Fachübersicht
Das Modul DRRB berechnet den Druckverlust bei Querströmung über Rippenrohrbündel. Rippenrohre vergrößern die wärmeübertragende Fläche auf der Gasseite um ein Vielfaches und sind Standard in Luftkühlern, Economizern, Abhitzekesseln und Verflüssigern — der Preis der Berippung ist ein erhöhter strömungsseitiger Widerstand, der für die Auslegung von Ventilatoren und die Bewertung des Anlagen-Druckhaushalts bekannt sein muss.
Die Berechnung folgt den Ansätzen aus „Verfahrenstechnische Berechnungsmethoden, Teil 1“ (VCH Weinheim). Über die Bauform werden unterschiedliche Rippenformen und Rohranordnungen (fluchtend oder versetzt) erfasst; das Medium kann gasförmig oder flüssig sein. Aus Anströmgeschwindigkeit, Stoffwerten und der Bündelgeometrie ergibt sich über den Widerstandsbeiwert der Druckverlust des quer angeströmten Rippenrohrbündels.
Wer den Druckverlust über ein Rippenrohrbündel berechnen will, nutzt das Modul typischerweise zusammen mit der wärmetechnischen Auslegung des Rippenrohrapparats, um Übertragungsleistung und Gebläseleistung gegeneinander zu optimieren.
Anwendungsbereich
- Druckverlust über quer angeströmte Rippenrohrbündel
Typischer Arbeitsablauf
Bauform und Medium wählen
Zunächst werden die Bauform des Rippenrohrbündels — Rippenform und Rohranordnung — sowie der Aggregatzustand des Mediums (gasförmig oder flüssig) festgelegt. Beide Angaben bestimmen, welcher Korrelationssatz für den Widerstandsbeiwert gilt.
Geometrie- und Betriebsdaten erfassen
Rohr- und Rippenabmessungen, Quer- und Längsteilung sowie die Anzahl der in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Rohrreihen beschreiben das Bündel. Aus Durchsatz und engstem Strömungsquerschnitt folgt die maßgebende Geschwindigkeit im engsten Querschnitt.
Reynolds-Zahl und Widerstandsbeiwert bestimmen
Mit den Stoffwerten des Mediums wird die Reynolds-Zahl gebildet und der Widerstandsbeiwert des berippten Bündels aus der bauformabhängigen Korrelation berechnet; die Berippung geht dabei über Geometrieverhältnisse wie Rippenhöhe und Rippenteilung ein.
Druckverlust aufsummieren
Der Druckverlust ergibt sich aus Widerstandsbeiwert, Anzahl der Rohrreihen und dem Staudruck der Geschwindigkeit im engsten Querschnitt. Er dient als Grundlage für die Ventilator- bzw. Pumpenauslegung.
Häufige Fragen
Warum ist die Geschwindigkeit im engsten Querschnitt maßgebend und nicht die Anströmgeschwindigkeit?
Zwischen den Rippenrohren verengt sich der Strömungsquerschnitt erheblich — durch die Rohre selbst und zusätzlich durch die Rippen. Die Druckverlustkorrelationen sind auf den Staudruck im engsten Querschnitt bezogen, weil dort die höchsten Geschwindigkeiten und damit die maßgebenden Verluste auftreten. Wer stattdessen die freie Anströmgeschwindigkeit einsetzt, unterschätzt den Druckverlust drastisch.
Welchen Einfluss hat die Rohranordnung (fluchtend vs. versetzt)?
Versetzte Anordnungen erzwingen eine stärkere Umlenkung der Strömung, liefern dadurch bessere Wärmeübergangswerte, aber auch höhere Widerstandsbeiwerte als fluchtende Anordnungen bei gleicher Teilung. Die Korrelationen unterscheiden deshalb konsequent nach Anordnung; eine falsche Zuordnung gehört zu den häufigsten Fehlerquellen bei der Nachrechnung.
Gilt die Berechnung auch für verschmutzte Bündel?
Die Korrelationen gelten für das saubere Bündel. Ablagerungen zwischen den Rippen verengen die Strömungsquerschnitte zusätzlich und können den Druckverlust im Betrieb deutlich über den Auslegungswert treiben. In der Praxis wird dafür ein Zuschlag bzw. eine Verschmutzungsreserve bei der Ventilatorauslegung vorgesehen.
Technische Inhaltsbasis: LV-Solved-Problems-Content 628d313247e7