Wärmeübertragung
TVT
TVT
Set of flashcards Details
| Flashcards | 9 |
|---|---|
| Language | Deutsch |
| Category | Mechatronics |
| Level | University |
| Created / Updated | 07.12.2015 / 17.12.2023 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/waermeuebertragung
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| Embed |
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Wie lassen sich Grundoperationen in der TVT strukturieren?
siehe Bild
Was sind die Aufgaben der Wärmeübertragung in der Verfahrenstechnik?
1. Einhaltung vorgegebener Temperaturen durch Beheizen oder Kühlen
2. Änderung von Aggregatszuständen durch Verdampfen, Kondensieren, Schmelzen, Verfestigen, Kristallisieren und Sublimieren
3. Trennung von Stoffgemischen z.B. durch Destillieren und Absorbieren
Chrakterisieren sie Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung
Wärmeleitung
ist die Wärmefortpflanzung innerhalb eines Stoffes durch Molekülstösse.
Konvektion
Unter Konvektion versteht man den Transport von Bezirken oder Schichten fluider Medien zur Wärmeübertragungsfläche. Man unterscheidet zwischen freier KOnvektion und erzwungener Konvektion. Freie Konvektion entsteht durch Strömungsvorgänge, die allein durch Dichteunterschiede in einem Temperaturfeld hervorgerufen werden. Erzwungene Konvektion wird durch eine von aussen aufgezwungene Fluidströmung erzeugt.
Wärmestrahlung
Bei der Wärmestrahlung ist der Transport der Wärmeenergie an keine Stoffteilchen gebunden, sondern erfolgt in Form elektromagnetischer Wellen bestimmter Wellenlängen. Von der eingedrungen Strahlung kann ein Teil absorbiert werden, während der Rest durchgelassen wird
Skizzieren sie den qualitativen Temperaturverlauf für den stationären Wärmedurchgang durch eine ebene mehrschichtige Stahlwan. Aus welchen Einzelvorgängen besteht der Wärmedurchgang?
siehe Bild
Was gibt die Wärmeleitzahl, Wärmedurchgangszahl und Wärmeübertragungszahl an und wie werden sie berechnet?
Wärmeleitzahl
Die Wärmeleitzahl ist eien Stoffspezifische Grösse. Sie gibt an, welche Wärmemenge pro Stunde durch einen Würfel der Kantenlänge 1m zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen bei einer Temperaturdifferenz von 1K transportiert wird.
Wärmedurchgangszahl
Die Wärmedurchgangszahl gibt an welche Wärmemenge pro Wärmeaustauschfläche und Zeit bei einer Temperaturdifferenz von 1K übertragen wird.
Wärmeübertragungszahl
Die Wärmeübertraungszahl gibt an, welche Wämemenge pro m2 Wärmeaustauschfläche und Stunde bei einer temperaturdifferenz von 1K übertragen wird.
Weshalb ist die Wärmeübertragung bei turbulenter Strömung wesentlich besser als bei laminaren Strömung?
Bei laminarer Strömung beruht der Wärmetransport quer zur Strömungsrichtung nur auf Wärmeleitung. Bei turbulenter Strömung erfolgt der Wärmetransport durch Verwirbelung, so dass eine gute Durchmischung in alle Richtungen garantiert wird und der Wärmetransport durch Leitung vernachlässigbar klein ist
Nennen sie wichtige Wärmeübertrager in der Biotechnologie
- Rohrbündelwärmeübertrager
- Plattenwärmeübertrager
- Spiralwärmeübertrager
- Rohrschlangenwärmeübertrager
-
Was ist bei der Berechnung von Wärmeübertragungsprozessen mit und ohne aggregatszustandswechsel zu berücksichtigen?
Die Wärmeübergangszahl (Temperaturleit-fähigkeitskoeffizient) gibt an, welche Wärme-menge pro m2 Wärmeaustauschfläche und Stunde bei einer Temperaturdifferenz von 1K übertragen wird. Die Grösse der Wärmeübergangszahl alpha ist von einer Reihe von Faktoren abhängig. unter anderem von der Aggregatszustandsänderung an der Wärmetauscherwand (Kondensieren, Sieden)
Welches sind die wichtigsten dimensionslosen Kennzahlen bei Wärmeübertragungsprozessen und wel-che Bedeutung haben sie?
Nusseltzahl
Die Nußelt-Zahl (benannt nach Wilhelm Nußelt) ist eine dimensionslose Kennzahl aus der Ähnlichkeitstheorie der Wärmeübertragung, die zur Beschreibung des konvektiven Wärmeübergangs zwischen einer festen Oberfläche und einem strömenden Fluid dient. Sie kann auch als dimensionsloser Gradient der Temperatur an einer Oberfläche betrachtet werden.
Die Nußelt-Zahl kann als das Verhältnis der Intensitäten des tatsächlich auftretenden konvektiven Wärmeübergangs und einer gedachten reinen Wärmeleitung durch eine ruhende Fluidschicht aufgefasst werden. Anders gesagt: die Nußelt-Zahl drückt aus, um das Wievielfache die Wärmeübertragung aufgrund der Konvektion stärker ist als wenn reine Wärmeleitung wirken würde.
Die Nusseltzahl ist keine konstante sondern wird je nach konkreter Situation als eine Funktion verschiedener Kennzahlen ( Prantlzahl, Reynoldszahl und Grashofzahl) beschrieben.
