Civil Engineering Reference
In-Depth Information
Tab. 5.5
Gleichungstypen und einfließende Korrekturfaktoren/Exponenten bei den unterschied-
lichen einphasigen Wärmeübertragungsarten
Wärmeübertragungsart
Kennzahlgleichungstyp
Einfließende Korrekturfaktoren
und Exponenten
Erzwungene Konvektion
Nu
=
f
(
Re, Pr
)
Nu
=
C
·
Re
m
·
Pr
n
·
K
p
Freie Konvektion
Nu
=
f
(
Gr, Pr
)
Nu
=
C
· (
Gr
·
Pr
)
n
·
K
p
Mischkonvektion
Nu
=
f
(
Re, Gr, Pr
)
Nu
=
C
·
Re
m
·
Pr
n
·
Gr
k
K
p
5.2.15
Ingenieurtechnisch oft verwendete einphasige
Wärmeübergangsbeziehungen
Die ingenieurtechnische Auslegung von Komponenten bedingt oftmals eine Abschätzung
des erreichbaren Wärmeübergangs. In diesem Abschnitt sind einige der wichtigsten ein-
phasigen Korrelationen zusammengestellt; ein vollständiges problemadaptiertes Kompen-
dium findet sich im VDI-Wärmeatlas (VDI
2005
). Entsprechend der zuvor behandelten
Abschnitte lassen sich die Wärmeübergangsbeziehungen in verschiedene Gleichungstypen
einteilen, die die Tab.
5.5
zeigt. In die problemspezifischen Nusselt-Zahl Korrelationen
fließen zusätzlich noch Korrekturfaktoren, Exponenten und Konstanten ein, die sich aus
der Geometrie, den temperaturabhängigen thermophysikalischen Stoffeigenschaften des
Fluids und aus den Grenzschichtbetrachtungen ergeben.
Bei jeder Nutzung von Wärmeübergangskorrelationen müssen Korrekturfaktoren
K
p
benutzt werden, die folgenden Aspekten Rechnung tragen:
• Temperatureinfluss auf die Stoffwerte (
K
T
),
• sich entwickelnde oder einlaufende Strömungen (
K
l
),
• Geometrieeinflüsse (
K
dh
),
• Konvektionseinflüsse (
K
C
),
• kombinierte Einflüsse (
K
P
).
Die Anwendung der Korrekturfaktoren ist bei jeder Rechnung mit Kennzahlgleichungen
zu überprüfen. Im Weiteren muss die Bezugstemperatur
T
B
für die Stoffwerte beachtet
werden, da sich daraus die Korrekturfaktoren
K
T
ergeben, die den Zähigkeitseinfluss in-
folge von Temperaturgradienten berücksichtigen. Für Gase und flüssige Metalle gilt für
T
B
:
=
T
f
T
w
+
T
B
,
(5.101)
2
in dem
T
f
die Temperatur des Fluids und
T
w
die der Wand ist. Bei allen anderen Flüssig-
keiten wird
T
B
=
T
w
angesetzt.
Da sich die Fluidtemperaturen durch den Wärmeübergang ändern, hat sich bei der
Ermittlung des
T
F
-Wertes für die individuellen Strömungsprobleme eine Nomenklatur
durchgesetzt, die die Tab.
5.6
aufführt. Nach der Berechnung der Fluidtemperatur und
der Bezugstemperatur lassen sich die Korrekturfakturen des Temperatureinflusses (
K
T
)
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