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SimuPipe

Rohrkondensations-Rechner

Berechnen Sie die Tauwasserbildung, wenn warme feuchte Luft durch kalte Rohre strömt. Für Belüftungsgebläse in Abwasseranlagen, Druckluftverteilung und Außenkanäle.

Luftbedingungen

Die Ansaugbedingungen bestimmen den Feuchtigkeitsgehalt. Das Gebläse erwärmt die Luft, ändert aber nicht den Feuchtegehalt.

%
m

P_atm = 101.3 kPa

Typisch Umgebung + 25-35 °C (Herstellerangabe)

Relative Feuchte am Rohrleitungseintritt22.6 %
Taupunkt bei Leitungsdruck22.8 °C
Rohr & Umgebung

AD 168.3 mm, ID 161.5 mm

Ergebnisse
Lufttemperatur am Austritt5.0 °C
Taupunkt (bei Leitungsdruck)22.8 °C
Relative Feuchte am Eintritt22.6 %
Kondensation tritt auf - Luft kühlt unter den Taupunkt
Kondensatrate2.1 L/hr
Kondensatrate50 L/day
Gesamter Wärmeverlust3.25 kW
Luftgeschwindigkeit2.0 m/s
Reynolds-Zahl30634
StrömungsregimeTurbulent
Innen-h12.6 W/m²·K
Gesamt-U7.54 W/m²·K
Feuchte am Eintritt11.7 g/kg
Feuchte am Austritt3.6 g/kg

So funktioniert dieser Rechner

Tritt warme, feuchte Luft aus einem Gebläse oder Verdichter in eine Leitung mit kalter Umgebung, gibt die Luft Wärme über die Rohrwand ab. Sinkt die Luft unter den Taupunkt, kondensiert Wasserdampf an der Rohrinnenfläche. Dieser Rechner koppelt zwei Analysen, um die Kondensationsrate zu bestimmen:

  • Wärmeübertragung — die Lufttemperatur am Austritt wird mit der NTU-Methode (Number of Transfer Units) berechnet. Innen wird Dittus-Boelter für turbulente Strömung (Re > 4000) bzw. Nu = 3,66 für laminare Strömung verwendet. Außen wird die Windgeschwindigkeit berücksichtigt. Bei Auswahl ist der Dämmwiderstand enthalten.
  • Psychrometrie — die Buck-Gleichung liefert den Sättigungsdampfdruck von Wasser bei jeder Temperatur. Aus dem Feuchtegehalt (g Wasser je kg trockener Luft) am Ein- und Austritt ergibt sich, wie viel Feuchte kondensiert.

Belüftungsgebläse in Kläranlagen

Kläranlagen verwenden Belüftungsgebläse, um Luft an Diffusoren in den Belebungsbecken zu liefern. Die Gebläse stehen meist im Gebäude, doch die Luftleitungen verlaufen häufig im Freien zu den Becken. In kalten Klimata kann die warme, feuchte Druckluft im Freileitungsabschnitt stark abkühlen, sodass deutliche Tauwassermengen entstehen. Dieses Wasser kann sich an Tiefpunkten ansammeln, Diffusoren verstopfen und Korrosion beschleunigen. Übliche Maßnahmen: Außenleitungen dämmen, Kondensatableiter an Tiefpunkten installieren und Leitungen zu Sammelpunkten gefällig verlegen.

Wann sollte gedämmt werden?

Schon eine moderate Dämmstärke (25-50 mm) reduziert den Wärmeverlust drastisch und kann die Lufttemperatur über dem Taupunkt halten - damit entfällt die Kondensation. Mit diesem Rechner vergleichen Sie blanke und gedämmte Szenarien und finden die nötige Mindeststärke. Für detaillierte Wärmeverlustanalysen siehe unseren Dämmstärke-Rechner. Für Kondensatlasten in Dampfsystemen siehe den Kondensatlast-Rechner. Für die Trocknung industrieller Druckluft (Nachkühler und Trockner) verwenden Sie den Druckluft-Feuchtigkeits-Rechner.

Volumenströme werden in Normkubikmetern pro Stunde (Nm³/h) bei 0 °C und 101,325 kPa angegeben. Wasser- und Dampfeigenschaften in den anderen SimuPipe-Werkzeugen folgen der IAPWS-IF97-Formulierung — siehe unsere Wasserdampftafel. Für die vollständige Simulation von Rohrleitungsnetzen probieren Sie SimuPipe.

Häufig gestellte Fragen

Warum bildet sich Kondensat in Druckluftleitungen?
Strömt warme, feuchte Luft aus einem Verdichter oder Gebläse durch Rohre, deren Wand unter dem Taupunkt der Luft liegt, kühlt die Wand die Luft unter ihre Sättigungstemperatur ab. Der Überschuss an Feuchtigkeit kondensiert an der Rohrinnenfläche. Besonders häufig tritt dies in Belüftungssystemen von Kläranlagen auf, wo Gebläse warme gesättigte Luft in lange Außenleitungen drücken.
Wie verhindert eine Rohrdämmung die Kondensation?
Eine Dämmung verringert den Wärmeverlust an die Umgebung und hält die Lufttemperatur länger über dem Taupunkt. Mit ausreichender Dämmung kann die Luft das Ende der Leitung erreichen, ohne unter den Taupunkt zu fallen - die Kondensation entfällt vollständig. Die Dämm-Option des Rechners erlaubt den Vergleich zwischen blank und gedämmt sowie das Auffinden der nötigen Mindeststärke.
Welche NTU-Methode verwendet dieser Rechner?
Die NTU-Methode (Number of Transfer Units) ist ein Verfahren der Wärmeübertragerauslegung, mit dem die Austrittstemperatur eines Fluids in einem Rohr berechnet wird, das Wärme an die Umgebung abgibt. Sie berücksichtigt die innere Konvektion (Dittus-Boelter oder laminare Korrelation), die Wärmeleitung der Rohrwand, den Dämmwiderstand und die äußere Konvektion durch Wind. Die effectiveness-NTU-Methode liefert die Lufttemperatur am Austritt ohne Iteration.
Wie wirkt sich die Höhenlage auf die Berechnung aus?
Mit zunehmender Höhe sinkt der atmosphärische Druck, was die Sättigungseigenschaften feuchter Luft leicht verändert. Auf 1.000 m Höhe beträgt der Luftdruck etwa 89,9 kPa statt 101,3 kPa auf Meereshöhe. Dieser Rechner passt den atmosphärischen Druck mit dem Standardatmosphärenmodell an; das beeinflusst Feuchtegrad und Taupunkttemperatur.
Was ist der Unterschied zwischen Druck-Taupunkt und atmosphärischem Taupunkt?
Der Druck-Taupunkt ist die Temperatur, bei der die Luft beim Betriebsdruck gesättigt ist. Der atmosphärische Taupunkt wäre der Taupunkt, wenn die Luft auf Umgebungsdruck stünde. Druckluft hat einen deutlich höheren Druck-Taupunkt, da sich dieselbe Wassermasse in einem kleineren Volumen befindet. Bei Belüftungsgebläsen mit niedrigen Überdrücken (0,3-1 bar) ist der Unterschied moderat, aber für die Kondensationsvorhersage weiterhin relevant.

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