Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

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laforcetranquille
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Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#1 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 7:02:48

Moin,
Ich habe als Kofferheizung ein recht grosses ALDE System in welchres ursprueglich ein ALDEBrenner implantiert war. Der ist raus, ich heize den Koffer und ebenso Warmwasser nun ueber einen Warmetauscher , der war original schon drin (Alde) entweder durch das Motorkuehlwasser bei Fahrt oder eine vorgeschaltete WW Standheizung.
Das funktioniert auch seit zwei Jahren einwandfrei, mal abgesehen davon das dieses System ziemlich traege ist. Temperaturen bis -10/12 hatte ich schon ueber Nacht, der Koffer ist immer abgenehm warm.
Nun habe ich mir mal die Zeit genommen die tatsaechlichen Temperaturen im System zu messen und war doch ziemlich irritiert.
Obwohl entweder Motor oder WW Heizung 82 bis 85 Grad vor dem Waermetausche produzieren kommen direkt hinter dem Waermetauscher im Vorlauf gemessen nur 55 bis 60 Grad raus. Da bleiben bei dem riesigen System hinten bei den Betten dann nur noch knapp 35 Grad in der Leitung.
Klar, es wird warm, aber so richtig zufrieden bin ich damit nicht. Ich befuerchte bei starken Dauerminustemperaturen reicht das nicht mehr hin.
Warum ist der Verlust am Waermetauscher zu hoch ? Ist der schlichtweg uemme oder ist dies Systembeding oder ist er einfach zu klein.
Kann man das Problem durch den Einbau eines groesseren Waermetauscher beheben ? Alternativ bliebe mir sonst nur der Einbau einer zweiten WW direkt in den Heizungskreislauf.
Gruss Wim
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egn
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#2 Beitrag von egn » 2019-12-14 8:32:38

Wird der Wärmetauscher an beiden Seiten jeweils in der richtigen Richtung durchflossen?

Ansonsten kann der Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz und Durchflussmenge nur eine bestimmte Wärmeleistung übertragen.
Gruß Emil

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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#3 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 9:18:36

Uff, gute Frage.... wie kann ich das Feststellen ?
Jedenfalls habe ich an den originalen Anschlussen des WT nichts veraendert. Das heisst aber nicht das da bei Aufbauer evt. schon ein Fehler unterlaufen ist.
Gruss Wim
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#4 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 9:36:28

Ich habe mal die Instellationsanweisung von Alde zu Rate gezogen.
Dort wird eine bestimmte Durchlaufrichtung fuer den Motorkuehlkreislauf und eine andere fuer den Heizungskreislauf angegeben; Die beiden Durchflussrichtungen sollten gegenlaufig sein um eine gute Uebertragung zu erreichen. Das werde ich also erstmal verifizieren.
Gruss Wim
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#5 Beitrag von ingolf » 2019-12-14 9:50:58

Hallo,
Gegenstrom ist schon mal gut und wichtig.
Die Temperatur nach dem WT entsteht aus der Temperatur davor und den Massenströmen also der Leistung. Wenn primär 85 Grad und angenommen 1000 kg / Stunde zirkulieren und sekundär 2500 kg /h bei dort voller Abnahme, ist die Temperatur dahinter eher lau.
Den WT zu vergrößern (kosten eher wenig) bringt nur etwas, wenn die Leistung davor auch reicht.
Das lässt sich berechnen aber alle Werte zusammen zu bekommen bei einem bestehenden System ist nicht so einfach.

Grüße, Ingolf
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#6 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 11:04:53

Hallo Ingolf,
ich habe die Instellation ueberprueft , das ist alles korrekt, Gegenstrom ist vorhanden.
Die Heizleistung auf der Versorgungsseite ist beim laufenden Motor konstant 82 Grad vor dem Waermetauscher am Schlauch gemessen, die 5 KW WW liefert mir sogar bis 90 Grad wenn ich entsprechend parametriere. Das Problem schein also nicht Eingangsseitig zu liegen.
Moeglicherweise ist das System fuer den kleinen WT einfach zu gross. Dan hanegen 10, teilweise grosse, Konvectoren dran, der gesamte Unterflur ist beheizt, Grauwasser, Dumpkaesten etc.
Moeglicherweise muss da einfach ein groesserer Waermetauscher ran.
Gruss Wim
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burkhard
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#7 Beitrag von burkhard » 2019-12-14 12:17:22

Hallo Wim,

durch den Wärmetauscher wird dem Motor Wärme entzogen. Falls zu viel Wärme entzogen wird sinkt die Motortemperatur unter die Betriebstemperatur, was nicht so gut für den Motor ist. Um das zu verhindern wird normalerweise ein Thermostat vor den Wärmetauscher eingebaut. Je nach Außentemperatur und Betriebszustand kann der Thermostat auch ganz zu machen. Der Wärmetauscher bekommt dann gar nichts mehr ab oder nur noch ein wenig Restwärme.

Du müsstest mal nachsehen, wie der Wärmetauschen in dem Kühlkreislauf eingebunden ist. Im großen oder kleinen Kühlkreislauf, Parallel oder in Reihe zum Kühler und ob noch zusätzliche Thermostate verbaut sind.

Der Wärmetauscher wird im Prinzip wie eine Standheizung eingebunden. Die Bilder zeigen die unterschiedlichen Einbaumöglichkeiten und die entsprechenden Vor- und Nachteile.

Viele Grüße
Burkhard

Anschluss an den Kühlwasserkreislauf 1.jpg
Anschluss an den Kühlwasserkreislauf 2.jpg
Anschluss an den Kühlwasserkreislauf 3.jpg

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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#8 Beitrag von MassivesAlteisen » 2019-12-14 12:27:31

Mir scheint gemäss deiner Beschreibung die Situation von Ingolfs drittem Satz zuzutreffen.

Der sekundäre Kreislauf enthält viel mehr Wasser und wenn es schneller durch den Wärmetauscher (WT) geleitet wird, verrichtet der WT maximale Tauschleistung.

Wenn ich seinen Ansatz richtig verstanden habe, braucht es entweder im sekundären Kreis weniger Wasser oder im primären Kreis mehr Wasser oder eine höhere Temperatur. Mit einem grösseren WT würde nur eine Verbesserung erzielt, wenn der Bisherige noch nicht seine maximale Tauschleistung verrichten würde.

Nachtrag:
Burkhards Einwand klingt plausibel.
suum cuique (500 v.C.)

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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#9 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 12:42:45

Hallo Burkhard
.Der WT war original am WT der Fahrerhausheizung eingeschlauft.
Ich habe dies dahingehend geaendert dass ich die WW Standheiung und den WW Boiler in dieses System eingeschlauft habe und Absperrventile zum Motorkreislauf und WW Boiler geschaltet habe.
Der kleine Kreislauf der Standheizubg , also wenn nur der WT der Alde freigeschaltet , ist hat ein Volumen von ca. 1,5 bis 2 L. Das reicht grade so damit sie nach dem Start nicht sofort in die Notabschaltung geht.
Wenn ich fahre zeigt die Warmeabnahme des Alde WT keinerlei Auswirkung auf die Motortemperatur,
der WT gibt ohne Einschraenkung sofort ubd Dauerhaft Warme ab, da gibt es offensichtlich kein Regelventil.
Wenn ich nur die Stabheizung mit dem Alde WT laufen lasse oeffnen die Cirkulationspumpe der Alde bei 60 Grag Heizwassertemperatur und das Wasser der Kofferheizung laeuft durch den WT. Ebenfalls ohne jegliche Reduzierung.
Sowohl Motor als auch WW Standheuzung geben also die volle Temperatur an den WT weiter und diese wird auch uebertragen.
Die Standheizung powert bis 85 Grad hoch, dann haelt sie zwischen 79 und 85 Grad mit verschiedenen Leistungstufen.
Selbst wenn die hoechstmoegliche Ruecklauftemperatur im Alde Heizststem erreicht ist, laeuft die WW Stand auf kleinster Stufe mit 79-85 Grad weiter und faehrt nur kurz hoch wenn die Waermeabnahme steigt.
Da ist also alles ausreichend dimensioniert und abgestimmt.
Ich suche halt nur einen Grund warum von meinen 85 produzierten Grad dann im Vorlauf nur 55 Grad uebrig bleiben. Siend diese WT denn wirklich so uneffektiv oder taugt das Alde Dings einfach nichts.
Die Alde Heizung ist ja vom Konzept her dafuer ausgelegt das sich die Waermequelle, also der Erhitzer , im System und nicht ausserhalb befindet.
Gruss Wim
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#10 Beitrag von burkhard » 2019-12-14 13:36:50

laforcetranquille hat geschrieben:
2019-12-14 12:42:45
Ich suche halt nur einen Grund warum von meinen 85 produzierten Grad dann im Vorlauf nur 55 Grad uebrig bleiben.
Hallo Wim,

wenn sonst alles in Ordnung ist, dann ist entweder die Durchströmgeschwindigkeit durch den Wärmetauscher zu schnell oder der Wärmetauscher zu klein.

Viele Grüße
Burkhard

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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#11 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 13:46:02

Hallo Burkhard,
Durchlaufgeschwindigkeit zu hoch glaube ich eher nicht.
Ich habe den ersten messbaren Ruecklauf von temperiertem Wasser am WT ca 8 Minuten nach Einsetzen der Cirkulationspumpe.
Es ist wohl tatsaechlich so das der WT zu klein ist. Derist zwar Original von ALDE aber der Konstrukteur hat wohl ne andersgeartete Nutzung vorgestellt.
Gruss Wim
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#12 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 14:48:14

Hat Jemand mal ein Einstiegslink dalmit ich anfangen kann nach einem groesseren passenden WT zu suchen.?
Das was ich bisher gefunden gabe scheint mir etwas monstroes , zudem duerfte es wohl etwas Probleme bei der Adaptierung der Anschluesse geben.
Gruss Wim
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#13 Beitrag von bachmarc » 2019-12-14 15:16:28

Hier meine 5 Cent

Es gibt 4 Messgrößen am Tauscher
1) Temperatur vom Motor kommend Tm1
2) Temperatur die zurück geht zum Motor nach dem Tausch Tm2
3) Temperatur im Kabinenkreis vor dem Tausch Tk1
4) Temperatur nach dem Tausch Tk2

Das Volumen, damit die Masse der Kreisläufe ist egal. Es zählt das durch den Tauscher gelaufene Volumen pro Zeit, das über Dichte mit dem Massenfluß (Kg/Sekunde) korreliert.
Mit dem Massenfluß und der Wärmekapazität der Flüssigkeit und der Temperaturänderung kommt man dann auf Leistung in Watt

Massenfluß Kabine sei: mk
Massenfluss Motor sei: mm

Im Gleichgewicht sind alle Tmperaturen stabil, dann pumpt man soviel Energie in den Tauscher, wie man entnimmt. Daraus kann man das Verhältnis der Massenflüsse bestimmen:

mk / mm = delta Tm / delta Tk

Wenn also viel durch durch die Kabine fliesst pro Zeit, dann ist die linke Seite groß, die rechte Seite der Gleichung muss also auch groß sein: Die Temperaturunterschiede im Motorkreis sind groß, die im Kabinenkreis klein.
Gleichgewichte müssen sich einstellen können, dass heißt der Tauscher darf kein Flaschenhals für den Wärmetransport sein. => Wenn der Tauscher perfekt wäre,also eine Unendliche Tauschleistung hätte, dann hätten beide Kreisläufe nach dem Tauscher die selbe Temperatur.

Diese gemeinsame Temperatur Tg hängt vom Verhältnis der Masseströme ab und von Temperaturunterschied der beiden Kreisläufe vor dem Tauschen.

(mm * Tm1 + mk * Tk1) / (mm+mk)

Fazit:
Die Temperatur des Kabinenkreises steuerst du über den Massenstrom, je langsamer das Wasser desto wärmer kommt es raus.

Der Temperaturunterschied zwischen des Ausgängen des Tauschers zeigt dir, ob der Tauscher die nötige Leistung hat für den Wärmestrom. Ist das Wasser fast gleich warm auf beiden Ausgängen ist kommt der Tauscher gut mit.

Ist der Motorkreislauf nach am Ausgang deutlich Wärmer, dann ist das System nicht im Gleichgewichtsfluss. Es wird weniger Wärme übertragen als möglich bei dem derzeitigen Massenstrom.
Du könntest dann beide Pumpen bremsen, dann wäre der schwache Tauscher nicht überfordert, die Ausgangstemperaturen wäre gleich. Mehr Wärme fliesst trotzdem nicht, weil du ja weniger Massenstrom hast. Die Höhe der Temperatur hängt dann wie oben gezeigt vom Verhältnis der Massenströme ab.

Das beantwortet übrigens auch die oft gestellte Frage, wie man die Fußbodenheizung mit einem 80 Grad Vorlauf auf 30 Grad fußfreundlich bringt: Über nur das Massestromverhältniss, da Tm1 und Tk1 gegeben sind.

=> 4 Thermometer und 1-2 Flowmeter bringen Klarheit

Gruß Marc
MAN G90 8.150 Bj 1994

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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#14 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 17:22:40

Uff. das war jetzt geballt..!
Wenn jetzt Tk2 30 Grad niedriger als Tm1 ist und das bei niedriger Umwaelzgeschwindigkeit...was sagt uns das dann? Wohl das der Tauscher nicht "mitkommt" also entweder zu klein oder vielleicht verkalkt ist.

Gruss Wim
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#15 Beitrag von bachmarc » 2019-12-14 19:13:13

Äh fast...

Wenn der Tauscher im Arbeitsbereich ist, dann ist Tm2 = Tk2 also Rücklauf zum Motor mit gekühlten Wasser genau so temperiert wie der Vorlauf zur Heizung mit dem erwärmten Wasser Richtung Kabine.

Tk2 = 55 °C => 328K
Tk1 =35°C => 308K
Tm1 =90°C => 363K
Tm2 nicht gemessen, aber wichtig

A)
Wenn Tm2 deutlich größer als Tk2 ist, dann kann der Tauscher die angebotene Wärme nicht effizient genug transportieren... kalk, fehlende Größe.

B) Die Vorlauftemperatur steigt, wenn du den Kabinenkreislauf bremst. Damit ist der Unterschied zur Lufttemperatur groß und dann braucht nur kleinere Radiatoren. Eine große Fußbodenheizung mit 30°C braucht mehr Fläche aber kann selbe Leistung aben.

C) Die Temperatur Tk1 mit 35°C hat gute und schlechte Seiten.
+ Je kleiner die Temperatur, desto günstiger ist es für den Tauscher, er hat bei hohem Unterschied von Tm1 und Tk1 eine größere Tauschleistung.
+Wenns vorher heiß, dann lau ist, dann ist die Wärme in der Kabinenluft
- Dein erster Radiator kühlt das Wasser schon auf Handwarm, der letzte wird die Luft kaum anwärmen. In Summe kann das mit der Wärmemenge ja hinkommen aber sie ist dann recht ungleich verteilt.
MAN G90 8.150 Bj 1994

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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#16 Beitrag von laforcetranquille » 2019-12-14 19:17:59

Ich glaube da werde ich erstmal nochmal genau alles messen bevor ich irgendwas umbaue.
Gruß Wim
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Re: Wer kennt sich aus mit Waermetauschern ?

#17 Beitrag von bachmarc » 2020-01-05 21:36:25

Was kam denn raus?
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