k-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient)
Auch bekannt als: Wärmedurchgangskoeffizient · U-Wert · Overall Heat Transfer Coefficient · Gesamtwärmedurchgangskoeffizient
Maß für die Wärmeübertragung durch eine Wand. Je höher der k-Wert (W/m²K), desto besser die Wärmeübertragung im Wärmetauscher.
📖 Definition
Der k-Wert (auch U-Wert) ist der Wärmedurchgangskoeffizient und beschreibt die Wärmemenge, die pro Zeiteinheit, Flächeneinheit und Temperaturdifferenz durch eine Wand übertragen wird. Er ist der Kehrwert des Gesamtwärmewiderstands und setzt sich aus Wärmeübergangskoeffizienten (α) beider Seiten und der Wärmeleitung durch die Wand zusammen: 1/k = 1/α₁ + s/λ + 1/α₂.
⚙️ Technische Details
Parameter
| Parameter | Einheit | Typischer Bereich | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| k-Wert | W/(m²·K) | 500–7000 (Platten-WT), 100–1500 (Rohrbündel) | Wärmedurchgangskoeffizient |
| α (alpha) | W/(m²·K) | - | Wärmeübergangskoeffizient (Konvektion) |
| λ (lambda) | W/(m·K) | - | Wärmeleitfähigkeit des Wandmaterials |
| s | m | - | Wandstärke |
Formeln
1/k = 1/α₁ + s/λ + 1/α₂ + Rf₁ + Rf₂Mit Fouling-Faktoren Rf
Q = k · A · ΔTmQ in Watt, A in m², ΔTm = mittlere Temperaturdifferenz
Hinweise
- Plattenwärmetauscher erreichen höhere k-Werte als Rohrbündel
- Fouling reduziert den effektiven k-Wert
- k-Wert ist temperatur- und medienabhängig
Relevante Normen
🔄 ETO-Prozesseinordnung
Der k-Wert ist die zentrale Größe bei der Wärmetauscher-Auslegung. Er bestimmt die erforderliche Wärmeübertragungsfläche und damit Baugröße und Kosten des Wärmetauschers.
⚠️ Typische Fehler
- •Verwechslung von k-Wert (Durchgang) und α-Wert (Übergang)
- •Vernachlässigung des Fouling-Faktors bei der Auslegung
- •Annahme konstanter k-Werte über die gesamte Tauscherlänge
- •Übertragung von k-Werten zwischen unterschiedlichen Geometrien
💡 Entscheidungshilfe
- →Wenn hoher k-Wert erforderlich → Plattenwärmetauscher bevorzugen
- →Wenn verschmutzende Medien → k-Wert mit Fouling-Reserve auslegen
- →Wenn k-Wert < 300 W/m²K → Rohrbündel oft wirtschaftlicher
🔗 ZILEX-Bezug
ZILEX berechnet den k-Wert automatisch basierend auf Medien, Strömungsbedingungen und Geometrie. Der berechnete k-Wert wird im Datenblatt ausgewiesen und für die Flächenberechnung verwendet.
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