Wärmetransportphänomene - Lehrstuhl für Thermodynamik - TUM

68KAPITEL 6. MASSEN- UND ENERGIEBILANZEN FÜR DURCHSTRÖMTE SYSTEME
Abbildung 6.6: Maßgebliche Einflussgrößen eines Wärmetauschers (Prinzipskizze).
wird. In vielen Anwendungen werden Rippen oder Nadeln eingesetzt, um die Wärmeübergangskoeffizienten
zu erhöhen. Dies soll uns hier jedoch nicht beschäftigen; wir setzen voraus
dass k bekannt und konstant (!) ist.
Einige der in Bild 6.6 gezeigten Einflussgrößen lassen sich sofort eliminieren:
• In einem (intakten) Wärmetauscher wird kein Material zwischen den beiden Strömen
ausgetauscht, deshalb gilt ˙m ′ = ˙m.
• Da zumindest hinsichtlich der wärmetechnischen Berechnung der absolute Wert der
Temperatur irrelevant ist, genügt es mit 3 Temperaturdifferenzen anstatt 4 Temperaturniveaus
zu rechnen.
• Auch die Massenströme ˙m sind nicht von primärem Interesse, wohl aber die sog. Wärmekapazitätsströme
˙Ci ≡ ˙micp,i, i = h, c. (6.9)
Somit verbleiben 6 Einflussgrößen
Th − Tc, T ′ c − Tc, T ′ h − Th, ˙ Ch, ˙ Cc und kA,
mit Einheiten K und W/K, die sich zu 6 - 2 = 4 dimensionslosen Kennzahlen kombinieren
lassen. Folgende Definitionen haben sich als vorteilhaft erwiesen:
θh ≡ Th − T ′ h , (6.10)
Th − Tc
θc ≡ T ′ c − Tc
, (6.11)
Th − Tc