Wärmedurchgang

Heat transition

Transition thermique


Technische Beschreibung


6/2016 zu den Programmen für Wärmedurchgang für Industrieöfen oder Kältetechnik, nicht für Heizungs- und Hochbau geeignet.
Stationär = nach "unendlich" langer gleichmäßiger Heizung.
PC-Programm, Betriebssysteme MS-WINDOWS 10, 8, 7 oder Vista, 32/64 bit .
Es sind keine Schulungen, Fremdprogramme oder besondere Hardwarevoraussetzungen erforderlich.

Das Wärmedurchgangsprogramm dient dazu, den Wärmeverlust einer Ofenwand oder einer Wärmedämmung zu berechnen und die unten stehende Temperaturkurve durch die Wand eines Ofens zu ermitteln, die zur optimalen Auslegung der verschiedenen Wandschichten führt. Wenn Sie aus der Homepage einen Ausschnitt aus der Ofenskizze machen, in dem nur die rechte Wand dargestellt wird, kommen Sie zu dem folgenden Diagramm.
Auf der X-Achse ist die Wanddicke und auf der Y-Achse die Temperatur dargestellt:

Diagramm

Bild 1: Temperaturverlauf durch eine Ofenwand

Die Ofenwand besteht aus verschiedenen Schichten. Die linke Schicht am Feuer ist aus schwerem Feuerbeton
(* = markenneutral) 400 mm *Cast 60 gegossen, der dem Angriff der Flamme und der hohen Temperatur von 1400 °C widerstehen kann. Die rechte Schicht besteht aus leichten Wärmedämmplatten mit dem Hauptbestandteil Kalzium-Silikat, abgekürzt mit 50 mm *CaSi 1000 bezeichnet. 1000 heißt, dass sie nur bis 1000 °C beständig ist, diese Schicht könnte der Innentemperatur von 1400 °C nicht widerstehen. Dazwischen sind 2 Schichten Feuerleichtsteine für verschiedene Temperaturstufen angeordnet.

Zusammengefasst erklärt, soll die (linke) innere Schicht dem Feuer widerstehen und die (rechten) äußeren Schichten die Wärmedämmung bewirken. In der folgenden Tabelle 1 stehen oben die Angaben für den Wärmeübergang zwischen der Ofenwand und der umgebender Luft.

Kalkulation

Tabelle 1: Stationäre Wärmedurchgangsberechnung

Im Mittelteil der obigen Tabelle stehen die Daten aus dem Bild 1 und auf der rechten Seite noch weitere Daten. Aus 7 Wahlmöglichkeiten wird hier die Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Schichten und deren Gewicht gezeigt.

Unter die Berechnung kann eine zugehörige Materialtabelle gesetzt werden:

Materialtabelle

Tabelle 2: Materialtabelle zur Berechnung Nach Pos. 3 der Preisliste kann eine Datei „WLong“ mit über 1500 Feuerfest- und Wärmedämmstoffen bezogen werden. 360 Materialien sind mit neutralem Namen versehen, wie die meisten schweren Materialien, z.B. „*B 80, Bauxit-Steine“ ( * = neutral). Wärmedämmstoffe sind meist mit Markennamen eingegeben. Diese Materialliste ist durch 90 mehrsprachige Überschriften gegliedert, die auch in der Berechnung Tabelle 1 als Bestandteil der Materialbezeichnungen erscheinen.
Aus der kostenlosen Datei „WLdemo“ mit 30 Materialien wird der folgende Ausschnitt gezeigt:

Materiallisten

Tabelle 3: Materialliste

Bei den Schamottesteinen (oben) werden die Kurzbezeichnungen nach den Stahl-Eisen-Blatt 910-64 des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute verwendet. *A35 bedeutet, dass der Stein mindestens 35% Al2O3 (Aluminiumoxid) enthält.

Feuerbetone (Mitte) werden allgemein englisch mit *CAST (gegossen) oder *GUN (gespritzt) bezeichnet.

Beim den leichten Kieselgursteinen (unten) bedeutet die Bezeichnung *MOLER 500 aber, dass der Stein eine Dichte von ca. 500 kg/m3 = 0.5 kg/dm3 (Spalte 3) besitzt.

Der Benutzer kann zunächst eine Berechnung mit diesen * = markenneutralen Bezeichnungen aufstellen. Die Lieferanten können dann nach kaufmännischen Gesichtspunkten ausgesucht werden, später können Materialien überschrieben oder es können Materialien mit Markennamen im Austausch eingesetzt werden. Dieses stationäre Programm ist benutzerfreundlich und selbstführend gestaltet, dadurch ist das Programm für Berechnungen mit einem tragbaren Computer beim Kunden geeignet.

Besondere Funktionen:
Oberfläche: ebene Wand, Kuppel, Armatur, Zylinder (auch innen gekühlt)
Temperatur abhängige Wärmeleitzahlen, auch in H2-haltiger Atmosphäre,
werden als extrapolierbare Parabel im Diagramm dargestellt
und können integral oder bei Mitteltemperatur in die Berechnung eingesetzt werden
Zu den Wärmeleitzahlen kann ein Faktor und ein Zuschlag für Wärmebrücken eingesetzt werden
Wärmeübergang außen nach ASTM, EN ISO 12241,
VDI 2055 mit Formeln: dimensionslos oder bei Mitteltemp. Wand - Luft -20°C bis 60°C
für Wind, Sonnenstrahlung, konstante Werte, ruhende Luft an Decke, Boden oder senkrechter Fläche
Wärmeübergang im Vakuum (nur Strahlung)
Wärmeübergang innen, (heiße Seite) berechnet aus: innere Maße des Ofens,
Emissionsgrad innen, Konvektion, Gasstrahlung von H2O, CO2, CH4

Komfortable Bedienung:
Zahlreiche Infos und Absicherungen gegen Bedienungsfehler
Selektion der Materialliste aus der Überschriftenliste am Bildschirm nach
Material-Nr, Vorname (Handelsname), Hauptbezeichnung (z.B. Al2O3%)
Eine Netzwerk-Lizenz kann so geschaltet werden, dass nur ein Arbeitsplatz
berechtigt ist, Materialien in einer zentralen Datei zu bearbeiten,
weitere Benutzer können gleichzeitig Materialien nur lesen.
Varianten können leicht geändert und abgespeichert werden

Ausgabe:
Berechnung mit Wärmeverlust/m2 und pro m Zylinder
mit Ihrem Logo auf den Bildschirm, Drucker oder in eine Datei
mit Gewicht, Schätzpreis, Wärmekapazität in Watt/Joule/kcal/BThU
Dehnung (bei einem Zylinder in 3 Richtungen), Taupunkt für Kältetechnik
Formeln für Wärmeübergang: Strahlung und Konvektion außen und innen
Diagramm in Farbe für max. 20 Schichten, Schrift senkrecht oder waagerecht.
Unter die Berechnung kann eine zugehörige Materialtabelle gesetzt werden
und ein Text zur Begrenzung der Garantie
Aus der Materialdatei können Datensätze in sequentielle Dateien
in Klarschrift lesbar exportiert werden

Der Preis des Programms kann sich dadurch schnell rentieren, dass bei einem Vergleich die Kosten pro m2 Wand oder lfd. m Zylinder und die Amortisation einer besseren Wärmedämmung angezeigt wird.

Nach einem Download der DEMO-Version können Sie eine Liste der mittel-europäischen Lieferanten aufrufen mit: Start/Programme/WDurch-Wärmedurchgang/Lieferanten von Material.
In dieser DEMO-Version sind auch Erweiterungen enthalten, die in der Preisliste kurz beschrieben werden.
Weitere Informationen siehe Info-Mappe (im Auftragsfall) und zielorientierte Hilfe in Deutsch und Englisch im Programm mit F1.



Damit kann die Aufheizung oder Abkühlung von Objekten berechnet werden, die in einem mathematisches Modell vereinfacht als mehrschichtige Platte, Zylinder oder Kugel dargestellt werden kann.

Im folgenden Beispiel wird die Aufheizung einer Stahlgießpfanne simuliert, die schon getrocknet worden ist:

Zuerst muss ein Zeitplan eingefügt werden:
Zeitplan
Tabelle 4: Zeitplan

Entsprechend den oben angegebenen Zeitschritten 1-8 werden folgende Temperaturkurven berechnet:
Grafik
BILD 2: Temperaturkurven über der Wandstärke

Schichten auf der X-Achse des obigen Diagramms:
A)200 mm Cast 30 Zr, Feuerbeton
B) 64 mm ASTM C155-70 Gr.28, Feuerleicht-Steine
C) 6 mm BLANKET 1260 °C/130 kg/m3, Feuerfilz
D) 10 mm Blech

Die Wärme wandert von innen (links) nach außen (rechts).

Von demselben Aufheizvorgang ist unten eine andere Darstellung gewählt worden:

Grafik
BILD 3: Temperaturkurven über der Zeit [h]

Die oben dargestellten Kurven zeigen [°C]:
1. Umgebungstemperatur innen
2. Wandtemperatur innen
3. Wandtemperatur außen
4. Grenztemp. zwischen Schichten 1 und 2

Der plötzliche Temperaturanstieg wird verursacht durch "Einfüllen flüssiger Stahl" (Tabelle 4, Zeitschritt 7)

Dieses instationäre Programm ist von einem Mathematiker erstellt und etwas komplizierter.
Deshalb wird keine DEMO-Version zum Download bereitgestellt.
Es handelt sich um ein Ergänzungsprogramm zum oben unter A. beschriebenen stationären Programm.
Auch zu diesem instationären Programm werden Erweiterungen in der Preisliste kurz beschrieben.