Experimentieranlage zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten von Rohrbündelwärmeübertragern

Einleitung

Die Experimentieranlage zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten von Rohrbündelwärmeübertragern für verfahrenstechnische Einheiten ist ein in sich geschlossenes System im Labormaßstab, das entwickelt wurde, um die grundlegenden Prinzipien der industriellen Wärmeübertragung zu demonstrieren. Dieses speziell für Ingenieurabteilungen im Hochschulbereich entwickelte Gerät ermöglicht es den Studierenden, die thermische Leistung einer Standard-Rohrbündelkonfiguration unter verschiedenen Prozessbedingungen, wie z. B. Gleichstrom- und Gegenstromströmungen, zu untersuchen.

Um sicherzustellen, dass die Ausrüstung mit Ihrem spezifischen Laborplatz und Ihren Lehrplananforderungen übereinstimmt, bietet LABPARK umfassende Anpassungsoptionen. Sowohl das Hardware-Layout (einschließlich Sensorwahl und Rohrleitungskonfigurationen) als auch die Software-Steuerungsschnittstellen können modifiziert werden, um die einzigartigen Bildungsziele Ihrer Abteilung zu erfüllen.

Wichtige Bildungsfunktionen und Vorteile

• Visualisierung von Industrieprozessen: Ausgestattet mit einer industriellen Touchscreen-Workstation setzt die Experimentieranlage die Studierenden professionellen Mensch-Maschinen-Schnittstellen (HMI) und Datenerfassungssoftware aus und schließt die Lücke zwischen theoretischem Wissen und industrieller Prozesssteuerung.
• Umfassende Wärmeübertragungsanalyse: Das System ermöglicht die Echtzeitberechnung des gesamten Wärmeübergangskoeffizienten ($U$) und der logarithmischen mittleren Temperaturdifferenz (LMTD), sodass die Studierenden analysieren können, wie sich Änderungen der Durchflussrate der heißen und kalten Fluide auf die thermische Effizienz auswirken.
• Vergleich von Strömungsregimen: Mithilfe manueller oder automatisierter Ventilkonfigurationen können die Studierenden schnell zwischen Gleichstrom- (Parallel-) und Gegenstrompfaden wechseln, um Temperaturprofile und Wärmeübertragungsraten zu beobachten und zu vergleichen.
• Digitale Pre-Lab-Unterstützung: Ein QR-Code ist physisch in den Rahmen der Experimentieranlage integriert. Studierende können ihn mit mobilen Geräten scannen, um Demonstrationsanimationen und Lehrmaterialien anzuzeigen und so die Vorbereitung auf das Labor zu optimieren.
• Integriertes Bewertungssystem: Die begleitende Software verfügt über eine administrative Plattform, auf der Dozenten Fragenkataloge erstellen, Prüfungen generieren, Gewichtungen für Noten zuweisen und automatisch Leistungsstatistiken der Studierenden zusammenstellen können.

Technische Spezifikationen und experimentelle Module

Lehrplanabbildung und akademische Integration

Diese Experimentieranlage dient als physisches Gegenstück zu Standard-Ingenieur-Studiengängen. Sie wandelt abstrakte mathematische Formulierungen in greifbare, messbare physikalische Parameter um.

Die an dieser Anlage durchgeführten Experimente entsprechen direkt wichtigen Bildungszielen in Bereichen wie Chemieingenieurwesen, Umweltingenieurwesen und Lebensmitteltechnik. Dozenten können diese Hardware nahtlos mit gängigen Nachschlagewerken integrieren:

• Verfahrenstechnische Einheiten der Chemieingenieurwesen: Die Experimentieranlage bietet eine praktische Validierung von Konzepten im Zusammenhang mit Wärmeübertragung in strömenden Fluiden, Gleichungen für die Auslegung von Rohrbündelwärmeübertragern, Korrekturfaktoren für Mehrfachdurchgangswärmeübertrager und die Berechnung von Fouling-Faktoren.
• Transportprozesse und verfahrenstechnische Einheiten: Studierende können die konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten in Rohren und Mänteln physisch messen und die in klassischen Transportphänomenen diskutierten empirischen Korrelationen (wie die Dittus-Boelter-Gleichung) analysieren.
• Konstruktion im Chemieingenieurwesen: Das Gerät dient als praktische Referenz für Entwurfsübungen von Prozessen und ermöglicht es den Studierenden, ihre theoretischen Entwürfe von Wärmeübertragern mit den physikalischen Einschränkungen und Leistungskennzahlen eines realen Pilotmaßstabsystems zu vergleichen.

Maßgeschneiderte Anpassungsdienste

Bei LABPARK erkennen wir an, dass jedes Universitätslabor unter unterschiedlichen räumlichen und akademischen Richtlinien arbeitet. Um diesen Bedürfnissen gerecht zu werden, bieten wir maßgeschneiderte Design-Services für diese Experimentieranlage an. Unser Ingenieurteam kann die Hardware – einschließlich alternativer Materialien, zusätzlicher Sensortypen oder spezifischer physischer Abmessungen – sowie die Softwarearchitektur, einschließlich benutzerdefinierter Datenexportformate und spezifischer Benutzerzugriffsebenen, anpassen, um sicherzustellen, dass das Gerät in Ihre bestehende Laborinfrastruktur passt.

Über LABPARK

LABPARK widmet sich seit über 20 Jahren der Unterstützung von Hochschulen durch die Entwicklung und Herstellung fortschrittlicher experimenteller Ausrüstung. Unser Fokus erstreckt sich auf sechs Schlüsselbereiche des Ingenieurwesens: Chemie, Chemieingenieurwesen, Biologie, Lebensmittel, Pharmazie und Umwelt.

Mit einer Produktions- und Forschungsbasis von 49.000 Quadratmetern hält unser Ingenieurteam 209 technische Patente. Bis heute hat LABPARK mit mehr als 289 Universitäten weltweit zusammengearbeitet und robuste, lehrplankonforme Experimentieranlagen geliefert, die die nächste Generation von Ingenieuren auf die industrielle Praxis vorbereiten.

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