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Wärmeübergang bei erzwungener Konvektion
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Foren-Übersicht -> Ingenieurwissenschaften -> Wärmeübergang bei erzwungener Konvektion
 
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stenzer
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Anmeldungsdatum: 17.03.2009
Beiträge: 162

BeitragVerfasst am: 24 Apr 2013 - 12:53:13    Titel: Wärmeübergang bei erzwungener Konvektion

Hi,

ich versuche gerade die benötigte Heizleistung einer Folienheizung zu berechnen. Diese wird auf die Grundfläche (Unterseite) eines Kegels angebracht. Das Ganze soll im Freien zum Einsatz kommen und wird von Luft umströmt, die Heizung soll die Grundplatte über dem Gefrierpunkt (0°C) halten. Nun möchte ich das System bei den zwei "extrem" Situationen, mit längsangeströmter und senkrecht angeströmter Grundplatte (Kreis), untersuchen.

Versuche nun schon seit Tagen vergeblich auf einen grünen Zweig zu kommen, bin Elektrotechniker und hab mit der Materie leider nicht all zu viel am Hut Confused . Eventuell könnte mir jemand Tips geben wie ich das Ganze am Besten angehe.

Schon mal vielen DANK!!!
stenzer
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Anmeldungsdatum: 17.03.2009
Beiträge: 162

BeitragVerfasst am: 24 Apr 2013 - 19:49:55    Titel:

Unter der Annahme meine Grundplatte sei eine "Wand" habe ich in einem Thermodynamik Buch folgendes gefunden:

"Da unmittelbar an der Wand keine Bewegung des Fluids stattfindet, kann Wärme dort nur durch Leitung übertragen werden"

Und somit erhalte ich folgende Gleichung

[; q^{'}_w = \frac{Q^{'}}{A} = - \lambda . \frac{d T}{d y} ;]

für y = 0, also direkt auf der Oberfläche. Bei lambda handelt es sich um die Wärmeleitfähigkeit des Fluids, die passenden Werte habe ich aus dem VDI - Wärmeatlas entnommen und mit Hilfe von MATLB interpoliert.

Für eine Fläche A von 0,05 m² und einer Leistung von zBsp. 10 kW erhalte ich allerdings auch bei positiver Umgebungstemperatur eine negative Oberflächen Temperatur.

Sind mein Ansatz falsch oder ist mir sonst eiin Fehler unterlaufen?!?!?!

thx


Zuletzt bearbeitet von stenzer am 26 Apr 2013 - 10:07:32, insgesamt einmal bearbeitet
isi1
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Anmeldungsdatum: 10.08.2006
Beiträge: 7334
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BeitragVerfasst am: 25 Apr 2013 - 07:55:54    Titel:

Wichtig wäre noch der Wärmeübergang von der Platte auf die Luft, stenzer,
und das ist nicht so einfach.
In dem Buch von Recknagel ist das einigermaßen gut dargestellt und mit Beispielen belegt.

stenzer
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Anmeldungsdatum: 17.03.2009
Beiträge: 162

BeitragVerfasst am: 25 Apr 2013 - 19:15:17    Titel:

Hi,

werd mir das Buches in der Bibliothek holen.

Hätte nun allerding einen einfacheren Ansatz im Taschenbuch der Physik gefunden.

[; Q = \alpha . A . t . \Delta T ;]

Für [; \alpha ;] wird dann längs einer ebenen Metallwand

v <= 5 m/s: 5,8 + 4 . v / (m.s^-1) bzw.
v > 5 m/s: 7,15 . v^0,78 / (m.s^-1)

angegeben. Sowie Werte für Luft senkrecht zur Wand.

Somit würde sich nun meine benötigte Wärmemenge bzw. die Temperatur der Heizung ermitteln lassen. ([; \Delta T = T_{Heizung} - T_{Umgebung};])

Allerdings erscheint mir diese Methode zu leicht und zudem sind mir die Werte für [; \alpha ;] zu schwammig. Gibt es irgendwo passende Tabellen oder ein Formelwerk um nutzbare Wärmeübergangskoeffizienten zu ermitteln?

thx

PS.: Werden meine Latex Formeln auch richtig dargestellt?? Habe Greasemonkey installiert allerdings werden si an meinem Rechner nicht korreckt angezeigt.
isi1
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Anmeldungsdatum: 10.08.2006
Beiträge: 7334
Wohnort: München

BeitragVerfasst am: 26 Apr 2013 - 08:13:48    Titel:

stenzer hat folgendes geschrieben:
PS.: Werden meine Latex Formeln auch richtig dargestellt?? Habe Greasemonkey installiert allerdings werden si an meinem Rechner nicht korreckt angezeigt.
Ja, Stenzer,
siehe Bild.
stenzer
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Anmeldungsdatum: 17.03.2009
Beiträge: 162

BeitragVerfasst am: 26 Apr 2013 - 10:06:08    Titel:

@ isi1: Danke, hab es nun auch zum laufen gebracht.


Hat noch jemand eine Idee bezüglich meines Wärmeübergang - Problems?

thx
elexberd
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Anmeldungsdatum: 08.10.2010
Beiträge: 783
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 26 Apr 2013 - 11:21:44    Titel:

In der Physik-Hütte II, 29. Auflage, habe ich ganz gut brauchbare Hinweise zur Lösung deines Problems gefunden (ab S. 389).
stenzer
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Anmeldungsdatum: 17.03.2009
Beiträge: 162

BeitragVerfasst am: 10 Mai 2013 - 22:30:29    Titel:

Hi,

nochmals Danke für eure Antworten, habe mir nun keines der beiden Bücher aus der Bibliothek geholt.

Ich habe im VDI - Wärmeatlas ziemlich ausführliche Tabellen für die Stoffwerte von Luft gefunden, damit konnte ich den entsprechenden Wärmeübergang berechnen.

thx
Malik_Berlin
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Anmeldungsdatum: 06.04.2017
Beiträge: 3

BeitragVerfasst am: 07 Apr 2017 - 12:06:52    Titel:

Habe ein ähnliches Problem. Wenn ich einen Quader Kobalt habe und ihn einer definierten Temperatur in einer Argon Atmosphäre habe, wann erreicht der Quader im Kern die Umgebungstemperatur?
Frankx
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Anmeldungsdatum: 02.08.2010
Beiträge: 971

BeitragVerfasst am: 08 Apr 2017 - 10:53:59    Titel:

Zitat:
wann erreicht der Quader im Kern die Umgebungstemperatur?



Theoretisch imho nie.

Unter idealen Bedingungen gleicht sich die Kerntemperatur allmählich der Umgebungstemperatur an, die Differenz wird immer kleiner, aber sie wird nicht Null.
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