Impuls- und Energietransport in solarthermischen Systemen - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 375

Tab. 5.15 Typische Dimensionierung der Solarkreisverrohrung, in denen die Abmaße der Rohre
in Abhängigkeit vom Volumenstrom so gewählt wurde, dass sich eine vergleichbare Strömungsge-
schwindigkeit des Fluids u 0 von etwa u 0 = 0.35 m/s ergibt (Remmers 2001 )
A kol (m 2 ) d i (m) High-Flow

30 l/(m 2 h)

d i (m) Low-Flow
15 l/(m 2 h)

d i (m) High-Flow
15 l/(m 2 h)

20 0.025 0.016 0.016

30 0.032 0.020 0.020

50 0.039 0.025 0.025

80 0.050 0.032 0.032

130 0.072 0.039 0.032

160 0.072 0.050 0.039

200 0.085 0.050 0.050

250 0.085 0.072 0.050

300 0.103 0.072 0.072

400 0.103 0.085 0.072

u 0 (m/s) 0.33 0.37 0.35

A kol /A i 3.95 · 10 4 8.94 · 10 4 1.09 · 10 5

Wasserdampfströmungen ist, dass die notwendigen Stoffwerte für Wasser im Gegensatz zu
Wasser-Propylenglykol-Mischungen sehr genau bekannt sind.
Die Beschreibung der Kondensation innerhalb des Rohrs erfordert die Kenntnis des Strö-
mungszustands. Da Strömungs- und Temperaturfelder schon bei geringer Komplexität der
Fragestellung analytisch kaum mehr zugänglich sind, werden zumeist mittels der Ähnlich-
keitstheorie auch hier dimensionslose Kennzahlen ermittelt. Eine anschauliche Einführung
der in diesem Abschnitt verwendeten Kennzahlen findet sich in (Baehr und Stephan 2008 ).

5.3.11.1 Strömungsgeschwindigkeiten des Dampfes bei Stagnation
Zunächst muss die Geschwindigkeit der Dampfströmung im Stagnationsfall ermittelt
werden. Die direkte experimentelle Messung erfordert einen erheblichen messtechni-
schen Aufwand. Allerdings kann bei bekannter Dampfproduktionsleistung die Eintritts-
geschwindigkeit des Dampfes vom Kollektor in die Rohrleitungen mit Hilfe der Gl. (5.205)
abgeschätzt werden.

= P

g A kollektor
h V A i

∗

P g
h V A i

u g , ein = . (5.205)

Darin ist der Strömungsquerschnitt A i durch den Rohrinnendurchmesser d i gegeben. So-
wohl die Dampfproduktionsleistung P g als auch d i hängen von der Kollektoraperturfläche
A koll ab. Die Tab. 5.15 zeigt typische erforderliche Rohrgrößen bei unterschiedlichen Kol-
lektorflächen A koll und Anlagentypen (Low-Flow oder High-Flow Anlagen, vergl. Kap. 6.4
Aufbau solarthermischer Niedertemperaturanlagen). Legt man beispielsweise die Werte
einer Low-flow-Anlage 15 l/(m 2 · h) zu Grunde, ergeben sich am Eintritt in die Rohrleitung
die in der Tab. 5.16 angegebenen Dampfströmungsgeschwindigkeiten u g, ein und Dampf-