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hobbybrennen.ch

Kühlerdimensionierung
Hilft bei der Planung und Herstellung von Liebig- und Shotgunkühlern





Der Rechner zeichnet den Querschnitt eines Kühlers nach den Vorgaben der Anzahl der Innenrohre und den Durchmessern und Wandstärken der Rohre und berechnet dazu geometrische Daten.
Möglich sind neben normalen Liebigkühlern auch Rohrbündelkühler mit drei, vier oder sieben Innenrohren. Andere Anzahlen sind geometrisch vergleichsweise ineffizient, da man mit ihnen einen vergleichsweise großen Durchmesser des Außenrohrs braucht, um viel Kühlfläche unterzubekommen. Zumindest, wenn alle Innenrohre den gleichen Durchmesser haben sollen. Und mehr als sieben Innenrohre sind im Hobbybereich wahrscheinlich nicht nötig.
Die Daten des Kühlers kann man auch als pdf speichern und dann ausdrucken. In dieser pdf werden auch zwei Schablonen in Originalgröße mit abgebildet, nach denen man die Endstücke der Rohrbündelkühler sägen beziehungsweise bohren kann. Der Drucker muss das Blatt dafür original zu 100% drucken. Es dürfen keine zusätzlichen Ränder voreingestellt sein. Zur Kontrolle des Maßstabs ist ein 1cm-Gitter im Hintergrund sichtbar.
Die Innenrohre werden bei allen Bauweisen automatisch so platziert, daß die Engstellen zwischen den Rohren überall gleich sind. Also zwischen den Innenrohren ist derselbe Spalt wie zwischen den Inenrohren und dem Außenrohr. Dadurch ist das Risiko am geringsten, daß sich bei etwas ungenauer Bauweise die Rohre berühren und dadurch die Leistung des Kühlers vermindert wird.
Dieser Rechner ist wahrscheinlich noch nicht fertig.
Irgendwann werden wir hoffentlich auch Längen- und Heizleistungsempfehlungen je nach Einsatzbereich (entweder kombinierter Kondensator und Kühler wie bei einer Potstill, CM oder VM, oder Refluxkondensator oder reiner Kühler wie bei einer LM) des Kühlers berechnen können. Generell entscheidet natürlich hauptsächlich die Kühlfläche über die mögliche Kühlleistung.
Hier aber ein paar Hinweise, welche Faktoren neben der Kühlfläche die Leistung des Kühlers beeinflussen:
  • Der Kühlbereich eines Kühlers ist deutlich effizienter je senkrechter der Kühler steht. Ein senkrechter Kühler kann dadurch mit viel weniger Länge eine Destillatstemperatur knapp über der Kühlwassereingangstemperatur erreichen. Ein nah an der Destille platzierter senkrechter Kühler hat allerdings oft den Nachteil, daß die Destille auf ein Podest gestellt werden muss und daß der Destillatsbehälter in der Nähe der Heizquelle steht.
  • Ein kleiner Innendurchmesser der einzelnen Rohre bedeutet deutlich mehr Kühlleistung pro Fläche, zumindest im Kühlbereich und wenn der Kühler schräggestellt ist. Allerdings sind kleine Innendurchmesser gefährlich, da sie leichter verstopfen. Und die Destille läuft unruhig, wenn der Dampf durch ein dünnes Rohr geleitet wird. Das kann einen zwingen, die Heizleistung zu reduzieren. Reine Kühler, also welche die keinen Dampf kondensieren müssen, zum Beispiel Produktkühler einer LM, können aber aus sehr dünnen Rohren gebaut sein. Refluxkühler aus vielen dünnen Rohren fluten bei weniger Heizleistung als welche aus wenigen dicken Rohren.
  • Eine hohe Kühlwassergeschwindigkeit durch eine möglichst enge Bauweise, also wenig Abstand der Rohre untereinander, bewirkt eine höhere Effizienz im Kondensationsbereich, also eine Kondensierung des Dampfes mit weniger Länge. Das ist am besten mit einem normalen Liebigkühler zu erreichen, am schlechtesten mit einem Rohrbündelkühler mit drei Innenrohren. Der hier berechnete Vergleich der Querschnittsflächen des Produktbereichs und des Wasserbereichs hat den Sinn, dies zu beurteilen. Je höher diese Zahl, desto schneller fließt das Kühlwasser und desto effizienter ist der Kondensator. Das macht im Kühlbereich eines Kühlers und bei einem reinen Kühler, wie er bei einer LM benutzt wird, nichts aus. Nur beim Kondensationsbereich und bei einem Refluxkühler kann das wichtig sein.

Typische metrische Rohrabmessungen in mm
Normalerweise ist hier der angegebene Durchmesser der Außendurchmsser in mm. In manchen Fällen ist aber zum Beipsiel "DN20" angegeben. Dann ist mit 20 der Innendurchmesser gemeint.
Sanitär-Kupferrohr
Angegebener DurchmesserAußendurchmesserInnendurchmesserWandstärke
5540.5
6641
6650.5
8861
101081
1212101
1515131
1818161
2222181
2828261
353532.61.2
424239.61.2
5454511.5
6464602
7676722
Edelstahl Lebensmittellrohr
Angegebener DurchmesserAußendurchmesserInnendurchmesserWandstärke
1212101
1515131
1818161
222219.61.2
282825.61.2
3535321.5
4242391.5
5454511.5
7676722
Kupfer Regenwasser Fallrohr
Zum Beispiel "DN50" bedeutet 50mm Innendurchmesser. Aber die Wandstärken sind sehr gering und die Fertigungstoleranzen sehr hoch. Deswegen macht es keinen Sinn, für diese Rohre eine Tabelle zu machen.

Typische imperiale Rohrabmessungen in inch
Hier bedeutet der angegebene Durchmesser oft weder den Innen- noch den Außendurchmesser. Eine Ausnahme sind Bremsleitungen aus Kupferrohr, bei denen der angegebene Durchmesser der Außendurchmesser ist.
Sanitär-Kupferrohr
Angegebener Durchmesser
und Type
AußendurchmesserInnendurchmesserWandstärke
¼ K0.375 (9.5mm)0.305 (7.7mm)0.035 (0.9mm)
¼ L0.375 (9.5mm)0.315 (8mm)0.03 (0.8mm)
 K0.5 (12.7mm)0.402 (10.2mm)0.05 (1.2mm)
 L0.5 (12.7mm)0.43 (10.9mm)0.035 (0.9mm)
 M0.5 (12.7mm)0.45 (11.4mm)0.025 (0.6mm)
½ K0.625 (15.9mm)0.528 (13.4mm)0.05 (1.2mm)
½ L0.625 (15.9mm)0.545 (13.8mm)0.04 (1mm)
½ M0.625 (15.9mm)0.569 (14.5mm)0.03 (0.7mm)
 K0.75 (19.05mm)0.652 (16.6mm)0.05 (1.2mm)
 L0.75 (19.05mm)0.668 (17mm)0.04 (1mm)
 M0.75 (19.05mm)0.69 (17.5mm)0.03 (0.8mm)
¾ K0.875 (22.2mm)0.745 (18.9mm)0.065 (1.7mm)
¾ L0.875 (22.2mm)0.785 (19.9mm)0.045 (1.1mm)
¾ M0.875 (22.2mm)0.811 (20.6mm)0.03 (0.8mm)
1 K1.125 (28.6mm)0.995 (25.3mm)0.065 (1.7mm)
1 L1.125 (28.6mm)1.025 (26mm)0.05 (1.3mm)
1 M1.125 (28.6mm)1.055 (26.8mm)0.035 (0.9mm)
1¼ K1.375 (34.9mm)1.245 (31.6mm)0.065 (1.7mm)
1¼ L1.375 (34.9mm)1.265 (32.1mm)0.055 (1.4mm)
1¼ M1.375 (34.9mm)1.291 (32.8mm)0.04 (1.1mm)
1¼ DWV1.375 (34.9mm)1.295 (32.9mm)0.04 (1mm)
1½ K1.625 (41.3mm)1.481 (37.6mm)0.07 (1.8mm)
1½ L1.625 (41.3mm)1.505 (38.2mm)0.06 (1.5mm)
1½ M1.625 (41.3mm)1.527 (38.8mm)0.05 (1.2mm)
1½ DWV1.625 (41.3mm)1.541 (39.1mm)0.04 (1.1mm)
2 K2.125 (54mm)1.959 (49.8mm)0.08 (2.1mm)
2 L2.125 (54mm)1.985 (50.4mm)0.07 (1.8mm)
2 M2.125 (54mm)2.009 (51mm)0.06 (1.5mm)
2 DWV2.125 (54mm)2.041 (51.8mm)0.04 (1.1mm)
2½ K2.625 (66.7mm)2.435 (61.8mm)0.095 (2.4mm)
2½ L2.625 (66.7mm)2.465 (62.6mm)0.08 (2mm)
2½ M2.625 (66.7mm)2.495 (63.3mm)0.065 (1.7mm)
3 K3.125 (79.4mm)2.907 (73.8mm)0.11 (2.8mm)
3 L3.125 (79.4mm)2.945 (74.8mm)0.09 (2.3mm)
3 M3.125 (79.4mm)2.981 (75.7mm)0.07 (1.8mm)
3 DWV3.125 (79.4mm)3.03 (77mm)0.05 (1.2mm)
Edelstahl Lebensmittellrohr
Normalerweise ist hier der angegebene Durchmesser der Außendurchmsser in inch. Das kann anders sein bei Edelstahlrohren zum Beispiel für Sanitäranwendungen.
Angegebener DurchmesserAußendurchmesserInnendurchmesserWandstärke
½0.5 (12.7mm)0.435 (11mm)0.065 (1.7mm)
¾0.75 (19.05mm)0.685 (17.4mm)0.065 (1.7mm)
11 (25.4mm)0.935 (23.7mm)0.065 (1.7mm)
1½1.5 (38.1mm)1.435 (36.4mm)0.065 (1.7mm)
22 (50.8mm)1.935 (49.1mm)0.065 (1.7mm)
2½2.5 (63.5mm)2.435 (61.8mm)0.065 (1.7mm)
33 (76.2mm)2.935 (74.5mm)0.065 (1.7mm)
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