Konvektiver Wärmeübergang

In vielen wärmetechnischen Problemen treten Strömungen gasförmiger oder flüssiger Fluide auf. Diese Strömungen beeinflussen den Wärmeübergang erheblich, in bestimmten Fällen gibt es auch eine Rückwirkung des Wärmeüberganges auf die Strömung. Diese einseitige bzw. gegenseitige Beeinflussung von Strömungs- und Temperaturfeldern ist bei sehr vielen Wärmeübergangsproblemen von fundamentaler Bedeutung und soll deshalb hier ausführlich behandelt werden.

Bevor auf konkrete Situationen des konvektiven Wärmeüberganges bei der Durchströmung von Kanälen und der Umströmung von Körpern mit laminaren oder turbulenten Strömungen bei erzwungener oder natürlicher Konvektion genauer eingegangen wird, soll die allen gemeinsame Wirkung von Strömungen auf den leitungsbasierten Energietransport über eineWand (die gleichzeitig Systemgrenze ist) qualitativ beschrieben werden. Dabei wird in diesem Kapitel unterstellt, dass es sich jeweils um einphasige Strömungen, also reine Gas- oder Flüssigkeitsströmungen handelt.

Es wird unterstellt, dass strömungsmechanische Grundkenntnisse vorhanden sind. Beispielsweise sollte der Unterschied zwischen laminaren und turbulenten Strömungen bekannt sein und ebenso die Tatsache, dass diese Strömungsformen jeweils bei Reynolds-Zahlen unter- bzw. oberhalb problemspezifischer kritischer Reynolds-Zahlen auftreten. Auf spezielle Strömungsphänomene und deren Auswirkungen auf denWärmeübergang wird in diesem Buch aber zumindest qualitativ eingegangen.