Gesamtwärmedurchgangskoeffizienten
Typische Wärmedurchgangskoeffizienten für Wärmetauscher, Wände und gedämmte Systeme.
Übersicht
Gesamtwärmeübergangskoeffizienten (U) repräsentieren den gesamten thermischen Wärmedurchgang von einem Fluid zu einem anderen durch die Wand eines Wärmeübertragers. Diese Koeffizienten kombinieren die Effekte der Wärmeleitung durch die Wand und der Konvektion auf beiden Seiten. Die Werte sind stark von den Fluidtypen, Geschwindigkeiten, Strömungsregimen und Oberflächenbedingungen abhängig. Die untenstehenden Koeffizienten bieten typische technische Schätzwerte für anfängliche Auslegungsberechnungen.
Datentabelle
Die folgende 9-Zeilen-Tabelle ist eine ausgewählte Zusammenfassung zum schnellen Nachschlagen. Die vollständige 15-Zeilen-Ursprungsquellentabelle ist in der restaurierten Quellentabelle unten erhalten.
Application | U (Gesamtkoeffizient) (W/(m²·K)) |
|---|---|
| Wasser zu Wasser | 800 |
| Wasser zu Öl | 350 |
| Wasser zu Glykollösung | 500 |
| Dampf zu Wasser | 1500 |
| Dampf zu Öl | 300 |
| Luft zu Luft (Rippenrohr) | 30 |
| Luft zu Wasser (Rippenrohr) | 40 |
| Gas zu Gas | 25 |
| Kondensierender Dampf zu Flüssigkeit | 1000 |
Quelle: engineeringtoolbox.com
Wiederhergestellte Originalquellentabellen
Die folgenden Tabellen sind von der Originalquellenseite wiederhergestellt, um die vollständigen Referenzdaten zu erhalten.
Die zuerst erkannte Quellentabelle mit Navigations-/Suchzeilen ist ein Seitenlayoutartefakt und keine Wärmeübergangskoeffizientendaten. Die technische Tabelle aus der Quelle ist unten erhalten.
Die Originalquelle betont, dass der Gesamtwärmeübergangskoeffizient annähernd ist und stark mit der Fluidgeschwindigkeit, der Oberflächenbedingung, der Verschmutzung und der Übertragergeometrie variieren kann.
Beispiel - Wasser-zu-Luft-Wärmeübertrager
Das Quellenbeispiel verwendet eine Kupfer-Wärmeübertragerfläche zwischen Wasser und Luft oder Gas. Aus der wiederhergestellten Tabelle beträgt der Gesamtwärmeübergangskoeffizient U = 13,1 W/(m2 K). Für Wasser bei 80 degC und Luft bei 20 degC ergibt sich der Wärmestrom:
Wärmeübergangskoeffizienten in Wärmeübertragern
Fluid | Material in der Übertragungsoberfläche | Fluid | U (Btu/(ft2 hr oF)) | U (W/(m2 K)) |
|---|---|---|---|---|
| Water | Gusseisen | Luft oder Gas | 1.4 | 7.9 |
| Water | Baustahl | Luft oder Gas | 2 | 11.3 |
| Water | Copper | Luft oder Gas | 2.3 | 13.1 |
| Water | Gusseisen | Water | 40 - 50 | 230 - 280 |
| Water | Baustahl | Water | 60 - 70 | 340 - 400 |
| Water | Copper | Water | 60 - 80 | 340 - 455 |
| Air | Gusseisen | Air | 1 | 5.7 |
| Air | Baustahl | Air | 1.4 | 7.9 |
| Steam | Gusseisen | Air | 2 | 11.3 |
| Steam | Baustahl | Air | 2.5 | 14.2 |
| Steam | Copper | Air | 3 | 17 |
| Steam | Gusseisen | Water | 160 | 910 |
| Steam | Baustahl | Water | 185 | 1050 |
| Steam | Copper | Water | 205 | 1160 |
| Steam | Edelstahl | Water | 120 | 680 |
Quelle: engineeringtoolbox.com
Wärmeübergangsrate-Rechner
Wärmeübertragung aus dem Gesamt-U-Wert
Einheitenumrechner
Einheitenumrechner für den Gesamtwärmeübergangskoeffizienten
Die exakte Quellenumrechnung lautet: 1 Btu/ft2 hr degF = 5.678 W/m2 K = 4.882 kcal/h m2 degC.
Technische Hinweise
- Näherungswerte: Die aufgeführten
U-Werte sind Standardabschätzungen für saubere Oberflächen und normale Betriebsbedingungen. Ablagerungen, Verkrustungen oder ungewöhnliche Fluideigenschaften können die tatsächliche Leistung erheblich reduzieren. - Rippenoberflächen: Die luftseitigen Koeffizienten sind gering, daher werden gerippte Rohre eingesetzt, um die Oberfläche zu vergrößern und den Gesamtwert
Ubei Gas-zu-Flüssigkeits-Wärmeaustausch zu verbessern. - Hoher
Ubei Kondensation: Dampfkondensation und Flüssig-Flüssig-Austausch (z. B. Wasser-Wasser) weisen typischerweise sehr hohe Koeffizienten auf, bedingt durch die hohen Wärmeübergangskoeffizienten bei Phasenumwandlung und hohen Strömungsgeschwindigkeiten. - Sicherheitszuschlag: Für kritische Anwendungen ist eine detaillierte Analyse unter Berücksichtigung der spezifischen Fluideigenschaften, Strömungsgeschwindigkeiten und Geometrien erforderlich. Diese typischen Werte eignen sich für die Vorauslegung oder Machbarkeitsstudien.
- Einfluss des Materials: Die Wärmeleitfähigkeit der Wand trägt ebenfalls bei, ihr Effekt ist jedoch im Vergleich zu den konvektiven Widerständen auf beiden Seiten oft gering.