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Abb. 5.9 Qualitative Verteilung der mittleren Fluidtemperatur T m , der Wandtemperatur T w und
des Wandwärmestroms q w als Funktion der axialen Koordinate x bei a konst. Wandwärmestrom und
b konst. Wandtemperatur
(Hickmann 1974 ) ergibt sich eine asymptotische Lösung für die Nusselt Zahl und die glo-
bale mittlere Nusselt-Zahl Nu o, m lautet:
48
11
Bi
+
1
N u o , m
= 1
N u
+ 1
Bi
= α 0 d h
λ
q w d h
λ ( T
N u =
;
mit N u o , m
T m ) .
=
(5.55)
1 + 59
220 Bi
Nu o, m ist bezüglich einer umfangsseitigen Änderung der Biot-Zahl nach unempfindlich
(Sparrow et al. 1978 ).
• Hydraulisch einlaufende Strömung
Das Problem des hydraulischen Einlaufs ist vielfältig untersucht und abhängig von der
Reynolds-Zahl existieren unterschiedliche Lösungen, die wie folgt kategorisiert werden
können:
− Lösungen unter Nutzung der Grenzschichtgleichungen für Re > 400;
− Lösungen der Navier-Stokes Gleichungen für Re < 400;
− Lösungen für kriechende Strömungen für Re → 0.
− Lösungen vom Grenzschichttyp sind in (Shah und London 1978 ) detailliert beschrie-
ben. Technisch genutzt wird zumeist die Lösung von Horbeck. Danach ergibt sich
die dimensionslose hydraulische Einlauflänge l hy + und der dimensionslose Druck-
gradient ∆ p * :
+ 13 . 74
+ + 1 . 25 + 64 x
x
+
+
hy
= 13 . 74
l
= 0 . 0565; p
x
.
(5.56)
2
4 ( x
1 + 2 . 1 · 10
+
)
Nahe des Eintritts der Strömung in den Kanal sind sowohl die axiale Diffusion des Im-
pulses wie auch die radiale Druckvariation von Bedeutung. Eine adäquate Berücksich-
tigung dieser Aspekte führt inhärent zur Einbindung der Reynolds-Zahl und erfordert
eine genaue Kenntnis des Geschwindigkeitsprofils am Eintritt. Mit Hilfe moderner fluid-
dynamischer Rechenprogramme (computational fluid dynamic codes-CFD) lässt sich
eine beliebig exakte Lösung dieser Probleme erzielen. Unter Annahme einer konstanten
 
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