Wärmeaustausch in einer Modellextremität

Zusammenfassung

An einer mit Wasser durchströmten Modellextremität, bestehend aus einem Glasarm mit wahlweise je 2 oder je 1 Arterie und Vene und einem Kupferzylinder als Hand (darinnen 10, 20 oder 40 parallelgeschaltete Kupferrohre als „Capillaren“), wird strömungscalorimetrisch die Wärmeabgabe der Hand und thermoelektrisch die Temperatur des strömenden Wassers an verschiedenen Punkten der Strombahn gemessen. Einstromtemperatur in den Arm, Raumtemperatur und Calorimetertemperatur (diese teils unter, teils über Raumtemperatur) wird konstant gehalten.

Der Wärmeaustausch zwischen Arterie und Vene („Wärme-Shunt“), die Wärmeverluste vom Arm und von der Hand sowie Vorkühlung des arteriellen und Wiederaufheizung des venösen Stromes im Arm hängen in verwickelter Weise von der Strömungsgeschwindigkeit ab. In mehreren Diagrammen sind die einzelnen Größen als Funktion der Stromstärke dargestellt.

Die Wärmedurchgangszahl (cal/cm² sec °C), berechnet aus der von der Hand abgegebenen Wärmemenge und dem Temperaturgefälle zwischen dem in den Arm eintretenden Wasser (Kerntemperatur) und dem Calorimeterwasser (Hauttemperatur) ist der Stromstärke des Wassers direkt proportional. Der lineare Bereich der so ermittelten Eichkurve erstreckt sich desto weiter, jemehr Capillaren das Handmodell enthält. Die Beziehung zwischen Wärmedurchgangszahl und Stromstärke ist auch bei noch so unterschiedlichen Bedingungen für den Wärmeaustausch immer dieselbe.