Wärmetransportphänomene - Lehrstuhl für Thermodynamik - TUM

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66KAPITEL 6. MASSEN- UND ENERGIEBILANZEN FÜR DURCHSTRÖMTE SYSTEME Abbildung 6.3: Fluid- und Wärmeströme (unten) sowie Temperaturverläufe (oben) von Doppelrohrwärmetauschern. Links: Gegenstrom, rechts: Gleichstrom 6.3 Wärmetauscher So unterschiedlichen technischen Geräten und Anlagen wie Heizkörpern und -kesseln, Kühlschränken, Kleingasturbinen und Kondensatoren von Dampfturbinen ist gemeinsam, dass sie Wärmetauscher (auch Wärmeübertrager ) besitzen, welche Wirkungsgrad, Kosten, Größe und Gewicht usw. wesentlich beeinflussen. In einem Wärmetauscher – verschiedene Bauformen sind in Abb. 6.3 bis 6.5 gezeigt – wird Wärme zwischen zwei Arbeitsmedien übertragen, welche den Wärmetauscher durchströmen und dabei nicht in unmittelbarem Kontakt miteinander stehen oder sich gar durchmischen, sondern durch (Rohr-)Wände voneinander getrennt sind. Die Arbeitsmedien mögen Gase oder Flüssigkeiten sein, in wichtigen Anwendungen auch verdampfende oder kondensierende Fluide. Die in den obigen Abschnitten vorgestellten Beziehungen der Wärmeleitung und v.a. der Wärmeübertragung reichen in Kombination mit dem ersten Hauptsatz der <strong>Thermodynamik</strong> aus, um Wärmetauscher zu berechnen. Wegen der großen Anwendungsrelevanz sollen im Folgenden nichtsdestotrotz Berechnungs- und Auslegungsverfahren sowie die maßgeblichen dimensionslosen Kennzahlen diskutiert werden. 6.3.1 Dimensionslose Kennzahlen Die maßgeblichen Größen eines Wärmetauschers beliebiger Bauart sind in Bild 6.6 skizziert. Die Indices ”h”und ”c” verweisen auf den wärmeren bzw. kälteren Strom, gestrichene Größen beziehen sich auf den Austritt eines Stroms. A bezeichne die gesamte <strong>für</strong> die Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Fläche, während k einen (mittleren) k-Wert darstellt, der von Wärmeübergangskoeffizienten αh und αc und Wärmeleitung in den Rohrwänden bestimmt
6.3. WÄRMETAUSCHER 67 Abbildung 6.4: Rohrbündel-Wärmetauscher Abbildung 6.5: Beispiel eines Kompakt-Wärmetauschers, wie sie häufig zum Einsatz kommen, wenn z.B. zwischen Gas und Flüssigkeit Wärme transferiert werden muss. Flächen- zu Volumenverhältnisse von bis zu 700 m 2 /m 3 werden erreicht.
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Skriptum zur Vorlesung Wärmetransp
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Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1
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INHALTSVERZEICHNIS v 7 Grundbegriff
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Kapitel 1 Einführung In der Vorles
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��
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Kapitel 2 Grundbegriffe der Wärmel
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2.2. FOURIERSCHE DIFFERENZIALGLEICH
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2.3. ZEITLICHE UND ÖRTLICHE RANDBE
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Kapitel 10 Freie Konvektion Wenn ei
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10.2. BOUSSINESQ-APPROXIMATION DER
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10.3. KENNZAHLEN UND ÄHNLICHKEITSL
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Literaturverzeichnis [1] H. D. Baeh
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Anhang A Nomenklatur Deutsche und e
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Anhang B Kennzahlen Biot-Zahl Bi =
Seite 141:
Prandtl-Zahl Pr = ν (B.9) a Die Pr
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