Aufgabenstellung und Berechnungsziel
Das Modul HFO liefert die Stoffwerte schwerer Heizöle und von Diesel in Abhängigkeit von der Temperatur. Hinterlegt sind die marktüblichen Schwerölsorten HFO 30, 60, 100, 180, 380, 420, 640 und 700 – die Zahl bezeichnet die kinematische Viskosität in mm²/s bei 50 °C – sowie Schmieröl (Lubeoil). Ausgegeben werden Dichte, spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Viskosität, Prandtl-Zahl, Temperaturleitfähigkeit und thermischer Ausdehnungskoeffizient.
Diese Stoffwerte braucht man bei der Auslegung von Schwerölsystemen in Kraftwerken, auf Schiffen und in Raffinerien: Vorwärmer, die das Öl auf Einspritzviskosität bringen, Begleitheizungen und Tankheizschlangen, Pumpen- und Rohrleitungsauslegung sowie Druckverlustberechnungen. Da die Viskosität von Schweröl zwischen Lager- und Einspritztemperatur um mehrere Größenordnungen fällt, ist die temperaturrichtige Stoffwertermittlung entscheidend für jede Wärmeübergangs- und Hydraulikrechnung.
Das Modul stellt die Werte den nachgeschalteten Berechnungen – etwa Rohrbündel-Vorwärmern oder Druckverlustmodulen – konsistent zur Verfügung, sodass Öl-Auswahl und Betriebstemperatur nur einmal festgelegt werden müssen.
So läuft die Berechnung ab
- Ölsorte wählen: Über die Öl-Auswahl wird eine der hinterlegten Sorten festgelegt (HFO 30 bis HFO 700, Diesel oder Lubeoil); das gewählte Öl wird zur Kontrolle angezeigt.
- Betriebstemperatur vorgeben: Die Stoffwerte werden bei der Temperatur des jeweiligen Anwendungsfalls ausgewertet – etwa Lagertemperatur, Förder- oder Vorwärmtemperatur bzw. der mittleren Temperatur eines Wärmeübertragers.
- Viskosität temperaturabhängig auswerten: Die stark nichtlineare Viskositäts-Temperatur-Abhängigkeit wird über die hinterlegten Sortenkennlinien bestimmt; daraus folgen dynamische und kinematische Viskosität beim Betriebspunkt.
- Übrige Stoffwerte bereitstellen: Dichte (mit thermischem Ausdehnungskoeffizienten), spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit werden temperaturabhängig ermittelt; daraus bildet das Modul Prandtl-Zahl und Temperaturleitfähigkeit für die Wärmeübergangsrechnung.
- Übergabe an Folgeberechnungen: Die Werte stehen den angeschlossenen Modulen (Vorwärmer-, Druckverlust-, Tankheizungsberechnung) als konsistenter Stoffdatensatz zur Verfügung.
Eingabegrößen
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Öl-Auswahl | Öle | - |
| Gewähltes Öl: | Öl | - |
| Temperatur | ϑ ϑ | °C |
| Temperatur | ϑ ϑ | °C |
| Dichte | ρ ρ | kg/m³ |
| Dichte | ρ ρ | kg/m³ |
| Spezifische Wärmekapazität | cp cp | J/(kg·K) |
| Spezifische Wärmekapazität | cp cp | J/(kg·K) |
| Dynamische Viskosität | η η | mPa·s |
| Dynamische Viskosität | η η | mPa·s |
| Kinematische Viskosität | ν ν | m²/s |
| Kinematische Viskosität | ν ν | m²/s |
| Wärmeleitfähigkeit | λ λ | W/(m·K) |
| Wärmeleitfähigkeit | λ λ | W/(m·K) |
| Temperaturleitfähigkeit | a a | m²/s |
| Temperaturleitfähigkeit | a a | m²/s |
| Prandtl-Zahl | Pr Pr | - |
| Prandtl-Zahl | Pr Pr | - |
| Therm. Ausdehnungskoeffizient | β β | 1/K |
| Therm. Ausdehnungskoeffizient | β β | 1/K |
| _Info zu den Gasölen | Gasölen | - |
Berechnungsoptionen
Öl-Auswahl
1 · 3 · 4 · 5 · 6 · 7 · 8 · 9 · 11 · 12 · 13 · 14
Häufige Fragen
Was bedeutet die Zahl in den Bezeichnungen HFO 180 oder HFO 380?
Sie gibt die maximale kinematische Viskosität in mm²/s (cSt) bei 50 °C an, entsprechend der Sorteneinteilung nach ISO 8217 (dort z. B. RMG 380). HFO 380 hat also bei 50 °C bis zu 380 mm²/s – bei Umgebungstemperatur ist es praktisch nicht mehr pumpfähig und muss beheizt gelagert und gefördert werden.
Warum ist die Viskositäts-Temperatur-Kurve für die Auslegung so kritisch?
Zwischen 40 °C und 130 °C fällt die Viskosität von Schweröl um zwei bis drei Größenordnungen. Ob eine Strömung im Vorwärmer laminar oder turbulent ist, ob eine Pumpe fördert und wie groß der Druckverlust wird, hängt damit fast ausschließlich von der richtigen Temperaturzuordnung ab. Schon wenige Kelvin Fehler in der angenommenen Betriebstemperatur können die Viskosität um mehrere zehn Prozent verändern.
Auf welche Temperatur muss Schweröl für Motoren und Brenner vorgewärmt werden?
Maßgebend ist die geforderte Einspritz- bzw. Zerstäubungsviskosität, typischerweise etwa 10 bis 20 mm²/s. Je nach Sorte bedeutet das Vorwärmtemperaturen von rund 90 °C (leichtere Sorten) bis etwa 150 °C bei HFO 700. Das Modul liefert die zugehörige Viskositätskurve, aus der die nötige Vorwärmtemperatur abgelesen bzw. der Vorwärmer ausgelegt wird.
Wie genau sind sortenbezogene Stoffdaten, wo Schweröl doch ein natürliches Gemisch ist?
Schweröle sind Rückstandsprodukte mit schwankender Zusammensetzung; die hinterlegten Kennlinien repräsentieren sortentypische Mittelwerte. Für Dichte und Viskosität an den Sortengrenzen ist das ausreichend genau, bei kritischen Auslegungen (z. B. Grenzfälle der Pumpfähigkeit) sollten Analysenwerte der tatsächlichen Charge – Dichte bei 15 °C, Viskosität bei 50 °C – gegengeprüft werden.