WÄRMEÜBERTRAGUNG. Grundbegriffe, Einheiten, Kermgr8ßen. da ( 1)

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1 OK 536.:003.6 STAi... DATIDSTELLE GRUNDBEGRIFFE.. Wärmeleitung WÄRMEÜBERTRAGUNG Weimar Grundbegriffe, Einheiten, Kermgr8ßen März 963 t&l 0-34 Gruppe 034 Verbind.lieh ab Die Wärmeleitfähigkeit A eines Stoffes ist definiert durch die Gleichung d. = -.A. b {} as da ( ) in der i die Temperatur und 4 den Wärmestrom durch die Fläche A in Richtung der Flächennormale s bedeuten.. Wärmemenge ) Der Wärmestrom f ist gleich dem Quotienten Zeit (siehe TGL Die Wärmestromiichte q ist gleich dem Quotienten aus W~:~:om... Die Temperaturleitfähigkeit IX eines Stoffes ist unter der.annahme, daß ').. mcht von der Temperatur abhängt, definiert durch die Gleichung: () 0: ~ :c!! ;:::-.., ~- in der t die Zeit und J den La.placeschen Differentialoperator bedeuten ~,,) ( J = ~ in rechtwinkligen kartesischen Koordinaten). Die bi ayz uz Temperaturleitfähigkeit a kaxm aus der Wärmeleitfähigkeit A., der Dichte e und der spezifischen Wärmekapazität bei konstantem Druck Cp nach der Beziehung berechnet werden... Wärmeübergang ').. a=--- Der zwischen einem festen Körper und einem strömenden Medium (Flüssigkeit oder Gas) übertragene Wärmestrom wird üblicherweise m:i. t Hilfe der Wärmeübergangszahl IX beschrieben. Sie ist definiert durch die Gleichung d = IX ( f - b ) da ( Cl Darin stellt den durch die Fläche A tretenden Wärmestrom dar, und es ist {} K die Temperatur der Körperoberfläche und ' 8 eine zweckmäßig definierte Temperatur des str8menden Mediums. Hierfür wird bei Strömimgen durch Rohrleitungen ~ Bearbeiter: Deutsches Amt für Meßwesen, Berlin 5! ~ Bestätigt: , Amt für Standardiai.erung, Berlin -i,) '\: l>i '>....,~ = (3) Fortsetzung Seite bis ~ V"'trieb: Buchhaus Leipzig, Leipzig C, Ouerstraße Verlag: VEB Fachbuchverlag Leipzig

2 Seite TGL 0-34 meist die WdschUllgstemperatur gewählt. Diese kann in einer dem betrachteten Rohrleitungsquerscbnitt nachgeschalteten, wärmedicht abgeschlossenen füischvorrichtullg gemessen werden. Bei frei angeströmten Körpern wird die Temperatur des Mediums in genügender Entfernung vom Körper gewählt, das heißt, die Temperatur außerhalb der Temperaturgrenzschicht, die Freistromtemperatur. Ist die Strömungsgeschwindigkeit nicht mehr klein gegenüber der Schallgeschwindigkeit in dem Medium, so müssen die durch Ilr:'uckänderungen oder Reibung erzeugten Temperaturänderungen berücksichtigt werden, wobei {} a als diejenige Temperatur gilt, welche die unbeheizte, gegen Wärmeableitung geschützte Körperoberfläche unter der alleinigen Wirkung der Strömung annehmen würde. Diese Temperatur w:lr'd Eigentemperatur genannt. Da demnach die Temperatur des strömenden Mediums in verschiedener Weise definiert werden kann, muß diese Definition bei der Angabe von Wärmeübergangszahlen hinzugefügt werden.. 3. Wärmedurchgang.3.. Die Wärmeübertragung zwischen zwei strömenden Iliedien, die durch eine feste Wand voneinander getrennt sind, wird üblicherweise mit Hilfe der Wärmedurchgangszahl A beschrieben, die durch folgende Gleichung definiert ist: d =.q ( {} Cl - {} b) da (4) Statt des Formelzeichens li wird auch K verwendet. Der Wärmestrom ~ hat die gleiche Bedeutung wie in Gleichung (3). {} a und -lt 0 sind die zweckmäßig definierten Temperaturen der beiden strömenden Medien. Für ihre Definitionen gilt sinngemäß das zu Gleichung (3) Gesagte. Die im Einzelfall gewählten Definitionen der Temperaturen 'aund 'b müssen bei der Angabe von Wärmedurchgangszahlen hinzugefügt werden (vergleiche Abschnitt..)..3.. Bei senkrecht zum Wärmestrom geschichteten ebenen Wänden ergibt sich die Wärmedurchgangszahl A aus der Gleichung (5) Hierin bedeuten <X und t:t die Wärmeübergangszahlen zu beiden Seiten einer Wand, die aus n Teilschichten der Dicken Sn und der Wärmeleitfähigkeit besteht... EINHEITEN Energie-Einheit Im gesetzlichen (Internationalen) Einheitensystem ist das Joule (J) die kohärente Energie-Einheit: J = Ws = Nm -=-k=g.,..m s Der Wärmestrom wird in Watt ( W = J/s) gemessen. Die Beziehungen zwischen diesen Einheiten sind in den Tabellen.. und.j. angegeben. Die als Kalorie. (cal) bezeichnet~ Wärmemenge entspricht der bisher gebräuchlichen calit (Internationale Tafelkalorie, 956) und v'li.rd durch die Beziehungen cal = kcal = auf das Joule zurückgef'übrt 4,86 8 J 486,8 J

3 TGL 0-34 Seite 3.. Wärmeleitfähigkeit ~ w w kcal cal - m grd cm grd h m grd s cm grd -wm grd w cm grd 0,0 o, , , , kcal h m grd cal s cm grd t63 0,0 63, ,68 4, Wärmeübergangszahl <X und Wärmedurchgangszahl l w w kcal cal - m grd cm grd h m grd s cm grd VI m grd 0-4 o, , w ,45 0, cm grd kcal h m grd cal s cm grd, 63, , ,

4 Seite 4 TGL KENNGRÖSSEN Die Anzahl der Einflußgrößen bei Problemen der Wärmeübertragung läßt sich beträchtlich vermindern, wenn gewisse Einflußgrößen zu Kenngrößen von der Dimension von Zahlen (sogenannte dimensionslose Größen) zusannnengefaßt und diese als Veränderliche einer durch Rechnung oder durch Versuch ermittelten Gleichung aufgefaßt werden. Folgende Kenngrößen, auch Kennzahlen genannt, sind üblich: Kenngröße Symbol Definition Fourierzahl Po at -e:z. Grashof-Zahl Gr {J / A fj V Nußelt-Zahl Nu <X l -;.- Prandtl-Zahl Pr - l\'. Reynolds-Zahl Re wl -- " Peclet-Zahl Pe Re Pr wi =-- a Stanton-Zahl St Nu (). = Re Pr H (/ Cp Außer den bereits definierten Größen bedeuten hierin g die örtliche Fallbeschleunigung, ( eine kennzeichnende Länge, t eine kennzeichnende Zeit, w eine kennzeichnende Geschwindigkeit, / den Raumausdehnungskoeffizienten, J" eine kennzeichnende Temperaturdifferenz und v die kinematische Viskosität.

5 TGL 0-34 Seite 5 Zur eindeutigen Bezeichnung einer Kenngröße gehören genaue Angaben darüber, wie die verwendetem kermzeicbnenden Größen ( i, t, w, <X, J IJ ) definiert und auf welche Temperatur die Stoffwerte ( a, Cp, II, v, q ) bezogen worden sind. Hinweis: Ersatz für TGL 0-34 Ausg..63.Änderungen gegenüber Ausg..63: Redaktionell überarbeitet. \

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