Berechnungssoftware

CAIRO PRO 1.2

Die Firma SECESPOL-CZ ist langzeitig führender Wärmetauscherlieferant für verschiedene Industriebereiche. Kostenlos bietet sie ein umfangreiches Softwaretool für die Berechnung der Wärmetauscher ihrer Produktreihen, das Berechnungsprogramm CAIRO PRO 1.2.

Aktivierung des Produkts CAIRO PRO

Für das Erwerben dieses Programms ist die Registration des Interessenten erforderlich, um diesen kontaktieren zu können. Dazu dient das Registrationsformular auf der Webseite www.secespol.cz. Auf Grundlage Ihrer Registration erhalten Sie eine E-Mail mit einem Link für das Herunterladen der Installationsdatei und dem Aktivierungskode (in das Programm eingefügter Lizenzschlüssel, ohne den die Software nicht funktioniert). Dann können Sie schon das Programm installieren und mit dem Schlüssel aktivieren. Die Lizenz ist 1 Jahr gültig, vor ihrem Ablauf wird der Anwender automatisch gefragt, ob er Interesse an der Erneuerung hat. Die Verlängerung / Erneuerung der Lizenz erfolgt ohne weitere Registration durch Absenden einer E-Mail an den Kundenservice SECESPOL.

Mit dem so erworbenen Programm erhalten Sie ein effektives Tool mit automatischer Aktualisierung und voller Kundenunterstützung. Vorzüge des CAIRO PRO 1.2 sind Einfachheit und detaillierte technische Informationen über die Wärmetauscher mit Abmessungszeichnungen, maximalen Betriebsparametern, Gewichten, Materialausführung und Anschlussspezifikation. Die Software ist mit den Produktpreislisten verknüpft und reiht deshalb die möglichen technischen Lösungen automatisch nach Preis. Teil des Programms CAIRO PRO 1.2 ist auch das, im Menü unter Hilfe zugängliche komplette Handbuch.

Orientierung im Programm

Das Programm CAIRO PRO besteht aus einem robusten, in mehrere Module geteilten Tool und es erlaubt die Auslegung von Wärmetauschern in verschiedenen Anwendungen. Grundprinzip ist die Wahl zwischen Kondensator, Verdampfer und Wärmetauscher mit einer Phase. Nach dieser Wahl öffnen sich die einzelnen Karten mit dem zugehörigen Berechnungsmodul. Die Anzahl der Karten ist praktisch unbegrenzt und erlaubt übersichtliches Ordnen der einzelnen Entwürfe.

Für die Berechnung eines Kühlmittelplattenkondensators muss in der Sektion Typen der Wärmetauscher die Position Platten, gelötet angekreuzt werden. Dadurch wird der Modul für die Berechnung der Kühlanwendungen mit umfangreicher Datenbasis von Industriekühlmitteln aktiviert. Standardkühlmittel, die Gruppe der Fluor- und Chlorkohlenwasserstoffe, sind nach ASHRAE-Handbuch gekennzeichnet (z.B. Kühlmittel R -245fa, R 32, R 507, R 407c usw.). Diese Kühlmittel können reine Stoffe oder Mischungen klar definierter Zusammensetzung sein. Die Datenbasis der Medien ist durch eine Reihe weiterer chemisch reiner Stoffe organischen Wesens ergänzt (z.B. Toluol, Aceton, n-Pentan und andere), die wegen ihrer Eigenschaften auch als Kühlmittel genutzt werden können. Diese Stoffe sind mit ihrem chemischen Namen in englischer Sprache oder ihrem Trivialnamen gekennzeichnet. Alle Stoffe enthalten eine detaillierte Beschreibung ihrer thermodynamischen Eigenschaften in Abhängigkeit von Druck und Temperatur in flüssiger und gasförmiger Phase.

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Theoretische Grundlagen für die Planung - Kühlmittelkondensatoren

Jeder Arbeitsstoff wird durch seine Verdampfungs- und seine Kondensationstemperatur definiert. Diese Temperaturen sind vom Arbeitsdruck abhängig und sind für reine Stoffe gleich. Dieser Parameter heißt in Kühlmittelkondensatoren Kondensationstemperatur. Den Druck des Kühlmittels, der mit dieser Temperatur korrespondiert, sucht die Software CAIRO automatisch heraus und schreibt sie in das Berechnungsfenster in der Sektion EINGABEDATEN.

Ein Arbeitsmedium höherer Temperatur als die Kondensationstemperatur befindet sich im Bereich überhitzte Dämpfe. Hier hat der Stoff abweichende Parameter und aus Sicht des Wärmetauschers muss seine Überhitzung bekannt sein. Dazu dient der Parameter Eintrittstemperatur. Als Wert der Eintrittstemperatur können maximal 25 °C über der Temperatur im kritischen Punkt des Kühlmittels eingegeben werden. Das Programm füllt diese Temperatur beim Halten des Mauszeigers im Feld der Eintrittstemperatur aus.

Ein Kühlmittel mit niedrigerer Temperatur als seiner Kondensationstemperatur befindet sich im Bereich der unterkühlten Flüssigkeiten. Hier hat das Kühlmittel ebenfalls abweichende Parameter, die eingegeben werden müssen. Das Maß der Unterkühlung wird direkt mit dem Parameter Unterkühlung, in Kelvin eingegeben. Grund, warum die Kühlmittelunterkühlung nicht durch Austrittstemperatur eingegeben wird sind Mischungen (siehe unten) und die im Rahmen aufgeführte wichtige Regel.

Durch Stoffmischungen definierte Kühlmittel haben abweichende Kondensations- und Verdampfungstemperatur abhängig von der aktuellen Zusammensetzung der Mischung in der gasförmigen Phase. Diese Zusammensetzung ändert sich im Kondensator im Laufe der Kondensation, im Verdampfer im Laufe der Verdampfung.  Zur Verfolgung der Kühlmittelzusammensetzung in der gasförmigen Phase dient der Parameter Dampftrockenheit, der den Massenanteil des Kühlmittels in gasförmigem Zustand angibt. Mit diesem Dampfanteil sind auch die Zusammensetzung und die aktuelle Kondensationstemperatur gegeben.

Unter Kondensationstemperatur wird bei einer Mischung immer die Kondensationstemperatur mit der Eintrittsdampftrockenheit verstanden. Diese Kondensationstemperatur tritt tatsächlich nur zu Beginn der Kondensation auf und sie sinkt im Verlauf. Die Differenz zwischen Kondensationstemperatur des Kühlmittels zu Beginn und am Ende der Kondensation wird Temperaturgleit des Kühlmittels im Wärmetauscher genannt.

Die Austrittstemperatur des Kühlmittels kann deshalb nicht als Eintrittsparameter eingegeben werden, egal ob es sich um ein reines Kondensat oder eine Kondensatmischung mit Restdampf handelt. Dieser Wert wird genau nach Kühlmittelzusammensetzung, Dampfmenge am Austritt, geforderter Unterkühlung und Druckverlust im Wärmetauscher errechnet. Falls die Austrittsdampftrockenheit größer als Null ist, wird die Möglichkeit der Eingabe der Kondensatunterkühlung deaktiviert und die Austrittstemperatur entspricht der Kondensationstemperatur bei gegebener Zusammensetzung und Druck. Ähnlich wird, wenn die Eintrittsdampftrockenheit kleiner als Eins ist, die Möglichkeit der Eingabe der Dampfüberhitzung deaktiviert und die Eintrittstemperatur füllt sich automatisch als Kondensationstemperatur aus. Der so eingegebene Strom ist immer am Sättigungspunkt.

Das Berechnungsprogramm CAIRO PRO enthält die erforderlichen Algorithmen für die Berechnung der, in seiner Datenbasis enthaltenen Kühlmittelmischungen. Es verlangt deshalb vom Anwender keine Beschreibung der Mischung oder ihrer Eigenschaften, wodurch die Berechnung bedeutend schneller und einfacher ist.

Es muss hervorgehoben werden, dass durch die Auswertung des Temperaturgleits des Kühlmittels (gegeben durch seine Zusammensetzung und den Druckverlust) das Programm CAIRO die Temperaturannäherung der Medien im Wärmetauscher und den so genannten Temperatur-Pinch - die Stelle mit der geringsten Temperaturdifferenz - errechnen kann. So können Fehler in der vorausgesetzten Energiebilanz aufgedeckt werden, die z.B. durch zu kleinen Durchfluss oder hohe Eintrittstemperatur des Wassers gegeben sind.

Praktische Beschreibung des Entwurfs - Kühlmittelkondensatoren

Für die vollständige Vergabe des Kondensators müssen die Kühlmitteltemperatur am Eintritt in den Wärmetauscher, die Kondensationstemperatur (häufig ist eine Überhitzung der Dämpfe aus dem Kompressor um zig °C), der Dampfgehalt am Ein- und am Austritt des Wärmetauschers (Parameter Dampftrockenheit, 1,00 = 100% Dampf, 0,00 = 100 % Kondensat) und die Unterkühlung des Kondensats, wenn das Feld aktiv ist, eingegeben werden. Der Berechnungsmodul des Kühlmittelkondensators wertet automatisch den Kühlmitteldruck und die Dampfüberhitzung, die gekühlt werden muss, aus. Die Berechnung kann durch weitere Parameter, insbesondere den maximalen Druckverlust im Wärmetauscher, der minimalen Flächenreserve oder dem Verschmutzungsfaktor, der einen außerordentlichen Wärmewiderstand im Wärmetauscher angibt, stark beeinflusst werden. Auf der Seite des Kühlmediums müssen Eintritt- und Austrittstemperatur eingegeben werden (die Berechnung beeinflussen wir durch maximal zulässigen Druckverlust) und die Finalgröße des Wärmetauschers bestimmen wir am Ende durch die geforderte Leistung oder den Durchfluss eines der beiden Medien. Unter Durchfluss auf Seite des Kühlmittels wird der gesamte Massendurchfluss in gasförmiger oder flüssiger Phase verstanden. Beide Durchflüsse und die Wärmetauscherleistung sind gegenseitig durch die Wärmebilanz verbunden. Bei Änderung eines Parameters werden die beiden anderen automatisch umgerechnet. Die Dampftrockenheit, die ebenfalls in die Wärmebilanz eintritt, beeinflusst direkt den Kühlmitteldurchfluss bei konstanter Leistung. Die so definierten Eintrittsangaben des Kondensators sind ausreichend für die Berechnung und nach Drücken der Taste Berechne werden im Ergebnisteil des Fensters alle Wärmetauschertypen ausgeschrieben, welche die eingegebenen Parameter erfüllen.

Die Wärmetauscher, die im Ergebnisverzeichnis mit rotem Punkt markiert sind, haben gewöhnlich eine über dem Limit liegende Innengeschwindigkeit und wir empfehlen, sie zu überspringen.

Falls keine Ergebnisse ausgeschrieben werden mit der Bemerkung: „Auswahl für Eingabedaten nicht möglich“ besteht wahrscheinlich ein Problem mit zu großer Temperaturannäherung oder hoher geforderter Leistung des Wärmetauschers. In einem solchen Fall können mehrere Stück parallel angewendet oder die Leistung gesenkt werden, eventuell auch die Parameter des Kühlwassers angepasst werden (Senken der Ein- oder der Austrittstemperatur). Wir empfehlen den maximal zulässigen Druckverlust zu überprüfen (bzw. diesen zu erhöhen) und auch die Designsparameter zu kontrollieren, die nicht die Konstruktionsparameter der R-line überschreiten dürfen.

Falls keine Ergebnisse ausgeschrieben werden mit der Bemerkung: „Fehlerhafte Eingabedaten!“ handelt es sich meist um fehlerhaft eingegebenes Temperaturgefälle und Temperaturkreuzung (fehlerhafte Kondensationstemperatur, Wassertemperatur höher als Eintrittstemperatur des Kühlmittels usw.).

Wir hoffen, dass dieser Artikel allen Planern beim Erstellen eines effektiven Entwurfs eines Wärmetauschers für Kühlungsanlagen hilft.

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(Entgeltliche Einschaltung)