Dynamisches Verhalten von Kreuzstromwärmeübertragern

Abstract

The dynamic behaviour of gas-liquid heat exchangers, which can be described as liquid-side mixed crossflow heat exchangers, is determined by theoretical modeling with transfer functions. Thus it is possible to calculate the dynamics of such exchangers from design and operating data. Starting from the steady-state behaviour the way of evaluating the partial differential equation system is outlined first. Next the dynamic behaviour is described by frequency responses which have been calculated from the data of a large waterheated heat exchanger in an airconditioning system as an example. The results of the research are quite precise models as well as very simple transfer functions, which describe the dynamic behaviour of crossflow heat exchangers sufficiently for the purpose of a simple and quick estimation.

Zusammenfassung

Für das dynamische Verhalten von Gas-Flüs-sigkeits-Wärmeübertragern, die sich als flüssigkeitsseitig gerührte Kreuzstromwärmeübertrager beschreiben lassen, werden theoretische Modelle in Form von Übertragungsfunktionen angegeben. Damit wird es möglich, die Dynamik solcher Geräte aus Konstruktions- und Betriebsdaten zu berechnen. Zunächst wird ausgehend vom statischen Verhalten der Weg der Lösung des partiellen Differentialgleichungssystems skizziert. Anschließend wird am Beispiel eines großen wasserbeheizten Lufterhitzers das dynamische Verhalten durch Frequenzgänge dargestellt. Als Ergebnis der Untersuchungen werden neben den relativ exakten Modellen sehr stark vereinfachte Übertragungsfunktionen angegeben, die für den Zweck der einfachen und schnellen Abschätzung eine genügend genaue Beschreibung des dynamischen Verhaltens von Kreuzstromwärmeübertragern darstellen.