DE202004021057U1

DE202004021057U1 - Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustandes einer Wärmeübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE202004021057U1
Application number: DE202004021057U
Authority: DE
Original assignee: Wiessner GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2014-06-29

Abstract

Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustandes einer Wärmeübertragungseinrichtung, durch die wenigstens zwei Wärmemedien strömen und in der in einem Wärmeübertragungsvorgang eine Wärmeübertragung zwischen den wenigstens zwei Wärmemedien stattfindet, umfassend
a) wenigstens eine Messeinrichtung zum Messen wenigstens einer physikalische Messgröße wenigstens eines der Wärmemedien während des Wärmeübertragungsvorganges,
b) wenigstens eine Auswerteeinrichtung, die mit jeder Messeinrichtung verbunden ist und aus deren Messwerten oder Messsignalen der Messgröße(n) wenigstens einen zugehörigen Wert wenigstens einer von der oder den Messgröße(n) abhängigen und den Zustand der Wärmeübertragungseinrichtung charakterisierenden oder beschreibenden physikalischen Zustandsgröße ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustandes einer Wärmeübertragungseinrichtung.
Wärmeübertragungseinrichtungen, auch Wärmeübertrager oder Wärmetausches genannt, sind in vielfältigen Ausführungsformen und in einer Vielzahl von Anwendungen bekannt. In einer Wärmeübertragungseinrichtung wird Wärme von einem durch die Wärmeübertragungseinrichtung strömenden gasförmigen oder flüssigen Wärmemedium auf ein anderes, ebenfalls durch die Wärmeübertragungseinrichtung strömendes gasförmiges oder fluides Wärmemedium übertragen. Zur Wärmeübertragung können alle Wärmetransportmechanismen, also Wärmeleitung, Wärmekonvektion und/oder Wärmestrahlung zum Einsatz kommen, wobei bei der Konvektion zusätzlich eine Phasenumwandlung oder Aggregatzustandsänderung durch Verdampfen oder Kondensation zum Einsatz kommen kann.
In der Praxis sind als Wärmeübertragungseinrichtungen hauptsächlich drei Typen von Wärmetauschern in Gebrauch, nämlich sogenannte Rekuperatoren oder rekuperative Wärmetauscher, Regeneratoren oder regenerative Wärmetauscher und Direktkontakt-Wärmetauscher. Regenerative Wärmeübertrager werden in der Regel für einen diskontinuierlichen Betrieb verwendet, während Rekuperatoren überwiegend für den kontinuierlichen Betrieb zum Einsatz kommen.
Bei Rekuperatoren ist eine Trennwand oder Wärmeübertragungsfläche zwischen den beiden Strömen der Wärmemedien angeordnet, so dass eine Wärmeübertragung durch die Wärmübertragungsfläche stattfindet. Als rekupera tive Wärmetauscher werden hauptsächlich Rohrwärmetauscher oder Plattenwärmetauscher eingesetzt. Bei einem Rohrwärmetauscher werden mehrere Röhren in der Regel parallel zueinander angeordnet und eines der Wärmemedien wird durch das Innere der Röhren geleitet. Das andere Wärmemedium strömt dagegen außerhalb an den Röhren entlang. Bei einem Plattenwärmetauscher sind einzelne Platten parallel zueinander angeordnet und eines der Wärmemedien strömt durch einen für dieses Wärmemedium vorgesehenen Teil der Zwischenräume zwischen den Platten und das andere Wärmemedium durch den anderen Teil der Zwischenräume zwischen den Platten. Als Wärmeübertragungsflächen dienen bei dem Rohrwärmtauscher die Wandungen der Röhren und bei dem Plattenwärmtauscher die Platten selbst. Als Werkstoffe für die rekuperativen Wärmeübertrager kommen Materialien in Betracht, die korrosionsbeständig sind und glatte Oberflächen haben, beispielsweise Glas, kunststoffbeschichtete Metalle und Edelstähle.
Bei einem Kreuzstromwärmetauscher werden die Ströme der beiden Wärmemedien gekreuzt oder orthogonal zueinander gerichtet, bei einem Gleichstromwärmetauscher in gleicher Richtung und bei einem Gegenstromwärmetauscher in entgegengesetzten Richtungen.
Bei der regenerativen Wärmeübertragung in Regeneratoren werden Speichermassen benutzt, die abwechselnd mit dem wärmeabgebenden und dem wärmeaufnehmenden Medium, beispielsweise dem Fortluftstrom und dem Zuluftstrom, in Berührung gebracht werden. Üblicherweise wird die Speichermasse dazu kontinuierlich gedreht, beispielweise in einem zylindrischen Rotor untergebracht, der von einem Motor angetrieben ist. Die beiden fluiden Wärmemedien durchströmen, meist im Gegenstrom, die Speichermasse des Regenerators und werden vor und nach dem Wärmetauscher in getrennten Kanälen geführt.
Eine der wichtigsten Anwendungen von Wärmeübertragungseinrichtungen ist die Wärmerückgewinnung, insbesondere im Bereich der Industrie. Dabei wird Restwärme oder Abwärme oder Fortwärme in einem von einem, insbesondere industriellen, Prozess abströmenden Wärmemedium, beispielweise Abgas oder Fortluft, zur Eigennutzung im Prozess oder auch zur Fremdnutzung in anderen Prozessen oder zu Heizzwecken wenigstens teilweise rück gewonnen. Die häufigste Eigennutzung im Prozess ist die Vorerwärmung des anderen Wärmemediums, beispielsweise der Zuluft, welches dann im Prozess verwendet wird.
In der Wärmeübertragung und Wärmerückgewinnung von Fortluft ist immer das Vorhandensein von Wasser oder Feuchtigkeit in der Luft zu beachten, das zur Kondensation von Wasser in dem Wärmetauscher führen kann und für die sogenannte Austauschzahl der Wärmerückgewinnung zu berücksichtigen ist. Die Austauschzahl definiert bei der Wärmerückgewinnung die Intensität oder die Effizienz oder den Wirkungsgrad der Übertragung von Wärme und Feuchte von dem einen Medium, z. B. Fortluft, auf das andere Medium z. B. Zuluft.
Bei der Wärmerückgewinnung aus Fortluft sind die drei physikalischen Größen Temperatur, Enthalpie und Feuchte der Zuluft einerseits und der Fortluft andererseits für den übertragenen Wärmestrom von Bedeutung. Man unterscheidet zwischen den Austauschzahlen für die Enthalpie, für die Temperatur und für die Feuchte. Die Austauschzahl für die Enthalpieübertragung entspricht dem Quotienten aus der Differenz aus der Enthalpie der Zuluft nach dem Wärmetauscher und der Enthalpie der Zuluft vor dem Wärmetauscher einerseits und der Differenz der Enthalpie der Fortluft vor dem Wärmetauscher und der Enthalpie der Fortluft nach dem Wärmetauscher andererseits. Die Austauschzahl für die Temperaturübertragung, d.h. der Temperatur-Wirkungsgrad, ist definiert als Quotient aus der Differenz der Temperatur der Zuluft nach dem Wärmetauscher und der Temperatur der Zuluft vor dem Wärmetauscher einerseits und der Differenz der Temperatur der Fortluft vor dem Wärmetauscher und der Temperatur der Fortluft nach dem Wärmetauscher andererseits. Entsprechend ist die Austauschzahl für die Feuchteübertragung definiert als Quotient aus der Differenz der Feuchtebeladung der Zuluft nach dem Wärmetauscher und der Feuchtebeladung der Zuluft vor dem Wärmetauscher einerseits und der Differenz der Feuchtebeladung der Fortluft vor dem Wärmetauscher und der Feuchtebeladung der Fortluft nach dem Wärmetauscher andererseits.
Der Wärmeaustausch zwischen den Wärmemedien in der Wärmeübertragungseinrichtung ist umso effizienter je näher die Austauschzahl an 1 liegt.
Bei vernachlässigbarem Austausch gehen die Austauschzahlen gegen 0 und bei idealem Austausch gegen 1. Die Größe der Austauschzahlen hängt von der Art des Wärmeübertragers ab sowie auch von der Strömungsführung.
Die Austauschzahlen werden bei der Auslegung von Wärmetauschern zur Optimierung von deren Effizienz und Wärmeübertragungsverhalten einmalig festgelegt. Ein einmal ausgelegter Wärmetauscher wird jedoch im Betrieb dann nicht mehr hinsichtlich seines Wärmeübertragungsverhaltens oder seiner aktuellen Austauschzahl überprüft oder überwacht. Dadurch kann es bei einer Verschlechterung der Effizienz eines Wärmetauschers bei einem Wärmerückgewinnungssystem zu erheblichen Energieverlusten kommen. Eine solche Verschlechterung der Effizienz kann beispielweise durch Verschmutzung oder Verstopfung im Wärmetauscher oder einer Leitung oder einen Bruch oder Riss in einer Glasröhre eines Rohrwärmtauschers oder durch Alterung oder auch Materialverschleiß oder Korrosion erfolgen
Diese Problematik wird aber in der Praxis der industriellen Wärmerückgewinnung entweder überhaupt nicht wahrgenommen oder in Kauf genommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustands einer Wärmeübertragungseinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, den Zustand und/oder das Wärmeübertragungsverhalten eines Wärmeübertragers während des Betriebs durch Messung von ausgewählten Messgrößen der an der Wärmeübertragung beteiligten Wärmemedien und Auswertung der erhaltenen Messwerte oder Messsignale festzustellen und somit dem Benutzer Werte von Kenngrößen für den Zustand, insbesondere das Wärmeübertragungsverhalten, des Wärmeübertragers während des Betriebs oder während des Wärmeübertragungsvorganges zur Verfügung zu stellen.
Beim Stand der Technik kann eine einmal eingestellte oder ausgelegte Wärmeübertragungscharakteristik eines Wärmeübertragers während des Betriebs nicht mehr festgestellt oder überprüft werden und damit kann die tatsächliche Wärmeübertragungscharakteristik von der gewünschten Charakteristik oder der Ist-Zustand des Wärmeübertragers von seinem Soll-Zustand erheblich abweichen, ohne dass dies quantitativ analysiert werden könnte.
Die Erfindung ermöglicht dagegen erstmalig eine quantitative Bewertung oder Analyse des Ist-Zustands oder der Ist-Charakteristik eines Wärmeübertragers während seines Einsatzes oder Betriebs, beispielsweise in der Wärmerückgewinnung.
Der Benutzer kann nun direkt „online" die aktuellen Werte der Kenngrößen auf einer Anzeigeeinheit, beispielsweise seines Prozessleitsystems oder seiner Prozessleitwarte, angezeigt bekommen (Visualisierung). Ferner können die ermittelten Werte oder Verläufe der Kenngrößen oder auch der primären Messwerte und Messignale über vorgegebene, längere Zeiträume gespeichert werden („Historien") und mit diesen gespeicherten Verläufen auch im Nachhinein oder Auswertungen oder Analysen der Wärmeübertragungssysteme vorgenommen werden. Mit diesen Maßnahmen ist eine fortlaufende Überprüfung und Überwachung der Wärmeübertragungs- oder -rückgewinnungsanlage während deren gesamter Betriebsdauer möglich, insbesondere im Rahmen von Prozessleitaufgaben bzw. in einem vorhandenen Prozessleitsystem für eine Gesamtanlage, in der die Wärmeübertragungs- oder Wärmerückgewinnungsanlage als ein Bestandteil integriert ist. Schließlich ist es mit Hilfe der Erfindung auch möglich, das Wärmeübertragungsverhalten eines Wärmeübertragers auch noch im Betriebs (wieder) zu optimieren durch Verändern von Stellgröße(n) derart, dass die Kenngröße(n) wieder in einem gewünschten Bereich liegt bzw. liegen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie Anwendungen der Vorrichtung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 jeweils abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren
1 ein Wärmerückgewinnungssystem in einem Prozessluftsystem in einem schematischen Schaubild,
2 die Berechnung von physikalischen Größen eines Luftstromes gemäß 1 aus dessen Messgrößen Temperatur und relative Feuchte in einem Schaubild,
3 die Berechnung des Temperatur-Wirkungsgrades eines Wärmetauschers des Wärmerückgewinnungssystems gemäß 1 in einem Schaubild,
4 die Berechnung eines kompensierten Volumenstroms oder Massenstroms der Luftströme gemäß 1 in einem Schaubild,
5 die Berechnung des Wärmemengen-Wirkungsgrades eines Wärmetauschers gemäß 1 in einem Schaubild,
6 die Berechnung der übertragenen Wärmeleistung und der übertragenen Wärmemenge eines Wärmetauschers gemäß 1 in einem Schaubild die Berechnung des Wärmemengen-Wirkungsgrades eines Wärmetauschers gemäß 1 in einem Schaubild,
7 die Berechnung der Temperatur von im Wärmetauscher gemäß 1 entstehendem Kondensat in einem Schaubild,
8 die Berechnung des Massenstromes von im Wärmetauscher gemäß 1 entstehendem Kondensat in einem Schaubild,
9 die Erkennung eines Glasröhrenbruchs im Wärmetauscher gemäß 1 durch Auswertung von Feuchtebeladungen in einem Schaubild und
10 die Erkennung eines Glasröhrenbruchs im Wärmetauscher gemäß 1 durch Auswertung von Massenströmen in einem Schaubild
jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 10 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Prozessluftsystem dargestellt, das einem Prozessbereich 2 über einen Zulufteinlass 3 Zuluft ZL zuführt und von dem Prozessbereich 2 über einen Abluftauslass 4 Abluft ABL abführt.
Ein Zuluftventilator 5 saugt dazu Außenluft AL aus einem Außenraum, in der Regel Atmosphärenluft oder Hallenluft, an, die an einem Eingang 21 in einen Wärmetauscher 10 strömt und den Wärmetauscher 10 durchströmt. und an einem Ausgang 22 als Zuluft ZL wieder ausströmt zum Zuluftventilator 5. In wenigstens einer Heizeinrichtung 31 wird die Zuluft ZL, nach dem Zuluftventilator 5 und vor dem Zulufteinlass 3 auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt, die für eine Konditionierung oder Versorgung des Prozessbereichs 2 mit Prozessluft gewünscht ist.
Der Prozessbereich 2 kann beispielsweise eine Papier- oder Zellstoffmaschine sein und die Zuluft ZL zum Trocknen der Papier- oder Zellstoffbahnen in der Maschine eingesetzt werden. Dabei werden üblicherweise Lufttemperaturen der Zuluft ZL von 110 °C bis 120 °C eingestellt. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt.
Gleichzeitig zum Zuführen der Zuluft ZL in den Prozessbereich 2 wird von dem Prozessbereich 2 über den Abluftauslass 4 die Abluft ABL mittels eines Fortluftventilators 6 abgesaugt und über einen weiteren Eingang 23 des Wärmetauschers 10 in den Wärmetauscher 10 eingeleitet, durch diesen geführt und an einem weiteren Ausgang 24 des Wärmetauschers 10 als Fortluft FL wieder ausgeleitet zum Fortluftventilator 6 hin.
Die Abluft ABL beinhaltet immer noch eine beträchtliche Restwärme. Bei einer Papiermaschine hat die Abluft ABL typischerweise Temperaturen von zwischen 70 °C und 90 °C.
Die in der Abluft ABL enthaltene Abwärme wird nun wenigstens teilweise in dem Wärmetauscher 10 zurückgewonnen, indem sie zum Vorwärmen oder Erwärmen der Außenluft AL bzw. zum Bereitstellen von vorgewärmter Zuluft ZL, die dann von der Heizeinrichtung 31 auf die endgültige Temperatur gebracht wird, verwendet wird. So kann beispielsweise die Außenluft AL von einer Außentemperatur von typischerweise – 15 °C bis + 30 °C auf eine Vortemperatur von + 50 °C bis + 70 °C gebracht werden, die sie dann als Zuluft ZL beim Austritt aus dem Wärmetauscher 10 aufweist.
Der Wärmetauscher 10 ist beispielsweise als Kreuzstrom-Rohrwärmetauscher ausgebildet, in dessen vertikalen Glasröhren der Abluftstrom ABL senkrecht von unten nach oben geführt wird und außen an den Glasröhren entlang der Außenluftstrom AL horizontal geführt wird. In dieser Ausführung kann Kondensat der Abluft ABL leichter nach unten abfließen. Jedoch sind auch andere Arten und Ausbildungen von Wärmetauschern verwendbar.
Zusätzlich kann zur Steigerung der Energieeffizienz noch weitere Restwärme der aus dem Wärmetauscher 10 austretenden, üblicherweise noch 60 °C bis 65 °C warmen Fortluft FL in einem weiteren Wärmerückgewinner 30, beispielsweise einem Luft/Wasser/Wärmetauscher mit einem Wasserkreislauf 32 mit einer Pumpe, entzogen werden. Diese im Wärmerückgewinner 30 rückgewonnene Wärme der Fortluft FL kann beispielsweise zum Heizen und/oder für eine Klimatisierung der Hallen- oder Gebäudeluft verwendet werden.
Dem Wärmetauscher 10 sind nun vier Sensoreinrichtungen 11 bis 14 zugeordnet. Die Sensoreinrichtung 11 ist vor den Eingang 21 des Wärmetauschers 10 in den Strömungsweg der Außenluft AL geschaltet und misst Messgrößen der Außenluft AL. Die Sensoreinrichtung 12 ist dem Ausgang 22 des Wärmetauschers 10 nachgeschaltet in dem Strömungsweg der Zuluft ZL angeordnet und misst Messgrößen der Zuluft ZL. Die Sensoreinrichtung 13 ist vor den Eingang 23 des Wärmetauschers 10 in den Strömungsweg der Abluft ABL geschaltet und misst Messgrößen der Abluft ABL. Die Sensoreinrichtung 14 schließlich ist hinter dem Ausgang 24 des Wärmetauschers 10 in den Strömungsweg der Fortluft FL geschaltet und misst Messgrößen der Fortluft FL.
Dem Wasserkreislauf 32 des optionalen Wärmerückgewinners 30 ist ebenfalls eine Sensoreinrichtung 16 zugeordnet zur Messung von Messgrößen des Wassers.
Die Sensoreinrichtungen 11 bis 14 und 16 können analoge oder digitale Sensoren aufweisen. Bei analogen Sensoren werden deren Sensor- oder Messsignale vorzugsweise digitalisiert und in Form digitaler Signale weiterverarbeitet. Grundsätzlich ist natürlich auch eine analoge Signalverarbeitung der analogen Messsignale möglich. Bei digitalen Sensoren stellen diese gleich digitale Messsignale oder Messwerte an ihren Ausgängen zur Verfügung.
Die, vorzugsweise digitalen, Ausgänge der Sensoreinrichtungen 11 bis 14 und 16 sind jeweils mit Eingängen einer Auswerteeinrichtung (oder: Auswerteeinheit) 7 verbunden. Die Auswerteeinrichtung 7 kann mit einer oder meh reren Sensoreinrichtungen 11 bis 14 in einer Einheit integriert sein oder auch als eigene bauliche Einheit und/oder autark betrieben werden.
Die Auswerteeinrichtung 7 wertet die von den Sensoreinrichtungen 11 bis 14 erhaltenen Messwerte oder Messsignale aus und ermittelt daraus physikalische Größen, zumindest physikalische Kenngrößen für das aktuelle Wärmeübertragungsverhalten und/oder den Zustand des Wärmetauschers 10. Ebenso wertet die Auswerteeinrichtung 7 die Messwerte oder Messignale der Sensoreinrichtung 16 aus und ermittelt daraus eine oder mehrere Kenngröße(n) des Wärmerückgewinners 30. Zur Auswertung umfasst die Auswerteeinrichtung 7 im Allgemeinen wenigstens einen digitalen Signalprozessor oder Mikroprozessor und zugeordnete Speicher zum Speichern von ermittelten Daten und hinterlegten Steuer- und Rechenprogramme sowie ggf. von Wertetabellen.
Die Auswerteergebnisse, also die ermittelten digitalen, insbesondere binären, Werte der Kenngrößen, überträgt die Auswerteeinrichtung 7 über einen Datenbus oder eine Busschnittstelle an ein übergeordnetes Prozessleitsystem 8. Hier kann Standard-Bustechnologie wie Ethernet (TCP/IP) oder Profibus eingesetzt werden.
Das Prozessleitsystem 8 ist nur für das Wärmerückgewinnungssystem oder für das gesamte Prozessluftsystem oder aber auch für den gesamten Prozess, hier beispielsweise den Papier- oder Zelluloseherstellungsprozess in der Papier- oder Zellulosemaschine, vorgesehen.
Auf einer Anzeigeeinrichtung (oder: Anzeigeeinheit) 9 des Prozessleitsystems 8, im Allgemeinen einem grafischen Bildschirm (Display), beispielsweise einem Computermonitor, werden die von der Auswerteeinrichtung 7 erhaltenen Werte der Kenngrößen des Wärmetauschers 10 und ggf. des Wärmerückgewinners 30 wenigstens zum Teil visualisiert oder grafisch dargestellt, insbesondere in Form von Zahlen hinter zugehörigen Bezeichnern oder physikalischen Symbolen oder auch in Form von Kurven, Diagrammen oder ähnlichen an sich bekannten Anzeigearten.
Der Benutzer erhält somit auf der Anzeigeeinrichtung 9 fortlaufend Informationen über wichtige Kenngrößen des die Wärmerückgewinnung betreffenden Teils seiner Anlage und kann den Zustand des Wärmetauschers 10 und ggf. des Wärmerückgewinners 30 bewerten und überwachen sowie ggf. optimieren oder korrigieren. Für den Anlagenbetreiber oder Benutzer wird das Wärmerückgewinnungssystem transparent und die Anlagenverfügbarkeit erhöht, können Analysen zur Wirtschaftlichkeit des Systems erstellt und Entscheidungen hinsichtlich einer Energieoptimierung unterstützt werden sowie eine bedarfsgerechte Wartung erleichtert werden. In Prozessleitsystemen kann das Know-How über Wärmerückgewinnungssysteme verfügbar gemacht und kann in Gesamtkonzepte integriert werden. Wärmerückgewinnungssysteme selbst werden mit der intelligenten Auswertung aufgewertet
Die Sensoreinrichtungen 11 bis 14 für den Wärmetauscher 10 umfassen vorzugsweise einzelne Sensoren zur Messung der Temperatur t, der relativen Feuchte φ und des Volumenstromes oder des Druckes, insbesondere Differenzdruckes, insbesondere Staudruckes, des zugehörigen Luftstromes. Hier kann bewährte Sensortechnologie der Temperatur-, Feuchte-, Volumenstrom- und Druckmesstechnik eingesetzt werden.
Für die Temperaturmessung können beispielsweise Widerstands-Temperaturfühler eingesetzt werden. Für die direkte Volumenstrommessung können Durchflussmesser, beispielsweise Ultraschall-, Wirbelfrequenz- Induktions- oder Anemometer-Durchflusssensoren, Staudruck- oder Drosselmessgeräte verwendet werden. Für die Druckmessung oder Differenzdruckmessung können piezoelektrische oder mechanische, Membran- oder Federwerk-Drucksensoren zum Einsatz kommen.
Zum Messen der relativen Feuchte werden beispielsweise kapazitive Feuchtesensoren verwendet. Man kann aber auch anstelle der oder zusätzlich zur relativen Feuchte die absolute Feuchte oder Feuchtebeladung x messen, beispielsweise direkt mittels eines LiCl-Feuchtegebers, dessen Umwandlungstemperatur von der absoluten Feuchte abhängt, oder auch indirekt mittels eines Taupunkttemperatursensors, beispielsweise eines Taupunktspiegels.
Der Wassergehalt der Luft umfasst im noch nicht gesättigten Zustand im Wesentlichen Wasserdampf (oder: Feuchte, Anteil des Wassers in gasförmigem Zustand) und im übersättigten Zustand zusätzlich auch mitgeführte oder schwebende Wassertröpfchen (oder: Wasser in flüssiger Form). Bei Sättigung oder dem zugehörigen Sättigungsdruck herrscht bei einer konstanten Temperatur Gleichgewicht zwischen einer Flüssigkeit und ihrem Dampf in einem vorgegebenen beliebigen Volumen.
Die absolute Feuchte oder der absolute Wasserdampfgehalt oder die Feuchtebeladung x entspricht dem Quotienten aus der in der Luft enthaltenen Masse des Wasserdampfes (Dampfmasse), gemessen beispielsweise in Gramm (g), und der Masse der trockenen Luft (Trockenluftmasse), üblicherweise angegeben in kg, wobei beide Massen in demselben Gasvolumen, beispielsweise einen Kubikmeter (1 m³), bei derselben Temperatur und bei demselben Druck bestimmt werden. Der absolute Dampfgehalt oder die Feuchtebeladung X ist also eine dimensionslose Größe.
Der relative Wasserdampfgehalt oder die relative Feuchte φ wird bezogen auf den Sättigungszustand und ist definiert als Quotient aus der Partialdichte oder Konzentration des Wasserdampfes bei der vorgegebenen Temperatur, beispielsweise gemessen in g/m³, und der Sättigungspartialdichte des Wasserdampfes, die sich bei Erreichen des Sättigungspartialdruckes des Wassers, bei gleicher Temperatur einstellt oder einstellen würde und ebenfalls gemessen wird in g/m³. Die relative Feuchte entspricht auch dem Quotienten aus dem aktuellen Dampfpartialdruck und dem Sättigungsdampfpartialdruck. Die relative Feuchte ist dimensionslos und wird üblicherweise in Prozent (%) angegeben, wobei im untersättigten Zustand die relative Feuchte unter 100 % liegt und im gesättigten Zustand 100 % beträgt. Mit höherer Temperatur nimmt die relative Feuchte bei gleichbleibender absoluter Feuchte ab.
Aus den von den Sensoreinrichtungen 11 bis 14 gemessenen physikalischen Messgrössen Temperatur, Feuchte (rel.) und Volumenstrom/Druck können eine Vielzahl von weiteren, von diesen Messgrößen abhängigen physikalischen Größen des Wärmerückgewinnungssystems mit dem Wärmetauscher 10 von der Auswerteeinrichtung 7 numerisch errechnet werden, beispielsweise mit hinterlegten analytischen Funktionen, Gleichungen, Formeln oder mit Fitfunktionen oder Interpolation, oder aufgrund vorgegebener Wertetabellen oder Kennlinien oder Diagrammen zugeordnet werden.
2 zeigt in einem Schaubild, wie aus den Messgrößen Temperatur t und relative Feuchte φ jedes einzelnen Luftstromes mit zugehörigem Wassergehalt aufgrund von sich an dem Mollier-Diagramm (oder: hx-Diagramm) orientierender oder darin dargestellter Beziehungen andere physikalische Größen wie

• die Feuchtebeladung ( = absoluter Wassergehalt) x,
• die Dichte ρ,
• die Enthalpie (Energieinhalt) h und
• die Taupunkttemperatur t_t,

Im Mollier-Diagramm ist die Enthalpie h des feuchten Gases, üblicherweise feuchte Luft, über dessen Feuchtebeladung x aufgetragen (deswegen: hx-Diagramm), wobei auf zwei orthogonalen Achsen des Diagramms auf der Abszisse die Feuchtebeladung x und auf der Ordinate auch die Temperatur t abgelesen werden kann. Es sind Isothermen ausgehend von den entsprechenden Temperaturwerten auf der Ordinate als Geraden mit mit der Temperatur zunehmender Steigung eingezeichnet. Ferner enthält das Mollier-Diagramm Isenthalpen, die nach rechts unten verlaufende parallele Geraden mit der Steigung der negativen Verdampfungsenthalpie sind, sowie außerdem konvex gekrümmte Parameterkurven gleicher relativer Feuchte φ, wobei die Sättigungskurve für φ = 100 % am Weitesten unten liegt und oberhalb dieser Sättigungskurve die Kurven für φ < 100 %, also das Gebiet der Untersättigung und unterhalb das Gebiet der Übersättigung oder Nebelgebiet liegen.
Die im Mollier-Diagramm grafisch dargestellten Beziehungen werden im Folgenden in Form der entsprechenden Gleichungen oder Formeln angegeben.
Vorgegebene oder vorgebbare Konstanten oder konstante Systemgrößen:
Systemdruck: p_sys = const.
Wärmekapazität Luft: c_pl = const.
Verdampfungswärme Wasser; r = const.
Wärmekapazität Wasserdampf: c_pd = const.
Sättigungsdruck Wasserdampf: p_s(t) wird aus Temperatur t ermittelt gemäß hinterlegter Tabelle (mit Interpolation)
Mit den vier Temperaturwerten t_AL der Sensoreinrichtung 11, t_ZL der Sensoreinrichtung 12, t_ABL der Sensoreinrichtung 13 und t_FL der Sensoreinrichtung 14 wird gemäß 3 nun von der Auswerteeinrichtung 7 als erste Kenngröße für die Wärmeübertragung im Wärmetauscher 10 der aktuelle Temperatur-Wirkungsgrad (oder: thermische Wirkungsgrad, Temperatur-Austauschzahl) η_th des Wärmetauschers 10 als Quotient aus der Differenz t_ZL – t_AL und der Differenz t_ABL – t_FL ermittelt und zum Prozessleitsystem 8 zur Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung 9 übertragen.
4 zeigt, wie zunächst aus dem von einer der Sensoreinrichtungen 11 bis 14 oder 16 gemessenen Differenzdruck im entsprechenden strömenden Wärmemedium ein unkompensierter Volumenstrom des Mediums mit den vorgegebenen Parametern der Strömungsquerschnittfläche A und der Proportionalitätskonstante k der Sensoreinrichtung (des Messorgans) berechnet wird und dann mit der gemäß 3 ermittelten Dichte ρ des Mediums dieser Volumenstrom dichtekompensiert wird und auch ein entsprechend dichtekompensierter Massenstrom bestimmt wird.
Die kompensierten Volumenströme oder Massenströme der Medien, z.B. AL, ZL, ABL, FL, gemäß 1 werden nun vorteilhaft von der Auswerteeinrichtung 7 zur Berechnung weiterer auf der Anzeigeeinrichtung 9 darzustellender Kenngrößen des Wärmetauschers 10 verwendet und können auch selbst auf der Anzeigeeinrichtung 9 dargestellt werden.
So wird gemäß 5 der aktuelle Wärmemengen-Wirkungsgrad η_Q des Wärmetauschers 10 berechnet aus den vier gemäß 3 ermittelten Enthalpien h_AL der Außenluft AL, h_ZL der Zuluft ZL, h_ABL der Abluft ABL und h_FL der Fortluft FL gemäß 1 und den gemäß 4 ermittelten Massenströmen m_ZL der Zuluft ZL und m_FL der Fortluft FL.
6 zeigt die Berechnung der von der Abluft ABL auf die Außenluft AL übertragenen Wärmeleistung Q und der durch numerische Summation oder Integration über die Wärmeleistung Q über der Zeit erhaltenen übertragenen Wärmeenergie Q des Wärmetauschers 10.
Durch die Abkühlung der Abluft ABL im Wärmetauscher 10 kann Kondensat entstehen. Gemäß vorgegebenen für den jeweiligen Wärmetauschprozess spezifischen Beziehungen kann nun die Kondensattemperatur von im Wärmetauscher gemäß 1 entstehendem Kondensat gemäß 7 aus den Messwerten für die Temperatur und die relative Feuchte und mit Hilfe des hx-Diagramms bestimmt werden. Dazu wird vorzugsweise einfach die Tautemperatur t_t als Kondensattemperatur herangezogen.
8 zeigt die Berechnung des Massenstromes von im Wärmetauscher gemäß 1 entstehendem Kondensat oder der abzuführenden Kondensatmenge als Differenz aus dem Massenstrom der Abluft ABL am Eingang 23 des Wärmetauschers 10 und dem Massenstrom der Fortluft FL am Ausgang 24 des Wärmetauchers 10.
9 und 10 zeigen nun Ausführungsformen, bei der ein Glasröhrenbruch in einem Glasröhren-Wärmetauscher 10 von der Auswerteeinrichtung 7 erkannt und auf der Anzeigeinrichtung 9 angezeigt werden kann. Dabei wird ausgenutzt, dass ein Glasröhrenbruch zu einem Austritt von Abluft ABL oder darin enthaltenem Wasserdampf führt, der messtechnisch erfasst werden kann.
Bei einem auf der Druckseite des Abluftventilators angeordneten Wärmetauscher 10 weiden vorzugsweise gemäß 9 die ermittelten absoluten Feuchtebeladungen x_AL der Außenluft AL und x_ZL der Zuluft FL verglichen oder mit einer Formel bilanziert, um einen Bruch oder Riss der Glasröhre(n) zu erkennen.
Bei einem saugseitig vom Fortluftventilator 6 angeordneten Wärmetauscher 10 werden vorzugsweise die ermittelten Massenströme von Außenluft AL und Zuluft ZL bilanziert mit einer Formel, wie in 10 dargestellt.
Durch die Überwachung der Glasröhren kann eine unzulässige Auffeuchtung der trockenen Prozesszuluft durch die hochbeladene Abluft bei einem Glasröhrenbruch vermieden.
Alle Messwertberechnungen sind vorzugsweise druck- und temperaturkompensiert.
Mit den in der Auswerteeinrichtung 7 oder dem Prozessleitsystem 8 langfristig aufgezeichneten Daten kann das Wärmerückgewinnungssystem zusätzlich hinsichtlich seiner Effizienz bewertet, ggf. optimiert bzw. erneuert werden.
Optional kann auch eine Verschmutzung und/oder Verstopfung am oder im Wärmetauscher 10 auf beiden Übertragungsseiten anhand von Systemveränderungen überwacht werden. dazu wird wenigstens ein zusätzlicher Differenzdrucksensor zum Messen einer Druckdifferenz zwischen dem Eingang 21 und dem Ausgang 22 oder vorzugsweise zwischen dem Eingang 23 und dem Ausgang 24 des Wärmetauschers 10 vorgesehen, vorzugsweise in den Sensoreinrichtungen 11 und 12 bzw. 13 und 14. Somit wird die Verfügbarkeit und Wartungsplanung verbessert.
In einer Optimierungsfunktion für die Luft-Luft-Wärmerückgewinnung im Wärmetauscher 10 als zusätzlicher Option kann mit Hilfe der berechneten Daten eine Optimierung der Wärmestromkapazitäten von der Auswerteeinrichtung 7 durchgeführt werden. Somit ist in jedem Betriebspunkt eine optimale Energieausnutzung gewährleistet.
In einer optionalen Optimierungsfunktion für die Luft-Wasser-Wärmerückgewinnung im Wärmetauscher 30 kann mit Hilfe der berechneten Daten und unter zusätzlichem Einsatz von Volumenstrommesstechnik im Wasserkreislauf 32 (z.B. Ultraschallmessgerät) eine Optimierung der Wärmestromkapazitäten von der Auswerteeinrichtung 7 durchgeführt werden. Somit ist in jedem Betriebspunkt eine optimale Energieausnutzung gewährleistet.
Insbesondere kann der Wirkungsgrad oder die Wärmeübertragung dadurch optimiert werden, dass die Wärmestromkapazität des einen Wärmemediums, also AL bzw. ZL im Wärmetauscher 10 oder Wasser im Wasserkreislauf 32 des Wärmetauschers 30, einerseits und die Wärmestromkapazität des andern Wärmemediums, also ABL bzw. FL, andererseits gleich zueinander eingestellt werden. Die Wärmestromkapazität entspricht dem Produkt aus Wärmekapazität und Massenstrom des Wärmeträgermediums. Als Stellgröße für die Optimierung dient deshalb der Massenstrom wenigstens eines Mediums, z.B. AL oder das Wasser, während der Massenstrom des anderen Medium, z.B. ABL, durch den Prozess geführt sein kann.
Die numerische Berechnung muss natürlich in allen Ausführungsformen nicht der schrittweisen Folge der physikalischen Formeln folgen, sondern kann zur Reduzierung von Rundungsfehlern auch gleich nach den Eingangsgrößen, beispielsweise der Temperatur t oder der relativen Feuchte φ aufgelöste Gleichungen verwenden.

2: Prozessbereich
3: Lufteinlass
4: Luftauslass
5: Zuluftventilator
6: Fortluftventilator
7: Auswerteeinrichtung
8: Prozessleitsystem
9: Anzeigeeinrichtung
10: Wärmetauscher
11 bis 14: Sensoreinrichtung
16: Sensoreinrichtung
21: Eingang
22: Ausgang
23: Eingang
24: Ausgang
30: Wärmetauscher
32: Wasserkreislauf
AL: Außenluft
ZL: Zuluft
ABL: Abluft
FL: Fortluft

Claims

Vorrichtung zum Ermitteln eines Zustandes einer Wärmeübertragungseinrichtung, durch die wenigstens zwei Wärmemedien strömen und in der in einem Wärmeübertragungsvorgang eine Wärmeübertragung zwischen den wenigstens zwei Wärmemedien stattfindet, umfassend a) wenigstens eine Messeinrichtung zum Messen wenigstens einer physikalische Messgröße wenigstens eines der Wärmemedien während des Wärmeübertragungsvorganges, b) wenigstens eine Auswerteeinrichtung, die mit jeder Messeinrichtung verbunden ist und aus deren Messwerten oder Messsignalen der Messgröße(n) wenigstens einen zugehörigen Wert wenigstens einer von der oder den Messgröße(n) abhängigen und den Zustand der Wärmeübertragungseinrichtung charakterisierenden oder beschreibenden physikalischen Zustandsgröße ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messeinrichtung eine Temperatur wenigstens eines der Wärmemedien misst oder messen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Messeinrichtung wenigstens eines der Wärmemedien einen Volumenstrom des Wärmemediums oder eine mit dem Volumenstrom des Wärmemediums in eindeutiger Beziehung stehende physikalische Größe, beispielsweise einen Differenzdruck oder Druck in dem Wärmemedium, misst oder messen kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens eines der Wärmemedien gasförmig ist, insbesondere im Wesentlichen aus Luft und Wasser besteht und/oder Luft aus der Erdatmosphäre ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Messeinrichtung die relative Feuchte oder die absolute Feuchte oder eine mit der relativen Feuchte oder der absoluten Feuchte in eindeutigem Zusammenhang stehende physikalische Größe, insbesondere die Taupunkttemperatur, des oder jedes gasförmigen Wärmemediums misst oder messen kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens eines der Wärmemedien flüssig ist, insbesondere wenigstens überwiegend aus Wasser besteht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Messeinrichtung wenigstens eine Messgröße wenigstens eines der Wärmemedien sowohl vor Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung als auch nach dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung misst.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung als den Zustand der Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere den Wärmeübertragungsvorgang in der Wärmeübertragungseinrichtung, charakterisierende oder beschreibende Zustandsgröße einen Temperatur-Wirkungsgrad ermittelt, der vorzugsweise dem Quotienten aus der Differenz des gemessenen Temperaturwertes des Wärmemediums, auf das die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme überträgt, vor dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung und des gemessenen Temperaturwertes dieses Wärmemediums nach Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung einerseits und der Differenz des Temperaturwertes des Wärmemediums, von dem die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme abzieht, vor dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung und des Temperaturwertes dieses Wärmemediums nach Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung andererseits entspricht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung als den Zustand der Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere den Wärmeübertragungsvorgang in der Wärmeübertragungseinrichtung, charakterisierende oder beschreibende Zustandsgröße einen Wärmemengen-Wirkungsgrad ermittelt, der vorzugsweise dem Quotient aus der mit dem, vorzugsweise dich tekompensierten, Massenstrom des Wärmemediums, auf das die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme überträgt, nach dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung multiplizierten Differenz der Enthalpie des Wärmemediums, auf das die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme überträgt, vor dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung und der Enthalpie dieses Wärmemediums nach Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung einerseits und der mit dem, vorzugsweise dichtekompensierten, Massenstrom des Wärmemediums, von dem die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme abzieht, nach dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung multiplizierten Differenz der Enthalpie des Wärmemediums, von dem die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme abzieht, nach dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung und der Enthalpie dieses Wärmemediums vor Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung andererseits entspricht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung als den Zustand der Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere den Wärmeübertragungsvorgang in der Wärmeübertragungseinrichtung, charakterisierende oder beschreibende Zustandsgröße die übertragene Wärmeleistung ermittelt, die vorzugsweise dem Produkt aus dem dichtekompensierten Massenstrom des Wärmemediums, auf das die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme überträgt, einerseits und der Differenz der Enthalpie dieses Wärmemediums vor Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung und der Enthalpie dieses Wärmemediums nach Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung andererseits entspricht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung als den Zustand der Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere den Wärmeübertragungsvorgang in der Wärmeübertragungseinrichtung, charakterisierende oder beschreibende Zustandsgröße die übertragene Wärmearbeit, vorzugsweise durch Integration oder Summation der Wärmeleistung über die Zeit, ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung aus den Messwerten der Temperatur und der relativen oder absoluten Feuchte eines oder jedes gasförmigen Wärmemediums die Enthalpie des Wärmemediums ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung aus den Messwerten der Temperatur und der relativen Feuchte eines oder jedes gasförmigen Wärmemediums die absolute Feuchte des Wärmemediums ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung aus den Messwerten der Temperatur und der absoluten oder relativen Feuchte eines oder jedes gasförmigen Wärmemediums die Dichte des Wärmemediums ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung aus den Messwerten der Temperatur und der absoluten oder relativen Feuchte eines oder jedes gasförmigen Wärmemediums die Taupunkttemperatur des Wärmemediums ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung aus den Messwerten der Temperatur und der absoluten oder relativen Feuchte einerseits und des Volumenstromes oder der mit dem Volumenstrom des Wärmemediums in eindeutiger Beziehung stehenden physikalischen Größe, insbesondere dem Differenzdruck oder Druck, andererseits einen dichtekompensierten Volumenstrom oder Massenstrom eines oder jedes gasförmigen Wärmemediums ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Auswerteeinrichtung den dichtekompensierten Volumenstrom ermittelt oder der dichtekompensierte Volumenstrom dem Quotienten aus dem gemessenen Volumenstrom oder dem aus der entsprechenden gemessenen physikalischen Größe, insbesondere dem Differenzdruck oder Druck, ermittelten Vo lumenstrom einerseits und der Quadratwurzel aus der Dichte, insbesondere der ermittelten Dichte, proportional ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Auswerteeinrichtung den dichtekompensierten Massenstrom ermittelt oder der dichtekompensierte Massenstrom dem Produkt aus dem gemessenen Volumenstrom oder dem aus der entsprechenden gemessenen physikalischen Größe, insbesondere dem Differenzdruck oder Druck, ermittelten Volumenstrom einerseits und der Quadratwurzel aus der Dichte, insbesondere der ermittelten Dichte, proportional ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung eine Leckage, insbesondere ein Bruch oder Riss, in der Wärmeübertragungseinrichtung erkennt, insbesondere durch Auswertung der absoluten Feuchte und/oder des, vorzugsweise dichtekompensierten, Massenstromes wenigstens eines der Wärmemedien vor und nach Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung die Menge, insbesondere den, vorzugsweise dichtekompensierten, Massenstrom, von in der Wärmeübertragungseinrichtung entstehendem Kondensat wenigstens eines Wärmemediums, insbesondere des Wärmemediums, von dem die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme abzieht, aus den, insbesondere dichtekompensierten, Massenströmen dieses Wärmemediums vor und nach Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung die Temperatur von in der Wärmeübertragungseinrichtung entstehendem Kondensat wenigstens eines Wärmemediums, insbesondere des Wärmemediums, auf das die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme überträgt, durch Auswertung der Temperatur und relativen Feuchte dieses Wärmemediums ermittelt oder die Messeinrichtung die Temperatur von in der Wärmeübertra gungseinrichtung entstehendem Kondensat wenigstens eines Wärmemediums, insbesondere des Wärmemediums, auf das die Wärmeübertragungseinrichtung die Wärme überträgt, durch Auswertung der Temperatur und relativen Feuchte dieses Wärmemediums direkt misst.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anzeigeeinheit, insbesondere eines Prozessleitsystems oder einer Leitwarte oder Überwachungs- und/oder Kontrollwarte, die Messwerte wenigstens einer Messgröße und/oder die ermittelten Werte wenigstens einer den Zustand der Wärmeübertragungseinrichtung charakterisierenden oder beschreibenden Zustandsgröße und/oder die ermittelten Werte wenigstens einer aufgrund der Messwerte oder Messsignale ermittelten physikalischen Größe während des Wärmeübertragungsvorganges anzeigt oder darstellt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Messeinheit die Messgröße(n) in einer Vielzahl von Messvorgängen während eines Wärmeübertragungsvorganges misst und bei der die Auswerteeinheit vorzugsweise die Messwerte oder Messsignale aus mehreren Messvorgängen speichert und zum Bewerten des Zustandes der Wärmeübertragungseinrichtung zur Verfügung stellt oder auswertet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung eine Verschmutzung oder Verstopfung in der Wärmeübertragungseinrichtung durch Messung eines Differenzdruckes wenigstens eines der Wärmemedien an der Wärmeübertragungseinrichtung erkennt oder ermittelt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die jeweils dem Produkt aus der Wärmekapazität und dem ermittelten, vorzugsweise dichtekompensierten, Massenstrom entsprechenden Wärmestromkapazitäten der beiden Wärmemedien im Wesentlichen gleich zueinander eingestellt sind durch Stellen wenigstens eines der Massenströme.
Vorrichtung zum Konditionieren eines Prozessbereiches, a) die dem Prozessbereich wenigstens ein fluides Zuführmedium zuführt und b) die wenigstens ein fluides Abführmedium aus dem Prozessbereich abführt, c) wobei das Zuführmedium und das Abführmedium durch wenigstens eine Wärmeübertragungseinrichtung geführt sind und die Wärmeübertragungseinrichtung Wärme von dem Abführmedium in das Zuführmedium oder von dem Zuführmedium in das Abführmedium überträgt, d) die eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zum Ermitteln des Zustandes der Wärmeübertragungseinrichtung verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der das Zuführmedium und/oder das Abführmedium gasförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der das Zuführmedium und/oder das Abführmedium Wasser oder Feuchtigkeit enthalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, bei der die Messeinrichtung a) eine einem Eingang der Wärmeübertragungseinrichtung für ein erstes der Wärmemedien zugeordnete erste Sensoreinrichtung zum Messen wenigstens einer Messgröße des ersten Wärmemediums vor Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung, b) eine einem Ausgang der Wärmeübertragungseinrichtung für das erste Wärmemedium zugeordnete zweite Sensoreinrichtung zum Messen wenigstens einer Messgröße des ersten Wärmemediums nach Durchströmen der, c) eine einem weiteren Eingang der Wärmeübertragungseinrichtung für ein zweites der Wärmemedien zugeordnete dritte Sensoreinrichtung zum Messen wenigstens einer Messgröße des zweiten Wärmemediums vor Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung und d) eine einem Ausgang der Wärmeübertragungseinrichtung für das zweite Wärmemedium zugeordnete vierte Sensoreinrichtung zum Messen wenigstens einer Messgröße des zweiten Wärmemediums nach Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, bei der wenigstens zwei Wärmeübertragungseinrichtungen hintereinander in den Strömungsweg eines der Wärmemedien geschaltet sind und jede Wärmeübertragungseinrichtung diesem Wärmemedium Wärme entzieht und auf ein anderes Wärmemedium überträgt.