Wärme at Technische Hochschule Köln

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2. Welche Wärmetransportmechanismen treten in den Schichten auf?

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3. Was ist die Ähnlichkeitstheorie? Worum geht es dabei und wozu dient Sie?

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4. Nennen Sie die Hauptmethode zur Intensivierung der Wärmeübertragung in
Wärmeübertragern und geben Sie jeweils zwei Beispiele.

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5. Neben der thermischen Auslegung von Wärmeübertragern werden auch die hydraulische
Auslegung und die mechanische Auslegung unternommen. Erklären Sie wann und wozu.

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6. Nennen Sie die Arten von Ablagerungen in Wärmeübertragern und Maßnahmen zu deren
Bekämpfung.

Druckveränderung aus dem Wasser aus, da sich die Löslichkeit ändert
• Fouling: biologische Ablagerungen durch Mikroorganismen verursacht
• Bekämpfung: Verschmutzung wird als weiterer Widerstand angenommen (schwer zu
berechnen, unterschiedliche Widerstände-> Mittelwert annehmen, zeitlich abhängig)
o Fouling: mechanische Reinigung mit Schwamm-Gummi-Kugel
o Scaling: Salze lassen sich nicht mechanisch abtragen-> kompliziertes
Verfahren (Einsatz von chemischen Verfahren zB. katalytisch erzeugte
Biotenside

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7. Kann ein Wärmeübertrager auch unter Vakuum betrieben werden? Begründen Sie die
Antwort.

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8. Was versteht man unter Solarthermie? Hat Sie etwas mit Wärmeübertragern zu tun? Erklären
Sie bitte.

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9. Was ist der Unterscheid zwischen Solarthermie und Photovoltaik?

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10. Vergleichen Sie Rohrbündeltauscher mit Plattenwärmetauschern. Nennen Sie dabei
mindestens 3 Charakteristiken.


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11. Wozu werden Differentialgleichungen in Wärmeübertragern gebraucht? Wie werden diese
gelöst?

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12. Was wissen Sie über das Desertec-Konzept. Nennen Sie dabei mindestens 3 Arbeitsfelder.

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13. Was ist Power-to X Technologie?

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Wärme

2. Welche Wärmetransportmechanismen treten in den Schichten auf?

• Innenraum: freie Konvektion
• Außenraum: freie Konvektion
• Zwischenschicht: Wärmeleitung

Wärme

3. Was ist die Ähnlichkeitstheorie? Worum geht es dabei und wozu dient Sie?

Die Ähnlichkeitstheorie dient zur Dimensionierung technischer Abläufe oder technischen
Anlagen. Sie dient zur Dimensionierung von Modellen anhand von dimensionslosen
Kennzahlen. Man schließt aus diesen Modellen Rückschlüsse auf die realen technischen
Anlagen und Abläufe. Scale down, Scale up

Wärme

4. Nennen Sie die Hauptmethode zur Intensivierung der Wärmeübertragung in
Wärmeübertragern und geben Sie jeweils zwei Beispiele.

• Passive Methode
o Flächenvergrößerung, Anbringung von Rippen
• Aktive Methode
o Lüfter, Turbulenzerzeuger

Wärme

5. Neben der thermischen Auslegung von Wärmeübertragern werden auch die hydraulische
Auslegung und die mechanische Auslegung unternommen. Erklären Sie wann und wozu.

Hydraulische Auslegung:
• Berechnung der Druckverluste
• Dimensionierung der Pumpe (Pumpenleistung davon abhängig)
Mechanische Auslegung:
• Entstehung von Kräften
• Mechanische Auslegung, um mechanischen Kräften entgegen zu wirken
• Berechnung der mechanischen Belastung für Auslegung der Bauteile (zB. Schrauben)

Wärme

6. Nennen Sie die Arten von Ablagerungen in Wärmeübertragern und Maßnahmen zu deren
Bekämpfung.

Druckveränderung aus dem Wasser aus, da sich die Löslichkeit ändert
• Fouling: biologische Ablagerungen durch Mikroorganismen verursacht
• Bekämpfung: Verschmutzung wird als weiterer Widerstand angenommen (schwer zu
berechnen, unterschiedliche Widerstände-> Mittelwert annehmen, zeitlich abhängig)
o Fouling: mechanische Reinigung mit Schwamm-Gummi-Kugel
o Scaling: Salze lassen sich nicht mechanisch abtragen-> kompliziertes
Verfahren (Einsatz von chemischen Verfahren zB. katalytisch erzeugte
Biotenside

• Scaling: Salzablagerung: Salze treten bei steigender Temperatur/ oder durch eine
Druckveränderung aus dem Wasser aus, da sich die Löslichkeit ändert
• Fouling: biologische Ablagerungen durch Mikroorganismen verursacht
• Bekämpfung: Verschmutzung wird als weiterer Widerstand angenommen (schwer zu
berechnen, unterschiedliche Widerstände-> Mittelwert annehmen, zeitlich abhängig)
o Fouling: mechanische Reinigung mit Schwamm-Gummi-Kugel
o Scaling: Salze lassen sich nicht mechanisch abtragen-> kompliziertes
Verfahren (Einsatz von chemischen Verfahren zB. katalytisch erzeugte
Biotenside

Wärme

7. Kann ein Wärmeübertrager auch unter Vakuum betrieben werden? Begründen Sie die
Antwort.

• Vakuum: Raum mit Druck unter Umgebungsdruck
• Ja, weil …Antwort fehlt
• Gründe: Herabsetzen der Siedetemperatur, Absterben von ungewollten
Mikroorganismen

Wärme

8. Was versteht man unter Solarthermie? Hat Sie etwas mit Wärmeübertragern zu tun? Erklären
Sie bitte.

Solarthermie ist die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie. Aufnahme von
Energie in ein Fluid.

Wärme

9. Was ist der Unterscheid zwischen Solarthermie und Photovoltaik?

Solarthermie: Erzeugung von Wärme durch Sonnenenergie (warmes Wasser, thermische
Energie)
Photovoltaik: Erzeugung von Strom durch Sonnenenergie (elektrische Energie)

Wärme

10. Vergleichen Sie Rohrbündeltauscher mit Plattenwärmetauschern. Nennen Sie dabei
mindestens 3 Charakteristiken.


• Rohrbündeltauscher (bestehen aus Rohren)
o Hohe Strömungsgeschwindigkeiten
o Rohrbündel mit Fluid 1 umschließt Rohr Fluid 2
o Hoher Platzbedarf
o Hoher Materialverbrauch
• Plattenwärmetauscher (bestehen aus Platten)
o Platzsparender
o Zwei Fluide fließen in den Platten abwechselnd
o Effizient
o Platzersparnis
o Preiswert
o Anfällig für Scaling/Fouling

Wärme

11. Wozu werden Differentialgleichungen in Wärmeübertragern gebraucht? Wie werden diese
gelöst?

Für instationäre Zustände und Prozesse, mehrere Abhängigkeiten (Raum, Zeit etc.) innerhalb
eines Prozesses
Lösung: Integration

Wärme

12. Was wissen Sie über das Desertec-Konzept. Nennen Sie dabei mindestens 3 Arbeitsfelder.

Erzeugung von Ökostrom (Bespiel Energiegewinnung mit Solarthermie in der Wüste (Sahara))
Arbeitsfelder: Energieübertragung von Strom in Hochspannungsnetze, Wirtschaft,
Wasseraufbereitung mit Membrantechnologie

Wärme

13. Was ist Power-to X Technologie?

Überschüssige Energie wird umgewandelt/ Nutzung überschüssiger Energie-> Speicherung
der Energie in ein unbestimmtes Medium (X)
Beispiele:
• Power to fuel
• Power to hybrid
• Power to electric
Die überschüssige Energie durch Verbrauchertief in der Nacht. Das Ziel ist die Reduzierung
von Nutzung fossiler Kraftstoffe und das Ausstoßen von Emissionen. Bei der Umwandlung
von Energie und Speicherung wird Energie verbraucht-> Wirkungsgrad nimmt ab

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