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Regeln

In einem technischem Prozess wird eine zu steuernde Größe kontinuierlich gemessen, mit einer Sollgröße verglichen und basierend auf diesem Vergleich die Stellgröße angepasst. Ein Beispiel ist die Temperaturregelung in einem Kühlraum. Das Raumthermostat misst die Raumtemperatur (die zu steuernde Größe), vergleicht sie mit der gewünschten Solltemperatur und passt die Stellgröße an, um die Raumtemperatur auf den gewünschten Wert zu bringen. 
Hier wird die Regelung dynamisch und kontinuierlich anhand der gemessenen Werte angepasst, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen.

Steuern

Steuern hingegen bedeutet das Festlegen einer spezifischen Größe, unabhängig von kontinuierlichen Messungen oder Anpassungen.

Ein Beispiel hierfür ist ein einfache Schalter. 
Wenn Licht eingeschaltet wird, bestimmst du nicht die Helligkeit, sondern lediglich, ob es an oder aus ist. In diesem Fall ist die spezifische Größe Helligkeit fest und wird nicht kontinuierlich überwacht oder angepasst.

Zusammenfassend... 

kann man sagen, dass Regeln einen dynamischen Prozess darstellt, bei dem eine kontinuierliche Messung und Anpassung stattfindet. Beim Steuern wird eine bestimmte Größe festgelegt.

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Was ist Hybridkühlung?

Die Hybridkühlung kombiniert Trocken- und Verdunstungskühlung, um Kühlleistung zu produzieren und den Wasser- und Energieverbrauch zu senken.

Weltweit wird uns allen mehr unser Wasserverbrauch bewusst, da Trinkwasser als entscheidende natürliche Ressource anerkannt wird; die Verwendung hybrider Kühllösungen, wo anwendbar, kann den jährlichen Wasserverbrauch drastisch reduzieren.

 

Anwendung in Kühltürmen

In der Industriekälte kommen Verdunstungskühler zum Einsatz, die sowohl nass als auch trocken laufen können. In der Hybridkühlung unterscheidet man zwischen zwei Betriebsarten:

  1. Trockenkühler mit nassem Trimm
  2. Nasskühler mit trockenem Trimm

 

Trockenkühler mit nassem Trimm

lights

Die Methode der Wahl für jeden, dessen oberste die Einsparung von Wasser ist: der Trockenkühler mit nassen Trimm setzt das trockene Kühlregister in Serie mit dem Verdunstungskühlung Rohrbündel; das trockene Rohrbündel ist ein integraler Teil des Kühlsystems und soll nicht abwechselnd ein-oder ausgeschaltet werden. Lamellenrohrbündel befinden sich oberhalb der unter Druck Wasserverteilsystem und allein sind fähig, Transport ein erheblicher Teil des Kühlungsleistung. (Prozess-)Medium Pässe von der trockenen Rohrbündel in den nassen Rohrbündel unterhalb der unter Druck stehenden Wasserverteilsystem, wo je nach der aktuellen Einheit Last, abgekühlt wird durch Verdunstungskühlung oder weiter trocken Kühlleistung. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Systems ist mit einer signifikant höheren Temperatur der Umstellung auf den Übergang von der Glühbirne, so dass die Einheit für die Mehrzahl des Jahres vollständig trocken laufen kann.

 

Nasskühler mit trockenem Trimm

lights

In einem nassen Kühler mit trockenem Trimm ist das Gerät in der Lage, gleichzeitig im Nass- und Trocken-Modus zu laufen, aufgrund der getrennten Sprühabschnitte oberhalb der Rohrbündel. Die Rohrbündel können entweder zur Verdunstung oder Trockenkühlung verwendet werden, nicht beides gleichzeitig. Je nach Leistungsbedarf muss das Gerät entweder vollständig im Trocken-Modus, 50 % der Einheit im Nass-Modus oder die gesamte Einheit im Nass-Modus laufen. Das Endergebnis ist ein signifikanter Rückgang in Wasserverbrauch verglichen mit reinen Verdunstungskühlungs-Einheiten.

EVAPCO ist stolz darauf, diese Technologie anzubieten. Zwei Hybrid-Lösungen, die in der Branche unerreicht sind. EVAPCO hat ein vorrangiges Augenmerk auf die Entwicklung nachhaltiger Produkte und Technologien.

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Die Berechnung der Wärmeverluste von isolierten Rohrleitungen erfolgt nach der Gleichung für mehrere konzentrische Rohrschichten.

Der Wärmewiderstand der Isolierschicht wird wesentlich durch den λ-Wert des Isolierstoffes bestimmt. Der λ-Wert von Polyurethan ist abhängig von der Temperatur und dem Alter des Polyurethans. 

Der λ-Wert wird in mehreren Schichten ermittelt, dazu werden die Temperaturen an den Grenzschichten bestimmt und iterativ die λ-Werte der PUR Schichten berechnet.

Der innere Wärmeübergangswert αi wird bestimmt durch die Strömungsgeschwindigkeit und die physikalischen Gegebenheiten des Fluides, in der Regel ist hier ein fester Wert anzusetzen.

Der äußere Wärmeübergangswert αa wird bestimmt durch die Verhältnisse am Außenmantel des Rohres. Er ist stark abhängig von den Einbauverhältnissen (Wind, Selbstkonvektion, Strahlung etc.). Er trägt wesentlich dazu bei, ob sich an der Außenfläche des Mantels Feuchtigkeit bilden kann. Auch der αa -Wert ist stark temperaturabhängig und wird daher iterativ ermittelt.

Das Auslegungskriterium für die Isolierstärke ist das Verhindern von Kondensation am Außenmantel. In Abhängigkeit von der relativen Feuchte und den oben genannten Kriterien für den Wärmeübergangswert αa kann die umgebende Luft am Außenmantel kondensieren und zum unerwünschten Abtropfen an der Rohrleitung führen. Dieser Zustand wird erreicht, wenn die Oberflächentemperatur am Außenmantel unterhalb der des Taupunktes der Umgebung liegt. Die Jabitherm Berechnungen ermitteln den Taupunkt von Luft unter den gegebenen Bedingungen und ermitteln die Mindestisolierstärke um die Kondensation zu verhindern.

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Was ist die Kälteleistung?

Die Kälteleistung ist die Menge an Energie, die bei einem Kühlprozess transferiert wird. Die Kälteleistung wird in Joule oder Watt gemessen und kann berechnet werden, indem man die Änderung der Energie berechnet, die durch den Abkühlprozess transferiert wird.

Die Kälteleistung ist ein wichtiger Parameter bei der Bewertung der Effizienz von Kühlsystemen und kann verwendet werden, um die Leistung verschiedener Systeme miteinander zu vergleichen. Ein höherer Wert der Kälteleistung bedeutet normalerweise, dass mehr Energie pro Zeit bereitgestellt wird.

Wie berechnet man die Kälteleistung?

Die Kälteleistung kann mit folgender Formel berechnet werden:

Q = m * c * ΔT

In dieser Formel bedeuten:

  • Q: Kälteleistung (in Joule oder Watt)
  • m: Masse des Kühlmediums (in kg)
  • c: spezifische Wärmekapazität des Kühlmediums (in J/kg * K)
  • ΔT: Änderung der Temperatur des Kühlmediums (in Kelvin)

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Formel nur für isotherme Prozesse gilt, bei denen die Temperatur des Kühlmediums konstant bleibt. Andere Anwendungen erfordern komplexere Methoden zur Berechnung der Kälteleistung. Wir empfehlen, sich an einen Experten zu wenden, um die Kälteleistung in einem bestimmten Anwendungsfällen berechnen zu lassen.


 

 


 

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WAS MUSS BEIM MISCHEN VON WÄRMETRÄGERN MIT WASSER BEACHTET WERDEN?

Wärmeträger homogenisieren

Prinzipiell gilt, dass keine zwei unterschiedlichen Wärmeträger miteinander vermischt werden dürfen. Lediglich beim Mischen mit Wasser kann auch weiterhin der volle Frost- und Korrosionsschutz gewährleistet werden.

Dennoch sollten auch hier einige Punkte beachtet werden. Das Wasser darf nie einfach nur so zum Wärmeträger hinzugegeben werden, denn dabei besteht die Gefahr, dass TIGSol® ungleichmäßig in der Mischung verteilt ist und nicht seine ganze Wirkungskraft entfalten kann. Deswegen muss die Mischung auf jeden Fall homogenisiert werden, bis sie eine einheitliche Färbung aufweist. Dies kann z.B. durch Rühren geschehen. Erst wenn dieser Schritt erfolgreich durchgeführt wurde, kann das Wärmeträger / Wassergemisch verwendet werden.  

 

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Reflexion und Strahlungskühlung (IR-Emission)

Dass eine hohe Reflexionsfähigkeit eines Materials davor schützt, dass sich das Material stark erwärmt, ist bekannt. Weniger bekannt hingegen ist, dass es einen anderen physikalischen Mechanismus gibt, der vorhandene Wärme aus einem Material ableiten kann - und zwar ohne, dass für diesen Kühlprozess Energie zugeführt werden muss.

Strahlungskühlung ist der natürliche Prozess, durch den Objekte Wärme in Form von Infrarotstrahlung abgeben. Alle Materialien strahlen bei Raumtemperatur Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 5-15 μm ab. Dieser Prozess ist jedoch in der Regel nicht sehr effizient, da er durch äußere Einflüsse, die das Objekt erwärmen, wie Sonnenlicht und Luftströmungen, konterkariert wird. Luft hingegen absorbiert und emittiert nur sehr wenig Strahlung mit Wellenlängen von 8-13 μm. Die Erde nutzt dies und kühlt sich nachts ab, indem sie Infrarotstrahlung durch dieses "atmosphärische Fenster" in den Weltraum abstrahlt.

Seit längerem sind Forscher daher an technischen Materialien interessiert, die diesen natürlichen Prozess verstärken und Objekte auch tagsüber dazu bringen können, Infrarotstrahlung effizient durch das atmosphärische Fenster zu emittieren. Denn diese Materialien sind eine einfache Möglichkeit zur Kühlung von Gebäuden und wärmeerzeugenden Technologien, ohne dass stromfressende aktive Kühlung benötigt wird.

Ein erfolgreicher Weg bei der Herstellung solcher Materialien ist die Einbindung von winzigen Glas- bzw. Glaskeramik-Kügelchen in das Material. Was für Außenstehende wie ein Wunder wirkt, war jahrelang physikalische Realität bei insgesamt 135 Spaceshuttle-Missionen. Ein Hitzeschild aus nur wenigen Zentimeter dicken Keramikkacheln hielt beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre über 1.000°Celsius aus und schützte so das Spaceshuttle und seine Besatzung. Das Geheimnis dazu liegt in speziell dafür entwickelten Glaskeramik-Hohlkörperchen, welche ein Vakuum einschließen. Und diese Fähigkeit machten sich die Forscher später für weitere Materialien zu Nutze.

Die Produkte, die auf dieser Basis hergestellt werden, sind rund um die Uhr in der Lage, vorhandenes Sonnenlicht in hohem Maß zu reflektieren und Infrarotstrahlung ebenfalls in hohem Maß zu emittieren. Die Materialien bewahren also nicht nur vor Aufheizen durch Sonneneinstrahlung, sondern wirken auch durch passive Strahlungskühlung, um Wärme von dem Objekt abzuleiten, das sie bedecken. Das heißt, sie sind nicht nur ein Schutz vor ankommender Sonnenwärme, sondern sie haben eine echte Kühlleistung. 
 

Vgl. z.B. https://physicsworld.com/a/new-metamaterial-enhances-natural-cooling-without-power-input/ 

 

Erläuterungen zu den Messgrößen, die die Hitzeschutz- bzw. Kühlleistung eines Materials klassifizieren

TSR

Total Solar Reflectance (Gesamtsonnenreflexion): Der TSR-Wert beschreibt den solaren Reflexionsgrad einer pigmentierten Oberfläche. Er gibt an, wie hoch der Anteil der reflektierten Wärme (Energie der Sonnenstrahlung) ist.

Je höher der TSR-Wert, desto mehr wird reflektiert, desto weniger wird absorbiert, desto weniger erwärmt die Oberfläche. Asphalt und Bitumen (schwarz) wird stark erwärmt. Schnee (weiß) schmilzt nicht in der der Sonne, weil er reflektiert.

THE

Total Hemispherical Emittance (IR-Emissionsgrad): Der Wirkungsgrad, mit dem sich eine Oberfläche durch die Abgabe von Wärmestrahlung selbst kühlt, gemessen auf einer Skala von 0 bis 1 (oder 0-100 %), wobei ein Wert von 1 eine perfekte Emission anzeigt (d. h. gleich der eines schwarzen Hohlkörpers). Vgl. https://heatisland.lbl.gov/glossary

SRI

Solar Reflectance Index (Sonnenreflexionsindex): Der SRI ist eine Kennzahl zum Vergleich der Kühle von Dachflächen. Je höher der SRI, desto kühler ist das Dach bei Sonneneinstrahlung. Ein sauberes schwarzes Dach hat zum Beispiel einen SRI von 0, während ein sauberes weißes Dach einen SRI von 100 hat. Durch Materialinnovationen ist es gelungen, SRI-Werte von deutlich über 100 zu erreichen. Vgl. https://heatisland.lbl.gov/glossary

Der SRI wird nach einer festgelegten Formel aus TSR und THE berechnet. Eine praktische Berechnung ist beispielsweise mit dem SRI-Rechner des Lawrence Berkeley National Laboratory möglich (veröffentlicht am: 13 Jan 2014). Vgl. https://www.usgbc.org/resources/lawrence-berkeley-national-laboratory-sri-calculator

 

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Controlled Atmosphere


Für den Marktpreis von Obst und Gemüse sind vor allem Qualität, Nachfrage und Angebot ausschlaggebend. Doch wie können Sie die beste Qualität Ihrer Produkte bis zum richtigen Moment aufrechterhalten? Ganz einfach: Indem Sie neben der idealen Temperatur und Luftfeuchtigkeit eine Lagerung unter Controlled Atmosphere (CA)-Bedingungen wählen.

Durch den Einsatz von CA werden die physiologischen Prozesse im gelagerten Produkt verzögert, wodurch die Haltbarkeit verlängert wird. Das Produkt wird quasi in einen Schlaf versetzt. Die erforderlichen Bedingungen werden realisiert, indem eine spezielle Schutzatmosphäre erzeugt und aufrechterhalten wird.

Durch eine Senkung des Sauerstoffgehalts wird die Atmung verzögert, wodurch die Verbrennung von wichtigen Nährstoffen abnimmt. Man ist bestrebt, den Sauerstoffgehalt möglichst gering zu halten, um diese Nährstoffe – und somit die Qualität – zu erhalten.

Der restliche Sauerstoff wird in CO2 umgesetzt, welches daraufhin dafür sorgt, dass die Atmung von Obst und Gemüse weiter herabgesetzt wird. Ein Überschuss an CO2 schädigt jedoch Ihr Produkt und muss somit abgeführt werden.

Das vom Obst und Gemüse erzeugte Äthylen fördert den Reifeprozess und damit die Alterung. Um diese Vorgänge zu verzögern, ist es bei der Lagerung einiger Produkte erforderlich, dieses schädliche Äthylengas aus der Luft zu entfernen.

Jede Produktsorte erfordert andere Bedingungen. Je nach Faktoren wie Klima, Wetter, Bodenbeschaffenheit, Wachstumsbedingungen und Erntezeitpunkt sind die optimalen Bedingungen nicht nur von Jahr zu Jahr, sondern auch je nach Produkt und Sorte unterschiedlich. Als Spezialist für die CA-Lagerung bieten wir Lösungen nach Maß und alle Möglichkeiten für eine optimale Überwachung.

Heutzutage gibt es zahlreiche Lagerkonzepte wie ULO, DCA, ILOS, DILOS, DCE usw. Besseling kann sowohl die Protokolle für diese Konzepte als auch die erforderlichen Geräte liefern.

 

Dynamic Controlled Atmosphere

Die Lagerung von Obst und Gemüse ist erwiesenermaßen bei einem möglichst geringen Sauerstoffgehalt besonders effektiv. Denn je geringer der Sauerstoffgehalt ist, desto weniger atmen die Früchte und verlieren so folglich langsamer an Qualität. Darüber hinaus können Erkrankungen wie Schalenbräune (Scald) und Schalenflecken deutlich reduziert werden. Es gibt jedoch eine untere Grenze für den Sauerstoffgehalt, die abhängig von der Sorte, Saison und Qualität der frischen Produkte variiert.

 

Controlled Atmosphere Entseuchung

Insekten sind eine Plage für Rohstoffe. Durch die Verringerung kann das Niveau von Sauerstoff in einem gasdicht, temperaturgesteuerten Speicher eine Mortalitätsrate von 100% erreicht werden. Diese Behandlung ist tödlich, ungiftig und hat keinen negativen Einfluss auf das behandelte Produkt selbst.

Kontrollierte Atmosphäre Entseuchung ist geeignet für;

  • kakao;
  • tabak;
  • soja;
  • reis;
  • korn;
  • und viele andere Rohstoffe.

Die Wirksamkeit der Behandlung wird in Abhängigkeit von physikalischen Faktoren wie Gaskonzentration, die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit. Es gibt auch biologische Faktoren wie Insektenarten, Dehnung und Entwicklungsstadium. Besseling diese Bedingungen Meister und können Sie in Gestaltung und Umsetzung der wesentlichen Komponenten helfen.


 

Brandschutz

Feuer: der Albtraum eines jeden Unternehmens. Nichts bietet einen solch trübseligen Anblick wie die schwelenden Überreste Ihres Vorrats oder Archivs. Natürlich treffen Sie Vorsorgemaßnahmen. Brennbare Materialien lagern Sie separat und ein Feuerlöscher ist selbstverständlich immer in Reichweite.

Dennoch gibt es keine absolute Sicherheit… außer wenn Sie die wichtigste Entstehungsquelle entfernen: Sauerstoff. Ohne Sauerstoff hat Feuer schlichtweg keine Chance. Es geht darum, den Sauerstoff bis auf ein Niveau, bei dem eine Entzündung auszuschließen ist, zu reduzieren. Eine perfekte und bewährte Alternative für Sprinkleranlagen und/oder Kompartimentierung von großen Lagerhallen. Denken Sie beispielsweise an:

  • Gefrier- oder Kühlhäuser
  • Telekommunikations- und Computerräume
  • Lagerung von gefährlichen Stoffen wie Feuerwerk, Munition, Gasflaschen usw.
  • Archive und Museen

Der PSA-Stickstoffgenerator von Besseling ist in Kombination mit einem Mess- und Regelsystem (ACS) die perfekte Lösung. Das Mess- und Regelsystem sorgt auch für die nötige Sicherheit mittels Alarmierungen aufgrund von einstellbaren Werten.

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Taupunkttemperatur

Die Taupunkttemperatur ist eine Grenztemperatur, in der die Luft zu 100% mit Wasserdampf gesättigt ist. An diesem Punkt tritt weder eine Kondensation ein, noch kann die Luft weiter Wasserdampf aufnehmen.

Wird die Temperatur zu einer tieferen abgesenkt, wird Wasser aus der Luft durch Kondensation ausgeschieden.

Im h,x - Diagramm ist ein Beispiel abgebildet: Kühlt z.B. Luft, mit einem absoluten Wassergehalt von x = 11 g/kg, von 30 °C auf + 15 °C ab, so erreicht man die Sättigungslinie.

Eine weitere Abkühlung der Luft führt also zur Kondensatausscheidung. Man bezeichnet den Schnittpunkt einer vertikalen x-Linie mit der Sättigungslinie als Taupunkt und die entsprechende Temperatur als Taupunkt- oder Sättigungs-Temperatur.

Bei Taupunkttemperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser wird auch von Frost-, oder Gefrierpunkt gesprochen.

 

Im h,x - Diagramm

 

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Feuchtkugeltemperatur

Wird an einem Thermometer die Messspitze befeuchtet, zeigt das Thermometer eine niedrige Temperatur an, als die gemessene Raumtemperatur.

Wie geht das?

Das Thermometer zeigt die sogenannte Feuchtkugeltemperatur an.

Das kann mit jedem Thermometer umgesetzt werden, indem die Messspitze befeuchtet wird. Sobald die Feuchtigkeit die Raumtemperautur angenommen hat, beginnt diese zu verdunsten.

Der Verdunstungsvorgang ist ein Phasenwechsel, wofür latente Wärmemenge benötigt wird. Diese Energie wird der umliegenden Luft entzogen, die dabei abkühlt und das Wasser mit abkühlt. Durch den Verdunstungsvorgang sinkt die sensible Wärme der Luft. In gleichem Maße nimmt aber ihre latente Wärme zu. Der Abkühlvorgang der Luft erfolgt somit adiabat (wärmedicht). Am Thermometer ist je nach relativer Feuchtigkeit der Luft eine tiefere Temperatur abzulesen, die sogenannte Feuchtkugeltemperatur.

Die sich bildende Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Feuchtkugeltemperatur ist ein Maß für die relative Luftfeuchte.

Ein Rechenbeispiel:

Bei einer Raumtemperatur von 23°C und einer Feuchtkugeltemperatur von 18°C, ist die ermittelte relative Luftfeuchtigkeit φ = 60%.

 

 

 

Praktische Bedeutung hat die Feuchtkugeltemperatur bei der indirekten Verdunstungskühlung oder bei der Befeuchtung von Raumluft in der Klimatechnik.

 

 

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Luft-Erwärmung

Der einfachste Fall der Zustandsänderung von Luft ist das Erwärmen. Der Luft wird dabei weder Wasser hinzugefügt noch entzogen (x = konstant). Mit dem Anstieg der Temperatur bei gleichbleibender absoluter Feuchtigkeit verringert sich jedoch die relative Feuchtigkeit. Im dargestellten Diagramm Ist zu sehen, dass beim Erwärmen die Linie senkrecht nach oben verläuft. Das Erwärmen der Luft auf eine gewünschte Temperatur erfordert die Wärmemenge Δh.

In unserem Beispiel erhöhen wir die Temperatur von ca. 15°C auf ca. 27°C. Hierfür ist eine Wärmemenge von Δh = (h2 - h1) = (47 - 35) = 12 kJ/kg notwendig

 

 

 

Luft-Abkühlen

Luft wird an Oberflächenkühlern z.B. Luftkühlern oder Verdampfern abgekühlt. Beim Abkühlen von Luft können zwei Fälle eintreten, wobei die Temperatur der Oberfläche entscheidend ist. Die Taupunkttemperatur der Luft ist oberhalb oder unterhalb der Kühlertemperatur.

 

Luft kühlen ohne Tauwasserabscheidung

Ist die Temperatur der Kühleroberfläche oberhalb der Taupunkttemperautur, wird von der zu kühlenden Luft kein Wassser abgeschieden. Der absolute Anteil an Feuchtigkeit bleibt konstant (x = konstant). Demnach erhöht sich die relative Feuchtigkeit der Luft nach dem Abkühlen.

Im h,x - Diagramm verläuft somit die Linie senkrecht nach unten, parallel zur Linie mit konstanten Wasserdampfanteil x.

 

 

 

 

Luft kühlen mit Tauwasserabscheidung

Ist die Temperatur der Kühleroberfläche unterhalb der Taupunkttemperatur, wird von der zu kühlenden Luft Wasser abgeschieden

Im h,x - Diagramm wird dieser Prozess vereinfacht dargestellt. Die Linie verläuft vom Punkt Θ1 entlang der gedachten Linier zur Kühleroberflächentemperatur. Je nach Luftströmumg, Aufbau und Fläche des Oberflächenkühlers stellt sich die Temperatur Θ2 ein. Die Linie verläuft dadurch leicht schräg. Dabei entsteht eine Differenz von Δx. Durch weitere Berechnungen ist es möglich für den Abkühlprozess eine absolute Wassermenge mit dem Δx auf einen bestimmten Zeitraum anzugeben. Dieser Wert ist relevant für die Auslegung von Tauwasserleitungen und Tauwasserpumpen oder Hebeanlagen. Die relative Feuchtigkeit steigt im Abkühlprozess, jedoch nicht so stark, wie im vorherigen Beispiel "Luft kühlen ohne anfallendem Tauwasser".

 

 

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