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Wärmeübergang bei freier Konvektion und Filmsieden im kritischen Gebiet von Wasser und Kohlendioxid

Free convection and film boiling heat transfer in the critical region of water and carbon dioxide

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Wärme - und Stoffübertragung Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Measurements of free convection and boiling from an electrically heated platinum wire (d=0,1 mm) in water near its critical state are given and taken for checking a theoretical boundary layer modell.

For heat transfer at free convection, a simplified calculation method is derived which is tested by several measurements in water and carbon dioxide. For film boiling, the limits of a representation of experimental results in Nusselt-Rayleigh-diagrams are pointed out. A simplified method of calculating the basic curve of film boiling heat transfer is given.

Zusammenfassung

Es werden Messungen des Wärmeübergangs bei freier Konvektion und Filmsieden an einem elektrisch beheizten Platindraht (d=0, 1 mm) in Wasser in der Nähe des kritischen Punktes angegeben und zur Überprüfung eines theoretischen Grenzschichtmodells herangezogen.

Für den Wärmeübergang bei freier Konvektion wird ein vereinfachtes Berechnungsverfahren abgeleitet, das mit zahlreichen Versuchen in Wasser und Kohlendioxid überprüft wird. Bei Filmsieden wird auf die Grenzen einer Darstellung von Versuchsergebnissen in Nusselt-Reyleigh-Diagrammen hingewiesen und eine vereinfachte Berechnungsmethode der Grundkurve des Wärmeübergangs angegeben.

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Abbreviations

A:

Auftriebsglied

Bi :

Konstanten

Cm :

Konstante

Cp :

spezifische Wärme bei konstantem Druck

d:

Zylinderdurchmesser

g:

Erdbeschleunigung

G(ξ):

Funktion der affinen Verzerrung

G:

intergraler Mittelwert von G(ξ)

h:

Plattenhöhe

H:

spezifische Enthalpie

Hfd :

spezifische Verdampfungswärme

L:

charakteristische Länge

n:

Koordinate normal zur Wand

Nu:

Nußelt-Zahl

P:

Druck

Pr:

Prandtl-Zahl

q:

Wärmestromdichte

Ra:

Rayleigr-Zahl

S:

beliebiger Stoffwert

t:

Celsius-Temperatur

T:

absolute Temperatur

α:

Wärmeübergangskoeffizient

β:

isobarer Ausdehnungskoeffizient

ΔT:

Temperaturdifferent T — Tu

θ:

Quotient aus Temperaturdifferenzen

λ:

Wärmeleitfähigkeit

υ:

kinematische Zähigkeit

ξ:

dimensionslose Koordinate in Wandrichtung

θ:

Dichte

τ:

dimensionslose Grundgröße des Wärmeübergangs

b:

Wert bei Bezugszustand

f:

Zustand der gesättigten Flüssigkeit

korr:

korrigierter Wert für kleine Durchmesser

L:

Bezug auf die charakteristische Länge

mod:

modifizierte Kenngröße

Pl.:

vertikale Platte

psk:

Wert im pseudokritischen Zustand

s:

Sättigungszustand

u:

Umgebungszustand

w:

Wert an der Wand

Zyl.:

horizontaler Zylinder

o:

Wert aus den Theorien mit unveränderlichen Stoffwerten

∞:

Grenzschichtlösung (Gr → ∞ beim horiz. Zyl.)

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Authors and Affiliations

  1. Gesellschaft für Kernforschung mbH, Institut für Reaktorbauelemente, Weberstraße 2, D-75, Karlsruhe, Deutschland

    M. Reimann

  2. Institut A für Thermodynamik, Technische Universität München, Postfach 202420, D-8, München 2, Deutschland

    U. Grigull

Authors
  1. M. Reimann
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  2. U. Grigull
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Additional information

Auszug aus der von der Fakultät Maschinenwesen und Elektrotechnik der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs genehmigten Dissertation über “Wärmeübergang bei freier Konvektion und Filmsieden — Allgemeines theoretisches Berechnungsverfahren und experimentelle Überprüfung im kritischen Gebiet” des Diplom-Ingenieurs Michael Reimann. Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. U. Grigull und Prof. Dr. rer. nat. E. Winter. Die Dissertation wurde am 15. Juli 1974 bei der Technischen Universität München eingereicht und durch die Fakultät für Maschinenwesen und Elektrotechnik am 6 November 1974 angenommen. Tag der Promotion 8. November 1974.

Institut A für Thermodynamik Technische Universität München

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Reimann, M., Grigull, U. Wärmeübergang bei freier Konvektion und Filmsieden im kritischen Gebiet von Wasser und Kohlendioxid. Wärme- und Stoffübertragung 8, 229–239 (1975). https://doi.org/10.1007/BF01002151

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01002151

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