Bandkühlung durch -50°C kalte Luft

Heiner Veelken schrieb:

Hallo,

wenn man sich die spezifische W=E4rme von Wasser und Luft anschaut und=20 vergleicht, dann braucht man statt einem Liter Wasser etwa 3,2 m^3 Luft=20 zur =DCbertragung der gleichen W=E4rmemenge.

Bye

Das ist mir wohl klar. Das ist ja generell so bei Luftkühlung/heizung. Ich habe so verschiedene kleine Probleme; z.B., wie ich "verbrauchte" (sprich: aufgewärmte Luft) vernünftig wieder absauge, damit Platz für neue kalte Luft vorhanden ist.

Du hast aber noch ein grundsätzliches Problem. Nicht nur, dass man aufgrund der geringeren Wärmekapazität mit viel größeren Volumina als mit Flüssigkeiten arbeiten muss, sondern auch, dass der Wärmeübergangskoeffizient (alpha) für Flüssigkeiten etwa zehnmal grösser ist als für Gase.

Wärmeübergang: (dQ/dt)/A = (alpha) * delta T

Da kannste nur zusehen, dass "delta T" grösser zu machen, sprich die Luft noch weiter abkühlen, die Fläche A zu vergrössern (ggf. mit Rippen etc) oder das (alpha) zu beeinflussen, sprich mit möglichst hohen Strömungsgeschwindigkeiten arbeiten und auf eine saubere Strömungsführung achten (Grenzschichten klein halten).

Im Grunde brauchst Du, um die gleiche Wärmemenge sicher abzuführen, eine zehnmal grössere Temperaturdifferenz oder eine zehnmal grössere Fläche.

Moin,

Heiner Veelken hat geschrieben:

Das Problem ist, daß die Luft dir munter überall herumwirbeln wird. Es ist garnicht so einfach, fie kalte Frischluft von der warmen Abluft zu trennen. Deswegen würde ich ein Gegenstromprinzip verwenden und die kalte Frischluft am (kalten) Ende des Bandes zuführen und in einem Kanal/Kasten ganz unter dem Band längs durchleiten und erst am anderen Ende wieder abnehmen und der Kühlmaschine zuführen. Erstens weil Gegenstromwärmetauscher sowieso immer gut und zweitens weil du so die bestmögliche Trennung von Zu- und Abluft hast. Der Kanal muß jetzt nur noch groß genug sein, um mit erträglichem Druckverlust die erforderliche Luftmenge transportieren zu können. Und natürlich muß es in dem Kanal eine gewisse Verwirbelung geben, damit nicht oben am Band eine Schicht Warmluft hängen bleibt und die Kaltluft unten ungenutzt durchweht. Zu dem Zweck könnte ich mir vorstellen, Flügel so in den Kanal einzubauen, daß sie die Luftströmung zu einem Wirbel zwingen. Z.B. in der Mitte aufsteigende Bleche und am Rand nach unten gerichtete Bleche so daß zwei Wirbel entstehen. Allerdings ist zu bedenken, daß unter dem Band ja wohl auch noch Rollen sitzen dürften. Die verwirbeln die Strömung ohnehin schon mal ganz gewaltig.

CU Rollo

Michael schrieb:

Hallo,

aber Rippen an einem F=F6rderband das um Umlenkrollen l=E4uft? Das gibt a= ber=20 Probleme mit der Biegsamkeit und Erm=FCndungsbr=FCchen.

Bye

Christoph M=FCller schrieb:

Hallo,

die n=F6tige Leistung um eine gen=FCgend schnelle und turbulente=20 Luftstr=F6mung f=FCr den W=E4rmeaustausch zu erreichen k=F6nnte auch erhe= blich=20 werden. Die dadurch entstehende Verlustw=E4rme heizt auch noch die=20 K=FChlluft auf.

Bye

Michael schrieb:

Hallo,

dazu noch das 3200-fache Volumen als bei Wasser, das ergibt zusammen das =

Killer-Kriterium. Die bisherige L=F6sung war gut, die K=FChlung mit Luft =

kann eigentlich nur schlechter werden. Was machst Du hinterher wenn die Luftk=FChlung zwar mit ach und krach=20 funktioniert, aber nur mit erheblich geringerer Bandlaufgeschwindigkeit=20 oder mit wesentlich l=E4ngerem Band?

Bye

Genau da habe ich auch meine Probleme.

...hatte ich bislang auch preferiert, bis mir jemand die Vokabel "Prallströmung" vor den Latz ballerte und die unheimlich hohen alpha-Werte davon.

Wir werden hier mal wieder in Klausur gehen. Ich habe bislang noch nicht gerechnet. Die Parallelbedenken, dass das evtl. überhaupt nicht geht, existieren bei mir nicht, da ich ähnliche Anlagen kenne, bei denen die Luftkühlung funktioniert.

Mit Verlaub, die bisherige Lösung ist schlecht, um darum kann die Kühlung mit Luft eigentlich nur besser werden:-) Sonst würde da nix geändert. Apropos, mit Wasser kann das Einfrieren schlecht stattfinden; wir sind bei knapp minus 50°C.

Das ist doch immer so. Wehe, Du machst einen Designfehler. Darum frage ich ja auch links und rechts, und baue immer erst, wenn meine Bedenken bei "Null" angekommen sind.

Wie ich parallel schon schrieb, das ist Stand der Technik bzw. wird gebaut; ich möchte erfahren, welche Bedenken resp. andere Ideen von Euch kommen.

Der Aspekt ist auch entscheidend. Wenn ich mit Ventilatorleistung nicht geizen müßte, wäre das Problem ja etwas einfacher.

Ja, aber das ist immer so. Jedoch wissen wir nichts über alpha*Fläche der Sole. Die Suppe wird von unten gegen das Blech gespritzt. Vielleicht ist alpha hoch aber die Fläche klein. Rechnerisch (überschlagen) ist das mit Luft (alpha 0,05-0,2 kW/m2K) möglich. Nur, wie realisiere ich die Mathematik.

Beides habe ich nicht; die Fläche bleibt gleich, an der Temperaturdifferenz kann ich etwas drehen.

Wie parallel bereits erwähnt: Luftkühlung gibbet und auch ähnlich wie hier. Das ist nichts neues. Mein Problem ist zunächst das gleiche wie Rollos. Wenn ich Prallströmung versuche, wie bekomme ich die verbrauchte Luft da sauber weg?

Wenn ich Gegenstrom baue, wie halte ich die Grenzschichten klein mit möglichst wenig Ventilatorleistung.

Erst wenn ich da ein wenig mehr Einsicht bekommen habe, werde ich den HiWi-Job machen, und mal rechnen. Da werde ich aber keine Überraschungen erleben:-)

Klar kann das bei richtiger Auslegung funktionieren. Lass einfach nur das Band langsam genug laufen, und hinten ist alles kalt genug.

Ist hier auch eine Frage, inwieweit die Soleanlage "reserven" hat. Ansonsten wird's mit der Lüftkühlung eng. Aber: Versuch macht klug :-)

Moin,

Heiner Veelken hat geschrieben:

Sicher, man müßte da vielleicht doch mal überschlagen, wovon man redet. Es könnte nämlich auch sein, daß der tolle alpha-Wert egal ist, weil damit kannst du das Band an einer Stelle ganz schnell herunterkühlen aber kurz dahinter ist es wieder warm durch das aufliegende warme Material. Und so eine Prallströmung (vorausgesetzt es ist das, was ich dahinter vermute) lässt sich schwerlich flächendeckend erzeugen.

Erster Überschlag wäre mal auszurechnen, welchen Luft-Volumenstrom man so braucht. Und dabei auch nicht den Kühler vergessen, der muß die wärme ja auch aufnehmen. Sprich es geht nicht nur darum das Band zu kühlen sondern in gleichem Maße auch den Kühler zu heizen (mit Luft). Das heißt, daß der Wärmeübergang vom Band auf Luft nur ein Teil des Problems ist.

CU Rollo

Moin,

Christoph Müller hat geschrieben:

Das ist aber eine geschönte Rechnung. Wie groß ist denn die Wärmeaustauschfläche bei der Variante mit der Besprühung durch Flüssigkeit? So groß wie die gesamte Bandfläche? Oder so groß wie die gesamte Fläche aller Düsen? Oder was dazwischen? Hat all die Flüssigkeit die da unter dem Band langfließt bis sie herunter tropft überall die Temperatur wie dort, wo sie aus der D+üse tritt? Wohl kaum. Es könnte sein daß die effektive Wärmeaustauschfläche bei der jetzigen Lösung verblüffend klein ist. Dann wäre eine Verzehnfachung der Fläche billig.

CU Rollo

Moin,

Heiner Veelken hat geschrieben:

Also um die Turbulenz solltest du dir IMO keine Sorgen machen. Jeder übliche Ventilator lässt Turbulenz entstehen und Turbulenz vernichten ist eher etwas unmögliches (etwas, das in Windkanälen viel Aufwand kostet).

CU Rollo

Kannst' bei uns anfangen:-)

Heiner Veelken schrieb:

Hallo,

die Sole besteht doch aus Wasser und Salz, wobei der gr=F6sste=20 Massenanteil Wasser ist.

Es gab fr=FCher den K=E4fer als einziges Auto mit Luftk=FChlung des Motor= s. Da=20 bekam dann in einer =C4nderung in den sechzigern der vierte Zylinder eine= n=20 etwas anderen Z=FCndzeitpunkt weil er bei der Luftk=FChlung benachteiligt= =20 war. Nach dem Ende des K=E4fers baut kein Hersteller mehr Pkws mit=20 Luftk=FChlung. Die Wasserk=FChlung mu=DF sich wohl doch bew=E4hrt haben.

Wenn die bisherige Solek=FChlung schlecht funktioniert w=E4re es besser d= ie=20 Solek=FChlung zu verbessern statt auf Luftk=FChlung umzustellen wo es noc= h=20 viel mehr Probleme gibt.

Bye

Heiner Veelken schrieb:

Hallo,

bei gleicher Bandl=E4nge und Bandgeschwindigkeit und bei gleich grossem=20 Durchsatz von Gefriergut?

Bye