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Konvektiver Wärme- und Stoffübergang. Einphasige Strömungen

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Wärme- und Stoffübertragung

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Zusammenfassung

Im ersten Kapitel waren der Wärmeübergangskoeffizient durch

$$\dot q=\alpha\Delta\vartheta$$

und der Stoffübergangskoeffizient für einen Stoff A durch

$$\dot{n}_{\textrm A}=\beta\Delta c_{\textrm A}$$

definiert worden. Der so eingeführte Stoffübergangskoeffizient galt für verschwindenden Konvektionsstrom und musste für endlichen Konvektionsstrom noch korrigiert werden. Diese Gleichungen beschreiben zwar den konvektiven Wärme- und Stoffübergang, sie sind jedoch weiter nichts als Definitionsgleichungen für den Wärmeübergangskoeffizienten α und den Stoffübergangskoeffizienten β, keinesfalls aber als Gesetze des Wärme- oder Stoffübergangs anzusehen. Der naturgesetzliche Ablauf des Vorgangs der Wärme- und Stoffübertragung ist vielmehr in dem Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten verborgen. Beide sind im Allgemeinen nicht konstant, sondern lokal und bei instationären Vorgängen auch zeitlich veränderlich. Sie hängen außerdem von der Strömung, von Stoffeigenschaften des Fluids und der geometrischen Gestalt der Wärme oder Stoff übertragenden Oberflächen ab. Die obigen Definitionsgleichungen für den Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten sind somit nicht geeignet, den Mechanismus der Wärme- und Stoffübertragung zu beschreiben. Das ist nur über ein eingehendes Studium der Strömung möglich und soll Gegenstand der folgenden Ausführungen sein.

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Kapitel 3: Konvektiver Wärme- und Stoffübergang. Einphasige Strömungen

  1. Stephan, K.; Mayinger, F.: Thermodynamik. Grundlagen und technische Anwendungen. Bd.2. 14. Aufl. Berlin: Springer-Verlag 1999, S. 41

    Google Scholar 

  2. Stephan, P.; Schaber, K.H.; Stephan, K.; Mayinger, F.: Thermodynamik. Grundlagen und technische Anwendungen. Bd.1. 17. Aufl., Berlin: Springer 2007, S. 231

    Google Scholar 

  3. Haase, R.: Thermodynamik der irreversiblen Prozesse. Darmstadt: Steinkopff Verlag 1963

    Google Scholar 

  4. Prandtl, L.: Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung. Verhandlungen der 3. Intern. Math. Kongr., Heidelberg 1904

    Google Scholar 

  5. Tollmien, W.: Über die Entstehung der Turbulenz. 1. Mitteilung. Nachr. Ges. Wiss. Göttingen, Math. Phys. Klasse 21–24 (1929)

    Google Scholar 

  6. Blasius, H.: Grenzschichten in Flüssigkeiten mit kleiner Reibung. Z. Math. u. Phys. 56 (1908) 1–37

    Google Scholar 

  7. Töpfer, C.: Bemerkungen zu dem Aufsatz von H. Blasius, „Grenzschichten in Flüssigkeiten mit kleiner Reibung“ . Z. Math. u. Phys. 60 (1912) 197–398

    Google Scholar 

  8. Howarth, L.: On the solution of the laminar boundary layer equations. Proc. Roy. Soc. London A 164 (1938) 547–579

    Article  MATH  Google Scholar 

  9. Schlichting, H.: Grenzschicht-Theorie. 8. Aufl. Karlsruhe: G. Braun 1982, S. 592

    Google Scholar 

  10. Colburn, A.P.: A method of correlating forced convection, heat transfer data and a comparison with fluid friction. Trans. Am. Inst. Chem. Eng. 29 (1933) 174–210

    Google Scholar 

  11. Chilton, T.H.; Colburn, A.P.: Mass transfer (absorption) coefficients. Ind. Eng. Chem. 26 (1934) 1138–1187

    Article  Google Scholar 

  12. Petukhov, B.J.; Popov, N.V.: Theoretical calculation of heat exchange and frictional resistance in turbulent flow in tubes of an incompressible fluid with variable physical properties. High Temperature 1 (1963) 69–83

    Google Scholar 

  13. Gnielinski, V.: Berechung mittlerer Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten an laminar und turbulent überströmten Einzelkörpern mit Hilfe einer einheitlichen Gleichung. Forsch. Ing. Wes. 41 (1975) 145–153

    Article  Google Scholar 

  14. Giedt, W.H.: Investigation of variation of point-unit heat transfer coefficient around a cylinder normal to an air stream. Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 71 (1949) 375–381

    Google Scholar 

  15. Žukauskas, A.A.; Žingžda J.: Heat transfer of a cylinder in cross flow. Washington: Hemisphere Publ. Comp. 1986, S. 162

    Google Scholar 

  16. Sparrow, E.M.; Abraham, J.P.; Tong, J.C.K.: Archival correlations for average heat transfer coefficients for non-circular and circular cylinders and for spheres in cross flow. Int. J. Heat Mass Transfer 47 (2004) 5285–5296

    Article  Google Scholar 

  17. Hofmann, E.: Wärme- und Stoffübertragung. In: Planck, R. (Hrsg.): Handbuch der Kältetechnik. Bd.3. Berlin: Springer-Verlag 1959

    Google Scholar 

  18. Gnielinski, V.: Wärmeübertragung bei Querströmung um einzelne Rohre, Drähte und Profilzylinder. Abschn. Gf; Wärmeübertragung bei Querströmung um einzelne Rohrreihen und Rohrbündel. Abschn. Gg in: VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl. Berlin: Springer 2006

    Google Scholar 

  19. Hirschberg, H.G.: Wärmeübergang und Druckverlust an quer angeströmte Rohrbündeln. Abh. Dtsch. Kältetech. Ver., Nr. 16. Karlsruhe: C.F. Müller 1961

    Google Scholar 

  20. Hausen, H.: Gleichungen zur Berechnung des Wärmeübergangs im Kreuzstrom an Rohrbündeln. Kältetech. Klim. 23 (1971) 86–89

    Google Scholar 

  21. Grimison, E.D.: Correlation and utilization of new data on flow resistance and heat transfer for crossflow of gases over tube banks. Trans. Amer. Soc. Mech. Eng. 59 (1937) 583–594

    Google Scholar 

  22. Slipčević, B.: Wärmeübertragung durch Leitung und Konvektion. In: Steimle, F.; Stephan, K. (Hrsg.): Handbuch der Kältetechnik. Bd. VIB. Berlin: Springer-Verlag 1988, S. 61–62

    Google Scholar 

  23. Stephan, K.: Wärmeübergang und Druckabfall laminarer Strömungen im Einlauf von Rohren und ebenen Spalten. Diss. T.H. Karlsruhe 1959

    Google Scholar 

  24. Kays, W.M.; Crawford, M.E.: Convective heat and mass transfer. New York: McGraw Hill 1980

    Google Scholar 

  25. KakaŽ c, S.; Shah, R.K.; Aung, W.: Handbook of single-phase convective heat transfer. New York: John Wiley 1987, S.3.122–3.125

    Google Scholar 

  26. Graetz, L.: Über die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten. Ann. Phys. Neue Folge 18 (1883) 79–94 und 25 (1885) 337–357

    Google Scholar 

  27. Nßselt, W.: Die Abhängigkeit der Wärmeübergangszahl von der Rohrlänge. Z. Ver. Dtsch. Ing. 54 (1910) 1154–1158

    Google Scholar 

  28. Brown, G.M.: Heat or mass transfer in a fluid in laminar flow in a circular duct or flat conduit. Amer. Inst. Chem. Eng. J. 6 (1960) 179–183

    Google Scholar 

  29. Stephan, K.; Stephan, P.: Thermodynamik. In: Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau. 21. Aufl. Berlin: Springer 2005

    Google Scholar 

  30. Lévêque M.A.: Les lois de transmission de la chaleur par convection. Ann. des Mines 12 (1928) 201–299, 305–362, 381–415

    Google Scholar 

  31. Shah, R.K.; London, A.L.: Laminar flow forced convection in ducts. Suppl. 1 to Advances in Heat Transfer. New York: Academic Press 1978

    Google Scholar 

  32. Schlichting, H.: Grenzschicht-Theorie. 8. Aufl. Karlsruhe: G. Braun 1982, S.567

    Google Scholar 

  33. Kraussold, H.: Die Wärmeübertragung bei zähen Flüssigkeiten in Rohren. VDI-For-schungs-heft Nr. 351 (1931)

    Google Scholar 

  34. McAdams, W.H.: Heat transmission. 3. Aufl. New York: McGraw Hill 1954, S. 168

    Google Scholar 

  35. Hufschmidt, W.; Burck, E.: Der Einflßs temperaturabhängiger Stoffwerte auf den Wärmeübergang bei turbulenter Strömung von Flüssigkeiten in Rohren bei hohen Wärmestromdichten und Prandtlzahlen. Int. J. Heat Mass Transfer 41 (1968) 1041–1048

    Article  Google Scholar 

  36. Sieder, E.N.; Tate, G.E.: Heat transfer and pressure drop of liquids in tubes. Ind. Eng. Chem. 28 (1936) 1429–1436

    Article  Google Scholar 

  37. Petukhov, B.S.; Kirilov, V.V.: The problem of heat exchange in the turbulent flow of liquids in tubes. Teploenergetika 4 (1968) 63–68

    Google Scholar 

  38. Gnielinski, V.: New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow. Int. J. Chem. Eng. 16 (1976) 359–368

    Google Scholar 

  39. Gillespie, B.M.; Crandall, E.D.; Carberry, J.J.: Local and average interphase heat transfer coefficients in a randomly packed bed of spheres. Amer. Inst. Chem. Eng. J. 14 (1968) 483–490

    Google Scholar 

  40. Schlünder, E.U.; Martin, H.: Einführung in die Wärme- und Stoffübertragung. Braunschweig: Vieweg 1995, S.149

    Google Scholar 

  41. Darcy, H.: Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paris: Victor Dalmont 1856

    Google Scholar 

  42. Bear, J.: Hydraulics of groundwater. New York: McGraw Hill Publ. 1979

    Google Scholar 

  43. Freeze, R.A., Cherry, J.A.: Groundwater. New Jersey: Prentice Hall Inc. 1979

    Google Scholar 

  44. Sanders, L.L.: A manual of field hydrogeology. New Jersey: Prentice Hall Inc. 1998

    Google Scholar 

  45. Scheidegger, A.E.: The physics of flow through porous media. University of Toronto Press 1974

    Google Scholar 

  46. Ergun, S.: Fluid flow through packed columns. Chem. Eng. Progr. 48, No. 2 (1952) 89–94

    Google Scholar 

  47. Ward, J.C.: Turbulent flow in porous media. J. Hydraul. Div., Amer. Soc. Civil Engrs. 90, No. HY5 (1964) 1–12

    Google Scholar 

  48. Beavers, G.S.; Sparrow, E.M.; Rodenz, D.E.: Influence of bed size on the flow characteristics and porosity of randomly packed beds of spheres. J. Appl. Mech. 40 (1973) 655–660

    Google Scholar 

  49. Nield, D.A.; Bejan, A.: Convection in porous media. 3rd ed. Berlin: Springer 2006

    Google Scholar 

  50. Bejan, A.: Convection heat transfer. 3rd ed. New York: John Willey & Sons 2004

    Google Scholar 

  51. Wirth, K.E.: Strömungszustände und Druckverlust in Wirbelschichten. Abschn. Lcb in: VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl. Berlin: Springer 2006

    Google Scholar 

  52. Ihme, H.; Schmidt-Traub, H.; Brauer, H.: Theoretische Untersuchung über die Umströmung und den Stoffübergang an Kugeln. Chem. Ing. Techn. 44 (1972) 306–319

    Article  Google Scholar 

  53. Martin, H.: Wärme- und Stoffübertragung in der Wirbelschicht. Chem. Ing. Techn. 52 (1980) 199–209, s. auch: Wärmeübergang in Wirbelschichten. Abschn. Mf in: VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl. Berlin: Springer 2006

    Google Scholar 

  54. Reh, L.: Verbrennung in der Wirbelschicht. Chem. Ing. Techn. 40 (1968) 509–515

    Article  Google Scholar 

  55. Oberbeck, A.: Über die Wärmeleitung der Flüssigkeiten bei Berücksichtigung der Strömung infolge von Temperaturdifferenzen. Ann. Phys. Chem. 7 (1879) 271–292

    Article  Google Scholar 

  56. Boussinesq, J.M.: Théorie analytique de la chaleur. 2. Aufl. Paris: Gauthier-Villars 1903

    Google Scholar 

  57. Ostrach, S.: An analysis of laminar free convection flow and heat transfer about a flat plate parallel to the direction of the generating body force. NACA, Techn. Report 1111 (1953)

    Google Scholar 

  58. Pohlhausen, E.: Der Wärmeaustausch zwischen festen Körpern und Flüssigkeiten mit kleiner Reibung. Z. Angew. Math. Mech. 1 (1921) 115–121

    Article  Google Scholar 

  59. Le Fèvre, E.J.: Laminar free convection from a vertical plane surface. Proc. 9th Int. Congr. Appl. Mech., Brüssel, 4 (1956) paper I-168

    Google Scholar 

  60. Churchill, S.W.; Chu, H.H.S.: Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a vertical plate. Int. J. Heat Mass Transfer s48 (1975) 1049–1053 und 1323–1329

    Article  Google Scholar 

  61. Saville D.A.; Churchill, W.S.: Simultaneous heat and mass transfer in free convection boundary layers. Amer. Inst. Chem. Eng. J. 16 (1970) 268–273

    Google Scholar 

  62. Eckert, E.R.G.; Drake, M.: Analysis of heat and mass transfer. New York: McGraw Hill 1972, S. 421

    MATH  Google Scholar 

  63. Eckert, E.R.G.: Engineering relations for heat transfer and friction in highvelocity laminar and turbulent boundary-layer flow over surfaces with constant pressure and temperature. Trans. Amer. Soc. Mech. Eng., J. Heat Transfer 78 (1956) 1273–1283

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. em. o. Professor für Thermodynamik an der Universität Hannover, Dürerstr. 9, 44795, Bochum, Deutschland

    Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans Dieter Baehr

  2. em. o. Professor für Technische Thermodynamik und Thermische Verfahrenstechnik an der Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 70569, Stuttgart, Deutschland

    Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Karl Stephan

Authors
  1. Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans Dieter Baehr
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  2. Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Karl Stephan
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Baehr, H.D., Stephan, K. (2010). Konvektiver Wärme- und Stoffübergang. Einphasige Strömungen. In: Wärme- und Stoffübertragung. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-10194-6_3

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