Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

8.1 Wärmetauscher mit reibungsfreier Strömung
Es galt also eine Optimierung des Wärmetauscher-Designs durchzuführen. Hierzu wurden die
Gleichungen (8.8) bis (8.16) für verschiedene Designparametersätze (siehe Anhang G)
numerisch gelöst. Es wurde von 3 Grundszenarien ausgegangen: konventioneller Rohrbündel-
wärmetauscher, Haarnadelwärmetauscher als Sonderkonstruktion und Wärmetauscher mit
Kanälen (Heatric-Wärmetauscher). Ergebnisse der Optimierung sind in Tabelle 8.2 auf-
geführt.
energetisch
effizienter
Wärmetausch
umin, di, Feed
Vermeidung
Fouling /
Verstopfen
Wärmetauscher-
Design
Konventioneller Rohrbündelwärmetauscher
schnelles
Aufheizen
∆T12 ∆T12, k, di
NR, l , di
Geometrie
fertigungstechnisch
sinnvoll
umin, di, l
vertretbarer
Druckabfall
Abb. 8.5: Anforderungen an den Wärmetauscher. Der Aspekt „Druckverlust“ wird erst im nachfolgenden
Unterkapitel konkret betrachtet. Bei einem Feed mit hohen Konzentrationen an Salzen oder organischen
Substanzen ergibt sich eine erhöhte Gefahr von Fouling oder gar Verstopfen.
Als kleinstes gängiges Rohrmaß werden für Rohrbündelwärmetauscher aus Festigkeits-
gründen Rohre mit 20 mm Außen- und 15 mm Innendurchmesser verwendet [Lur-2005]. Mit
diesen Rohren ergibt sich der nach Tabelle 8.2 spezifizierte Wärmetauscher. Ein solcher
Wärmetauscher wurde von einem Mitarbeiter der Anlagenbau-Firma Lurgi AG mit einer
hausinternen Software gegengerechnet und bestätigte die eigenen Simulationsergebnisse. Der
verwendete Wärmedurchgangskoeffizient von 1000 W m -2 K -1 wurde von der Firma Lurgi
empfohlen. Ähnliche Werte werden auch in der Fachliteratur genannt [VDI-1997]. Eine
höhere Eintritts-Strömungsgeschwindigkeit von 1 m s -1 wäre vom Foulingstandpunkt aus
sicher wünschenswert, führt aber sowohl hier als auch bei den beiden anderen Szenarien zu
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