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verwendet, bei denen Größen im Kern der Strömung mit denen an der Wand ins Verhältnis
gesetzt werden. Es sollte
0 ,11
Pr
Nu
=
Nu
(2.115)
variable Stoffwerte
konst. Stoffwerte
Pr
W
verwendet werden, was für Gase auch sehr gut mit
n
3
T
Nu
=
Nu
(2.116)
variable Stoffwerte
konst. Stoffwerte
T
W
mit
n
3
= 0 für das Kühlen
(
TT
>
und
n
3
= 0,45 (aber: 0,12 für CO
2
; -0,18 für überhitzten
1)
W
Dampf) für das Heizen
(
TT
<
übereinstimmt.
1)
W
Freie Konvektion
Freie Konvektion entsteht durch Dichtegradienten im Fluid, die wiederum durch Tempera-
tur- oder Konzentrationsunterschiede hervorgerufen werden können. Bei der Erfassung des
Wärmeübergangs tritt an die Stelle der Reynolds-Zahl die Grashof-Zahl
32
Gr
=
g
D
T L
.
(
)
Somit gilt
Nu f Gr P
=
. Die für Rohrleitungen und Kanäle wichtigen Beziehungen sind
in Tabelle Anhang A5 enthalten. Typische Größenordnungen für Wärmeübergangswerte
enthält Tabelle 2.39.
,
Tabelle 2.39■
Richtwerte für Wärmeübergangskoeffizienten nach [2]
Situation
W
(in W/(m
2
· K))
freie Konvektion in Gasen
2 … 25
freie Konvektion in Flüssigkeiten
10 … 1 000
erzwungene Konvektion in Gasen
25 … 250
erzwungene Konvektion in Flüssigkeiten
50 … 20 000
verdampfende und kondensierende Fluide
2 500 … 100 000
Wärmeübergang beim Verdampfen (Sieden)
Sind der Druck in der Gasphase
p
oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche größer als der Sät-
tigungsdruck
p
S
des Dampfs (
p
>
p
S
) und der Partialdruck der Dampfkomponente in der
Gasphase
p
D
kleiner als der Sättigungsdruck (
p
D
<
p
S
), kommt es solange zur Dampfent-
wicklung und zum Dampftransport in die Gasphase, bis
p
D
=
p
S
ist. Man spricht hierbei von
Verdunstung
. Wird durch Steigerung der Flüssigkeitstemperatur
T
S
die Gleichheit
p
S
=
p
erreicht, bezeichnet man die zugehörige Temperatur als
Siedepunkt
, es setzt
Verdampfen
(
Sieden
) ein. Die für die Phasenumwandlung notwendige
Verdampfungswärme
(
Verdamp-
fungsenthalpie
) D
h
V, S
muss zugeführt werden.
Die angeführten Definitionen haben die Oberflächenspannung der Flüssigkeit außer Acht
gelassen. Bei einer kugelförmigen Dampfblase gilt für den Druck im Inneren:
2
pp
−=
(2.117)
BS
r
