DD244199B3 - Verfahren und messeinrichtung zur bestimmung der konvektiven waermestromdichte und des konvektiven waermeuebergangskoeffizienten an konvektionstrocknern fuer flaechige gebilde - Google Patents

Description

α= ^Q

At-A

ermittelt wird, wobei Q die durch Plattenheizung zugeführte Wärmemenge, Δί die Temperaturdifferenz zwischen Gasstrom und Meßplatte und A die der Strömung ausgesetzte Plattenoberfläche sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen mit elektrischen Temperaturfühlern direkt in der Meßplatte und im Zuluftstrom gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizte Meßplatte dem unbeheizten Gasstrom der zu untersuchenden Anlage ausgesetzt ist.

4. Meßeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1-3 durch Anordnung von Meßfühlern, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten einer Meßplatte (1) Nuten (3) eingefräst sind, in den Nuten (3) der einen Seite ein elektrischer Heizleiter (2) und in den Nuten (3) der anderen Seite Thermoelemente (4) elektrisch isoliert eingelegt sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten. Sie findet Anwendung an allen Apparaten und Anlagen, in denen mittels strömender Gase (Konvektion) Wärme zwischen einem flächigen Gebilde und diesem Gas ausgetauscht wird. Eine spezielle Anwendung ist die Messung des Wärmeübergangskoeffizienten in Spanntrockenfixiermaschinen der Textilindustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In DD-PS 224404 ist ein Meßfühler zur Messung der Wärmestromdichte unter Verwendung von Thermoketten an im Temperaturgefälle liegenden ebenen Baukonstruktion angegeben.

Vergleichbare technische Lösungen für die Ermittlung konvektiver Wärmeübergangskoeffizienten sind nicht bekannt geworden.

Es werden lediglich labormäßige Meßprinzipien beschrieben, die eine vergleichbare Zielrichtung verfolgen. In Aiche Journal, Jan. 1970VoI. No. 1 „Mass Transfer in a Nonuniform Impinging Jet" von Scholtz und Trass wird eine Laboreinrichtung zur Erfassung der Wärme- und Stoffübertragungsintensität unter Einzeldüsen mittels Abschmelzung definierter Paraffinschichten beschrieben. Dieses Prinzip ist zur Betriebsmessung ungeeignet.

Schlünderund Martin beschrieben in Chemie-Ingenieur-Technik45 (1973) 5, S.290-294 „Optimierung von Schlitzdüsentrocknern auf Grund neuer Versuchsergebnisse über den Wärme- und Stoffübergang in solchen Apparaten" eine Methode, bei der die Austrocknung poröser, vorher befeuchteter Materialien Aufschluß über die konvektive Beaufschlagung liefert. Auch diese Methode muß als unpraktikabel für industrielle Anlagen bezeichnet werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines einfachen Meßverfahrens, welches ohne Umbauten oder größere Eingriffe an industriellen Anlagen, z.B. der Texti !trocknung, eingesetzt werden kann. Essoll als Absolutverfahren arbeiten und somit ohne Eichung auskommen. In der kompakten Meßanordnung soll keine Auswertung einzelner Teilmessungen nötig sein, sondern die Zielgröße Wärmeübergangskoeffizient α wird direkt angezeigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf experimentellem Wege Wärmeübergangskoeffizienten zu bestimmen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Meßprinzip von der Gleichung der konvektiven Wärmeübertragung

Q = α · A · At

der Wärmeübergangskoeffizient α über die Wärmeübertragungsfläche A, das treibende Temperaturgefälle zwischen Gas üblicherweise Luft- und Materialoberfläche Δι und die pro Zeiteinheit zu- oder abgeführte Wärmemenge Q bestimmbar ist.

A-At

Die genannten Größen werden über die Wechselwirkung einer beheizten Metallplatte, z. B.Aluminium, mit strömender Kaltluftallgemein: strömendes kälteres Gas-ermittelt. Die Temperaturen werden mit elektrischen Temperaturfühlern, z.B. Thermoelemente, direkt in der Platte und im Zuluftstrom gemessen. A ist die der Strömung ausgesetzte Plattenoberfläche. Die zugeführte Wärmemenge Q ist über die elektrischen Daten einer in der Platte eingebauten Widerstandsheizung zu erfassen. Die Platte wird dem Gasstrom der zu untersuchenden Anlage ausgesetzt. Dieser ist unbeheizt. Die Plattenheizung ist auf ein solches Niveau zu fahren, daß sich im Beharrungszustand eine genügend große Temperaturspreizung zwischen Gas und Platte einstellt, andererseits aber die thermische Beständigkeit der Empfängerplatte nicht überschritten wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1: die Heizungsseite der Meßplatte Fig. 2: die Thermoelementenseite.

Die Meßplatte 1 besteht aus Aluminium. Auf der Heizungs- und Thermoelementenseite der Meßplatte 1 sind Nuten 3 gleicher Konfiguration eingefräst. Auf einer Seite sind in diese Nuten 3 die Meßlötstellen 4 und die Zuleitungen 5 mehrerer als Thermokette geschalteter Thermoelemente 4 eingelegt (Fig. 2). Auf der anderen Plattenseite ist ein Heizleiter mäanderförmig in die vorhanden Nuten 3 eingelegt (Fig. 1).

Auf beiden Plattenseiten ist die gleiche Anzahl von Nuten vorhanden, um ein Verformen beim Heizen zu vermeiden. Die elektrische Isolation zwischen Platte 1 und Heiz- (2) bzw. Thermoelementendraht 5 erfolgt durch Eloxieren der Aluminiumplatte 1.

Die Meßplatte 1 wird für den praktischen Einsatz thermisch isoliert in eine Hartpapierplatte gleicher Dicke eingesetzt, so daß die Strömungsbedingungen in unmittelbarer Plattenumgebung unverändert bleiben. Mittels Trägerbaueinheit wird die Meßplatte in die Transportkette des Trockners eingehangen und durchläuft diesen.

Die Meßwerte werden kontinuierlich am Schreiber aufgezeichnet.

Claims (1)

1. Verfahren zur Bestimmung der konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten α von Konvektionstrocknern für flächige Gebilde, in denen ein Wärmeaustausch zwischen einem strömenden Gas und einem flächigen Gebilde erfolgt, wobei die Temperaturdifferenz zwischen einer Meßplatte und einem strömenden Gas gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen der Meßplatte zwischen die oberen und unteren Düsenkanten die Meßplatte beheizt wird und die Heizleistung, die Plattentemperatur und die Lufttemperatur gemessen werden, der konvektive Wärmeübergangskoeffizient nach folgender Formel