Wärmetransportphänomene - Lehrstuhl für Thermodynamik - TUM

INHALTSVERZEICHNIS v
7 Grundbegriffe von Wärmeübergang und Konvektion 79
7.1 Wesentliche Ergebnisse der Strömungslehre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7.1.1 Zähigkeit und Schubspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7.1.2 Reibungs- und Widerstandsbeiwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7.1.3 Der Begriff der Grenzschicht nach Prandtl . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7.1.4 Der Begriff der Turbulenz nach Reynolds . . . . . . . . . . . . . . . . 83
7.1.5 Die hydrodynamischen Grundgesetze viskoser Fluide . . . . . . . . . . 84
7.1.6 Die Energieerhaltungsgleichung viskoser Fluide . . . . . . . . . . . . . 85
7.2 Dimensionslose Form der Erhaltungsgleichungen und
Kennzahlen der Thermo-Fluiddynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.2.1 Reynolds-, Péclet- und Prandtl-Zahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.2.2 Nußelt-Zahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
8 Impuls- und Wärmeübertragung in der Plattengrenzschicht 95
8.1 Grenzschichtgleichungen für Zwangskonvektion . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
8.2 Analytische Grenzschichtlösungen für die ebene Platte . . . . . . . . . . . . . 97
8.2.1 Ähnlichkeitslösung für das Geschwindigkeitsfeld . . . . . . . . . . . . . 97
8.2.2 Temperaturfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
8.2.3 Anwendungsbeziehungen – Korrelationen . . . . . . . . . . . . . . . . 101
8.3 Grenzschichtablösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
9 Ähnlichkeitstheorie und Kennzahlen 107
9.1 Bestimmung von Kennzahlen – π-Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
9.1.1 Sprungabkühlung eines Körpers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
9.1.2 Sprungabkühlung eines gut wärmeleitenden Körpers . . . . . . . . . . 110
9.2 Bestimmung von Kennzahlen aus den Differenzialgleichungen . . . . . . . . . 111
9.3 Die funktionale Form der Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
9.4 Auslegung von Modellversuchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
9.5 Darstellung experimenteller Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.5.1 Experimentelle Untersuchung des Wärmeübergangs an der ebenen Platte117
9.5.2 Reibungswiderstand glatter Rohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118