletzung führen, was auf unphysikalische Annahmen hindeutet. Ab Release 12 wird die Krümmung der Kurven in QT-Diagrammen in den Bereichen ohne Phasenwechsel (gasförmig, flüssig) berücksichtigt.

QT-Diagramm erstellen

QT-Diagramme werden über die Menüeinträge ”ExtrasàDiagrammeàQT-Diagramme...” angezeigt. Dabei gibt es verschiedene Auswahlmöglichkeiten. Für die Auswahl nimmt der Cursor ein spezielles Aussehen an, er ist mit dem Kürzel ”QT” bzw ”QTX” versehen. Nachdem die Auswahl abgeschlossen ist, wird eine Fenster eingeblendet, in dem die Referenzseite (primär oder sekundär) gewählt werden muss, dann wird das Diagramm angezeigt.

Normalerweise gibt es zwei Möglichkeiten, ein QT-Diagramm aufzubauen. Entweder benutzen Sie das grundlegende Medium als Bezug (dies ist das aufgeheizte Medium) oder Sie verwenden das zweitrangige Medium (das abgekühlte). Z.B. ist für einen Speisewasservorwärmer die elementare (Wasser) Seite das übliche Bezugsmedium, während für einen Wärmewiedergewinnung-Dampfgenerator die zweitrangige (Rauchgas) Seite das übliche Bezugsmedium ist. In den meisten Fällen entscheidet EBSILON^®Professional über die Verwendung der Bezugsseite, aber manchmal erscheint ein Dialog, der Ihnen die Entscheidung überlässt. Wenn Sie einen doppelten Wärmetauscher ausgewählt haben, kann eine zusätzliche Frage erscheinen, die Ihnen gestattet, über den zu verwendenden Strom zu entscheiden.

Das entstandene QT-Diagramm sollte nun so aussehen:

Verändern eines QT-Diagramms

Auf der rechten Seite befindet sich eine Liste der Wärmetauscher, die im Diagramm eingebunden sind. Sie können aus dieser Liste einen oder mehrere Wärmetauscher auswählen. Die entsprechenden Zeilen im Diagramm verwandeln sich in umgekehrte Farben, um Ihnen zu zeigen, wo Sie sich befinden. Verwenden Sie den ”Auswahl zurücksetzen” Knopf, um zu den Original Farben zurückzukehren.

Die Pfeilknöpfe unterhalb der Liste erlauben ein Neuordnung der Komponenten im Diagramm. Das kann in manchen Fälle bei erweiterter Auswahl hilfreich sein (z.B. wenn Lücken einbezogen sind). Zusätzlich ist es möglich, die Bezugsseite zu wechseln.

Das QT-Diagramm ist prinzipiell so aufgebaut, dass es Wärmetauscher im Gegenstrombetrieb sinnvoll abbildet. Der Wärme-aufnehmende Strom (Primärstrom) wird in Strömungsrichtung dargestellt, Q=0 ist der Eintrittspunkt, der Punkt mit dem höchsten Q-Wert ist der Austrittspunkt. Der Wärme-abgebende Strom (Sekundärstrom) wird entgegen der Strömungsrichtung dargestellt. Der Punkt mit dem höchsten Q-Wert ist der Eintrittspunkt, während bei Q=0 der Austrittspunkt liegt. Durch diese Darstellung werden die physikalischen Verhältnisse im Gegenstromwärmetauscher so abgebildet, dass man leicht erkennen kann, ob ein Verlauf physikalisch möglich ist oder nicht. Wenn sich die Linien schneiden, ist der Verlauf so nicht möglich.

Wärmetauscher im Gleichstrombetrieb werden von Ebsilon in gleicher Weise dargestellt. Die einfache physikalische Deutung ist in diesem Fall leider nicht möglich. Bei einem einzelnen Wärmetauscher könnte man zwar die Darstellung umkehren, jedoch würde dies zu Problemen führen, wenn man mehrere Wärmetauscher hintereinander schaltet.

Carnot QT-Diagramm

Alternativ zu der konventionellen q,T-Darstellung kann anstelle Temperatur der Carnot-Faktor als Y-Achse über "Ansicht à Carnot-Faktor Diagramm" dargestellt werden.

Carnot Faktor = 1 - Tref/T

mit Tref - Referenztemperatur

Dabei sind die Temperaturen T (aktuelle) und Tref (Referenz) die absoluten Temperaturen in Kelvin. Die Referenztemperatur TRef kann unter Menü „Einstellungen à Eigenschaften… à Berechnung“ im Diagramm-Dialog gesetzt werden.

Im QT Carnot-Faktor Diagramm ist es möglich, die Exergieverluste (entspricht der SI-Einheit von kW) anzuzeigen. Diese Verluste werden als integrale Fläche zwischen den zwei Kurven („kalte“ und „heiße“ Seite) eines Wärmetauschers ermittelt.

Die Anzeige wird aktiviert / deaktiviert über den Menüpunkt „Ansicht à Exergieverluste anzeigen“ im Diagrammen-Dialog. Das Aktivieren der Anzeige ist ausschließlich für den QT Carnot-Faktor Diagramm-Typ möglich.

Speichen eines QT-Diagramms

Folgende Parameter gehören zu einer Diagramm-Konfiguration und werden gespeichert (Siehe auch"Datenaustausch und Ergebnisdarstellung à Diagramme erstellen") :

Liste mit Namen der Objekte, die im Diagramm dargestellt werden
Flag der Referenzseite (Kalt / Warm)
Liste mit Namen der Profile, die im Diagramm dargestellt werden
Liste mit Namen der Objekte, die im Diagramm dargestellt werden Kesselbauteile im QT-Diagramm

Kesselbauteile im QT-Diagramm

Im QT-Diagramm können auch die Bauteile 88 (Rauchgaszone) und 89 (Hauptheizfläche) dargestellt werden. Da diese Bauteile jeweils nur eine Seite des Wärmetauschers beinhalten, erfolgt die Darstellung stets paarweise (Bauteil 89 mit dem über Anschluss 3 verbundenen Bauteil 88).

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