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Bei kleinen Werten für
W
1
, die besonders bei freier oder sehr schwacher erzwungener
Konvektion auftreten, dominiert schon bei sehr kleinen Temperaturunterschieden der
Strahlungsanteil, bei stärker ausgeprägter Strömung dagegen zunächst der konvektive
Anteil, sodass der Strahlungsanteil ggf. vernachlässigt werden kann.
Im Allgemeinen ist die Umgebungsluft auch in Innenräumen nicht vollkommen ruhig. Es
ist daher zweckmäßig, auch bei Rohrleitungen in Innenräumen (z. B. in Kesselhäusern)
eine geringfügige Luftbewegung
(
c
≈
0,5 m/s)
vorauszusetzen und den Konvektionsanteil
damit zu berechnen.
Es existiert in der Literatur der Vorschlag, mit einer äußeren Wärmeübergangszahl verein-
fachend den Konvektions- und den Strahlungsanteil zusammenzufassen. Für ein Rohr in
einem sehr großen Raum mit der Temperatur
T
U
gilt:
(
)
4
4
C TT
−
Q
s1 1
U
12
=
+=
+
=
+
−
(2.147)
(
)
W
WWW
W
AT T
−
TT
res
K
s
K
K
11 U
1U
Beispiel:
In einem in der Regel verschlossenen Raum mit den Abmessungen
L
×
B
×
H
=
10 m × 2 m × 2,5 m und mit einer Temperatur von 20 °C verläuft über die Raumlänge eine
schlecht isolierte Rohrleitung, sodass an der Außenwand der Kunststoffummantelung des Rohrs
(
d
a
= 0,1 m) die Temperatur noch 40 °C beträgt.
a) Wie groß ist der Wärmeübergang durch freie Konvektion und Strahlung?
b) Wie ändert sich der konvektive Anteil, wenn durch Zugluft im Raum quer zum Rohr eine
stetige Luftbewegung von 0,5 m/s herrscht?
c) Um die Verluste zu senken, wurde die Dämmung verbessert, sodass der neue Außendurch-
messer 0,12 m und die Oberflächentemperatur nur noch 25 °C beträgt. Wie groß sind die
Auswirkungen auf den Wärmeverlust im Raum ohne/mit Zugluft und wie ändern sich die
einzelnen Anteile?
Lösung
a) Nach Tabelle 2.43 hat der Emissionsgrad der Kunststoffummantelung den Wert 0,9. Somit
liefert Gl. (2.142) mit
2
2
A
= =⋅
π
dL
π
0,1 10 m
⋅
=
3,142 m
1
a
(
)
(
)
4
4
−
8
4
4
Q
=
AC
T
T
−=
3,142 5,67 10
⋅
⋅
⋅
0
,9 313,15
−
293,15
W
=
357,
7W
12
1
s
1
1
U
Für freie Konvektion gilt nach Tabelle Anhang A5 wegen
3
3
3
3
3
d
D =
0,1 20mK 0,02mK 1mK
⋅
=
<
a
14
14
D
T
(in K)
20
2
2
2
(in W/(m
⋅
K))
=
1,22
=
1,22
W/(m
⋅ =
K)
4,588 W/(m
K)
W
d
(in m)
0,1
k
a
und somit
(
)
Q
=
AT T
−=
4,588 3,142 20 W
⋅
⋅
288,3 W
=
fK
W
1
1
U
1
(
)
Q QQ
=+=
357,7
+
288,3 W
=
646,0 W
ges
fK
12
