folgende Wärmeübergangsbeziehung: Nu = 0, 664 Re



Ähnliche Dokumente
Institut für Technische Chemie Technische Universität Clausthal

Schätzfehler in der linearen Regression (1) Einführung

Streuungs-, Schiefe und Wölbungsmaße 1

12 LK Ph / Gr Elektrische Leistung im Wechselstromkreis 1/ ω Additionstheorem: 2 sin 2 2

Fallstudie 4 Qualitätsregelkarten (SPC) und Versuchsplanung

II. Das Bestimmtheitsmaß R 2

Validierung der Software LaborValidate Testbericht

Franzis Verlag, Poing ISBN Autor des Buches: Leonhard Stiny

Produkt-Moment-Korrelation (1) - Einführung I -

1 Definition und Grundbegriffe

d da B A Die gesamte Erscheinung der magnetischen Feldlinien bezeichnet man als magnetischen Fluss. = 1 V s = 1 Wb

FORMELSAMMLUNG STATISTIK (I)

Übungsklausur zur Vorlesung Wahrscheinlichkeit und Regression Lösungen. Übungsklausur Wahrscheinlichkeit und Regression Die Lösungen

Klasse : Name1 : Name 2 : Datum : Nachweis des Hookeschen Gesetzes und Bestimmung der Federkonstanten

Für jeden reinen, ideal kristallisierten Stoff ist die Entropie am absoluten Nullpunkt gleich

Aspekte zur Approximation von Quadratwurzeln

Funktionsgleichungen folgende Funktionsgleichungen aus der Vorlesung erhält. = e

wird auch Spannweite bzw. Variationsbreite genannt ist definiert als die Differenz zwischen dem größten und kleinsten Messwert einer Verteilung:

Netzsicherheit I, WS 2008/2009 Übung 2. Prof. Dr. Jörg Schwenk

Kapitel 7. Netzplantechnik CPM/PERT. - Bezeichnung der Aktivitäten und ihre Beschreibung - Festlegung der Vorgänger - Dauer der Aktivitäten

Musterlösung zu Übung 4

Stochastische Prozesse

Beim Wiegen von 50 Reispaketen ergaben sich folgende Gewichte X(in Gramm):

Versuch Nr. 6. Chemische Kinetik Aktivierungsenergie (Inversion von Saccharose)

Investition in Übungen

3 g-adische Ziffernentwicklung reeller Zahlen

Methoden der innerbetrieblichen Leistungsverrechnung

NSt. Der Wert für: x= +1 liegt, erkennbar an dem zugehörigen Funktionswert, der gesuchten Nullstelle näher.

Fachhochschule Hannover vorgezogen Wiederholungsklausur

Beschreibende Statistik Mittelwert

Bestimmung der Elementarladung nach Millikan. 1. Theorie zum Versuchs. F R = 6 $ $ $ r $ v. $ g. F s = 4 3 $ $ r 3 $ Öl.

Stochastische Prozesse

Widerstandsnetzwerke Berechnung einfacher Netzwerke

Der schematische Aufbau einer Reibkupplung zeigt das Bild Bild 2.45 Schematischer Aufbau einer mechanischen Reibkupplung

6. Modelle mit binären abhängigen Variablen

Lineare Regression (1) - Einführung I -

6. Übung zur Linearen Algebra II

Manhattan-Metrik anhand des Beispiels

Erzeugung mit einer rotierenden flachen Spule

Einführung in die numerische Mathematik

Lösungen der Aufgaben zu Kapitel 2

Nernstscher Verteilungssatz

Abbildung 3.1: Besetzungszahlen eines Fermigases im Grundzustand (a)) und für eine angeregte Konfiguration (b)).

Streuungs-, Schiefe und Wölbungsmaße

4. Musterlösung. Problem 1: Kreuzende Schnitte **

Die hierzu formulierte Nullhypothese H lautet: X wird durch die Verteilungsdichtefunktion h(x)

8 Logistische Regressionsanalyse

3. Lineare Algebra (Teil 2)

Lösungen. Lösung zu d):

1 BWL 4 Tutorium V vom

Standardnormalverteilung / z-transformation

1.Schularbeit 22.Okt A. A) Berechne ohne TI-92: Beachte: Für die Beispiele 1 und 2 sind alle notwendigen Rechenschritte anzugeben.

Wenn 1 kg Wasser verdampft, leistet es gegen den Atmosphärendruck eine Arbeit von 169 kj.

Die Kugel Lösungen. 1. Von einer Kugel ist der Radius bekannt. Berechne Volumen und Oberfläche der

Modellierung von Hydrosystemen Numerische und daten-basierte Methoden 2018 Finite-Elemente-Methode Selke-Modell

Polygonalisierung einer Kugel. Verfahren für die Polygonalisierung einer Kugel. Eldar Sultanow, Universität Potsdam,

Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung

Gewichtetes arithmetisches Mittel und Streuung

Theoretische Physik 2 (Theoretische Mechanik)

Protokoll: Labor: Analogelektronik. Versuch: Transistorgrundschaltungen. Alexander Böhme Matthias Pätzold

Protokoll zu Versuch C1-Mischungsvolumina

Ionenselektive Elektroden (Potentiometrie)

Dynamisches Programmieren

Daten sind in Tabellenform gegeben durch die Eingabe von FORMELN können mit diesen Daten automatisierte Berechnungen durchgeführt werden.

Konzept der Chartanalyse bei Chart-Trend.de

Berechnung der Kriech- und Schwindwerte

Theoretische Physik II Elektrodynamik Blatt 2

Netzwerkstrukturen. Entfernung in Kilometer:

Vorlesung Reaktionstechnik SS 09 Prof. M. Schönhoff/ PD Dr. Cramer

SS 2017 Torsten Schreiber

Auswertung univariater Datenmengen - deskriptiv

2. Nullstellensuche. Eines der ältesten numerischen Probleme stellt die Bestimmung der Nullstellen einer Funktion f(x) = 0 dar.

Flußnetzwerke - Strukturbildung in der natürlichen Umwelt -

Die Annäherung der Binomialverteilung durch die Normalverteilung am Beispiel eines Modells der Schadenversicherung

Hausübung 1 Lösungsvorschlag

1.1 Grundbegriffe und Grundgesetze 29

Erwartungswert, Varianz, Standardabweichung

Aufgabenkomplex 2: Umrechung von Einheiten, Ungleichungen, Komplexe Zahlen

Schriftliche Prüfung aus Signaltransformationen Teil: Dourdoumas am

Multilineare Algebra und ihre Anwendungen. Nr. 6: Normalformen. Verfasser: Yee Song Ko Adrian Jenni Rebecca Huber Damian Hodel

3. Vorlesung Sommersemester

6.5. Rückgewinnung des Zeitvorgangs: Rolle der Pole und Nullstellen

18. Vorlesung Sommersemester

Hydrosystemanalyse: Finite-Elemente-Methode (FEM)

Rotation (2. Versuch)

Hauptprüfung Abiturprüfung 2014 (ohne CAS) Baden-Württemberg

Bei Strecken höherer Ordnung wird auch hier die Strecke durch die Methode der Ersatzzeitkonstante

Lineare Regression. Stefan Keppeler. 16. Januar Mathematik I für Biologen, Geowissenschaftler und Geoökologen

Zinseszinsformel (Abschnitt 1.2) Begriffe und Symbole der Zinsrechnung. Die vier Fragestellungen der Zinseszinsrechnung 4. Investition & Finanzierung

Sei T( x ) die Tangente an den Graphen der Funktion f(x) im Punkt ( x 0, f(x 0 ) ) : T( x ) = f(x 0 ) + f (x 0 ) ( x - x 0 ).

Baudynamik und Erdbebeningenieurwesen

Diskrete Mathematik 1 WS 2008/09

Spule, Induktivität und Gegeninduktivität

Analysis I. Vorlesung 17. Logarithmen. R R, x exp x,

R R R R R. Beim Herausziehen des Weicheisenkerns steigt die Stromstärke.

Boost-Schaltwandler für Blitzgeräte

Induktive Strombegrenzung für AC-gespeiste SGTC mit netzsynchroner rotierender Funkenstrecke

Mathematikaufgabe 100

TECHNISCHE UNIVERSITÄT CHEMNITZ FAKULTÄT FÜR INFORMATIK

Transkript:

Aufgabe 3.5: Berechnung ene Wärmeübergangkoezenten En Körper mt der Oberäche A = 1 m 2 und der Temperatur ϑ W = 30 C wrd mt Luft der Temperatur ϑ F = 10 C (Druck p = 1 bar) angetrömt. De Gechwndgket der Strömung beträgt n groÿer Entfernung vom Körper w 0 = 5 m. Für den Körper glt folgende Wärmeübergangbezehung: Nu = 0, 664 Re 3 P r wobe de Stowerte be ϑ m = 1 2 (ϑ F + ϑ W ) zu betmmen nd. De chraktertche Länge L beträgt 10 cm. Berechnen Se den übertragenen Wärmetrom. Löung: Berechnung ene Wärmeübergangkoezenten Stodaten der Luft be ϑ m = 20 C λ = 0, 02569 W K m 7 m2 ν = 153, 5 10 P r = 0, 7148 Somt glt: Re = w 0 L ν = 32573 und Nu = 0, 664 32573 3 0, 7148 = 107, 15 Au der Denton der Nuÿelt-Zahl folgt der Wärmeübergangkoezent α: α = Nu λ L = 27, 5 W Der übertragene Wärmetrom berechnet ch dann folgendermaÿen: Q = α A T = 550 W 1

Aufgabe 3.9: Angetrömter Campngkocher Mt Hlfe ene Campnggakocher oll en zylnderförmger Topf mt dem Durchmeer d = 20 cm und der Höhe h = 30 cm erwärmt werden. Der Topf t volltändg mt Öl gefüllt. De Gaamme führt dem Öl durch den Topfboden enen Wärmetrom von Q = 500 W zu. De Topfwand und der Deckel werden mt Luft der Gechwndgket w = 2 m und der Temperatur ϑ Luft = 15 C bem Druck p = 1 bar umtrömt. Da Öl hat ene glechmäÿge Temperaturvertelung. De thermchen Wdertände durch Wärmeletung n der Topfwand und durch den Wärmeübergang Topfwand/Öl ollen vernachlägt werden, d.h. der Topf mt Öl oll al klener Körper behandelt werden, der überall, auch an ener Oberäche, ene enhetlche Temperatur betzt. a) Berechnen Se de Stowerte ν, Pr, λ und c p der Luft be der Temperatur 70 C, de n aurechender Näherung dem Mttelwert au Topf- und Lufttemperatur entprcht. Berechnen Se auÿerdem für de Umtrömung de Deckel und der Setenwand de Topfe jewel de Reynoldzahl, de Nuÿeltzahl und den Wärmeübergangkoezenten. Al charaktertche Länge de Topfdeckel (ebene Platte) oll dabe der Durchmeer de Deckel verwendet werden. Welche Temperatur ϑ 1 tellt ch m Topf m tatonären Zutand, da heÿt nach Errechen de Glechgewchtzutand, en? b) We lange dauert e (n Mnuten), b ch da Öl nach dem Auchalten der Ga- amme auf ϑ 2 = 30 C abgekühlt hat, wenn nun zuätzlch auch der Topfboden von der Umgebungluft umtrömt wrd? Stodaten de Öl: = 914 kg m 3 c Oel = 1, 63 kj kg K Löung: Angetrömter Campngkocher a) Zunächt müen de Wärmeübergangkoezenten für den Deckel und den Zylndermantel betmmt werden. Herzu werden de Nuÿeltbezehungen gemäÿ den Vorleungunterlagen ermttelt. Dafür nd zunächt de Stodaten zu betmmen. Man ndet durch lneare Interpolaton für ϑ = 70 C: c p = 1009 Mantel: Mt J kg K λ = 0, 0293 W K m Nu = Nu ruhend + 7 m2 ν = 203, 3 10 Nu 2 lam + Nu2 turb = ( 0, 3 + 0, 664 Re 3 ) ( 2 0, 037 Re P r 0,8 P r + 1 + 2, 443 Re 0,1 (P r 2/3 1) Re = w l ν = 2 m 203, 3 10 7 m 2 2 π d 2 = 30905 P r = 0, 7093 ) 2

folgt: Nu = 0, 3 + 104, 1 2 + 124, 76 2 = 162, 78 Somt ergbt ch al Wärmeübergangkoezent für den Zylndermantel: Deckel: α 1 = Nu λ l = Nu λ π 2 d = 15, 2 W Reynoldzahl: Re = w l ν = 19675 Nuÿeltzahl: Nu = 0 + 83, 06 2 + 87, 81 2 = 120, 87 Wärmeübergangkoezent: α 2 = Nu λ d = 17, 71 W Im tatonären Fall mu de durch de Flamme zugeführte Wärme mttel Konvekton über den Zylndermantel und den Deckel weder abgeführt werden. Aufgrund de verchwndenden Wärmeletwdertande de Topfe und de ebenfall zu null angenommenen Wärmeübergangwdertande Topf/Öl mu gelten: oder Q = α 1 A Mantel (T Oel T Luft ) + α 2 A Deckel (T Oel T Luft ) Q = (α 1 A Mantel + α 2 A Deckel ) (T Oel T Luft ) Somt ergbt ch für ϑ Oel der folgende Zuammenhang: ϑ Oel = ϑ 1 = ϑ Luft + Q π ( α 1 d h + α 2 d 2 4 ) = 15 C + 146, 1 K = 161, 1 C b) Der Erte Hauptatz erhält für da vorlegende Problem folgende Form: V zyl c Oel dt dt = Q = (T (t) T Luft ) α A De Änderung der nneren Energe t glech der über de Sytemgrenze abgeführten Wärmen. Integraton der letzten Glechung: α A dt = dt T T Luft V zyl c Oel [ln (T (t) T Luft )] T 2 T 1 ( ) T1 (t 1 ) T Luft ln = T 2 (t 2 ) T Luft t α A = V zyl c Oel α A t 2 t 1 V zyl c Oel (t 2 t 1 ) 3

Setzt man nun den Zetpunkt t 1, an dem de Flamme abgechaltet wurde, glech null, o ergbt ch für t 2 : ( ) T1 (t 1 ) T Luft t 2 = ln ϱoel V zyl c Oel T 2 (t 2 ) T Luft α A Der zwete Faktor de letzten Audruck berechnet ch zu: V zyl c Oel = α A E ergbt ch: t 2 = ln π d2 4 h c Oel α 1 A Mantel + 2α 2 A Deckel = 14041 J K (2, 86 + 1, 11) W K = 3530 ( ) 161, 1 C 15 C 3530 = 8036 = 133, 9 mn 30 C 15 C 4

Aufgabe 3.12: Veruche an enem vergröÿerten Modell E oll der mttlere Wärmeübergangkoezent an ene mt Chloroform übertrömte klene Kugel vom Durchmeer d 0 betmmt werden. Zu deem Zweck werden Veruche mt Waer an ener Kugel von zehnfachem Durchmeer be dem Druck p = 1 bar durchgeführt. a) Be welcher Temperatur mu man de Veruche auführen? b) Bem Chloroform-Experment ntereeren de Wärmeübergangkoezenten m Gechwndgketberech von 0, 2 m b 2 m. In welchem Gechwndgketberech (Unter- und Obergrenze) nd de Veruche mt Waer auzuführen? c) Im Veruch wrd en Wärmeübergangkoezent zu α = 250 W betmmt. We groÿ t der Wärmeübergangkoezent an der mt Chloroform übertrömten Kugel be glecher Nuÿelt-und Prandtl-Zahl? Chloroform hat be den Veruchbedngungen folgende Egenchaften: 6 m2 ν = 0, 383 10 λ = 0, 121 W m K Pr = 4, 5 Löung: Veruche an enem vergröÿerten Modell a) Ähnlche Veruchbedngungen und omt gleche Nuÿeltzahlen legen vor, wenn Reynold- und Prandtlzahl überentmmen. De Prandtlzahl von Waer t tark temperaturabhängg. Durch lneare Interpolaton betmmt man, da be ϑ = 38, 3 C glt: P r = 4, 5. b) Be den Veruchen mt Waer mu de Gechwndgket o gewählt werden, da ch deelbe Reynoldzahl be Verwendung von 10 d 0 al typcher Länge ergbt. Dazu t e zunächt erforderlch, de knematche Vkotät ν W be der n a) berechneten Temperatur zu betmmen. Durch lneare Interpolaton betmmt man: ϑ W = 38, 3 C ν = [ 0, 658 0, 724 0, 724 + 3, 3 K 5 K 6 m2 = 0, 680 10 Für de erte Gechwndgket w Ch = 0, 2 m folgt: ] 6 m2 10 Be w Ch = 2, 0 m Re Ch = Re W w Ch d 0 = w W 10d 0 ν Ch ν W w W = w Ch 10 νw = 0, 0355 m ν Ch ergbt ch entprechend de zehnfache Gechwndgket: w W = 0, 355 m 5

De Veruche müen alo m Gechwndgketberech von 3, 5 cm augeführt werden. b 35, 5 cm c) De Wärmeletfähgket de Waer λ W be ϑ = 38, 3 C mu wederum durch lneare Interpolaton betmmt werden; e beträgt λ W = 628, 1 10 3 W. Da de K m Prandtl-und de Reynoldzahl glech nd, müen auch de Nuÿelt-Zahlen überentmmen: Nu Ch = Nu W α Ch d 0 = α W 10d 0 λ Ch λ W α Ch = 10 α W λch = 482 W λ W 6