Pr Prandtl Zahl - Brandenburgische Technische Universität Cottbus

LS Thermische Maschinen, BTU Cottbus · Studienarbeit Stefan Bischoff
entspricht unmittelbar am Staupunkt der Totaltemperatur T0. Jedoch wird die
Strömung außerhalb des Staupunktes weniger als am Staupunkt selbst verzögert.
Die lokalen Temperaturen am Sensor sind somit kleiner als die Totaltemperatur T0
im Staupunkt. Es stellen sich lokale Rückgewinnungstemperaturen, auch lokale
Recovery-Temperaturen Tr,i ein. Diese lokalen Recovery-Temperaturen Tr,i bilden
in Ihrer Gesamtheit mit der Totaltemperatur T0 am Staupunkt über die
Sensorfläche die gemittelte Gleichgewichtstemperatur des Sensors, auch
Eigentemperatur Te. Wir messen also mit der Eigentemperatur Te des Meßfühlers
eine Temperatur, welche sich als Mischtemperatur aus der Totaltemperatur T0 und
den lokalen Recovery-Temperaturen Tr,i ergibt.
2
u ∞
Te = Tr = T+ r⋅
2 ⋅ c
p
, 0≤r ≤ 1
Gl. 4-2
Die Versuche für die Bestimmung des örtlichen Wärmeüberganges α werden mit
einer Strömungsgeschwindigkeit u von 20 m/s bzw. 40 m/s durchgeführt, wobei der
geschätzte Einfluß des beschriebenen Effektes bei einer Messung mit Pt100
Thermowiderständen ≤ 0,19 K bzw. ≤ 0,76 K ist.
4.2 Stabilität der Temperatur im Umluftwindkanal des Lehrstuhls
Thermische Maschinen
Ein wesentlicher Vorteil des Umluftwindkanals ist der reduzierte Leistungsbedarf
gegenüber Kanälen ohne Windrückführung. Die geschlossene Bauweise eines
Umluftwindkanals Göttinger Bauart bewirkt allerdings eine zeitlich bedingte
Temperaturerhöhung der Strömung. Um die verschiedenen Parameter für das
Temperaturverhalten des Umluftwindkanals zu erfassen, werden an verschiedenen
Orten in und am Umluftwindkanal insgesamt 8 Pt100 Widerstände angebracht,
mittels denen wir vier signifikante Temperaturmeßkurven berechnen, Abb. 4-1.
Es werden die Temperaturen im Meßraum TMeßraum, im Diffusor TDiffusor sowie die
Umgebungstemperaturen T1,Umgebung, T2,Umgebung und T3,Umgebung in den Abb. 4-2 bis 4-
5 dargestellt. Wir führen vier Messungen mit jeweils unterschiedlichen mittleren
Strömungsgeschwindigkeiten durch, 10 m/s, 20 m/s, 30 m/s und 40 m/s. Dabei
wird der Umluftwindkanal jeweils aus dem Ruhezustand heraus gestartet, d.h. bei
dem Start besitzt der Umluftwindkanal eine ausgeglichene Temperierung. Um dies
zu gewährleisten, findet nur eine Messung pro Tag statt. Hier ist anzumerken, daß
die Umgebungstemperatur zwischen den Messungen variert. Der Umluftwindkanal
steht in einer großen Laborhalle und ist den Schwankungen der
Umgebungstemperatur ausgesetzt.
Die Zeit geben wir in den Abbildungen in Minuten an, wobei vom Meßbeginn an
nach 7 Minuten der Umluftwindkanal auf die jeweilige Arbeitstsgeschwindigkeit
geschaltet wird.
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