Über die Auslegung von Wärme‐ und Stoffaustauschapparaten mit Hilfe von Wärme‐ und Stoffübergangskoeffizienten — Vorzüge, Grenzen, Alternativen

Wärme‐ und Stoffaustauschapparate werden meist mit Hilfe von Wärme‐ und Stoffüber‐gangskoeffizienten oder sog. Übertragungseinheiten (NTU) ausgelegt. Dabei werden zur Berechnung der Übergangskoeffizienten Standardformeln, die für bestimmte Standard‐bedingungen entwickelt wurden, verwendet. Bei dieser Vorgehensweise wird stillschweigend angenommen, daß so bestimmte Übergangskoeffizienten (a) überhaupt für Standard‐bedingungen sinnvoll definiert werden können und daß sie (b) außerdem praktisch invariant gegen eine Veränderung der Standardbedingungen sind. Die letztere Hypothese ist die Grundlage für die in der Praxis gebräuchliche Summierung von einzelnen Standardübergangswiderständen zu resultierenden Widerständen, deren Reziprokwerte man Wärmedurchgangskoeffizienten k bzw. „Overall Transfer Units” nennt. Solche Durchgangskoeffizienten kommen dann als integrale Mittelwerte oder als lokale Werte in entsprechenden Wärmeflußintegralen zur Anwendung. Es werden zunächst die Bedingungen genannt, unter denen das k ‐Wert‐ oder NTU‐Konzept angewendet werden darf, und die Vorteile, die es bietet, durch Beispiele erläutert. Sodann werden die Grenzen seiner Anwendbarkeit in Form integraler Mittelwerte wie auch lokal variabler Werte aufgezeigt und die Größe von Fehlern, die man bei der Apparateauslegung in solchen Grenzfällen machen kann, wenn man das k ‐Wert‐Konzept dennoch anwendet, abgeschätzt. Schließlich wird gezeigt, daß es Fälle gibt, in denen Übergangskoeffizienten und damit auch Durchgangskoeffizienten überhaupt nicht sinnvoll definiert werden können und für die Apparatedimensionierung alternative Konzepte angewendet werden müssen.