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Der Einfluß der Strahlung auf die Berechnung von Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten für fließende Oberflächengewässer

The influence of the net radiation flux on the calculation of heat and mass transfer coefficients for rivers

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Wärme - und Stoffübertragung Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The most important elements of influence for the loss of heat transfered from a river to the surroundings are free convection, wind generated forced convection, evaporation as well as radiation. In order to investigate the influence of radiation on the heat and mass transfer intensively, appropriate measurements were carried out at a special experimental set-up. The setting up of the measuring section, measuring technique, experimental equipment as well as the theoretical fundamentals for the evaluation of the measurements will be presented.

The results indicate, that with the help of this new nonsteady measuring method, the different radiation fluxes, the net radiation fluxes and the heat and mass transfer coefficients which are of decisive importance can be established fairly accurately.

The present investigation was prompted by Prof. Dr.-Ing. H. Glaser and was subsidized by the “Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Umwelt und Forsten des Landes Baden-Württemberg” and the “Deutsche Forschungsgemeinschaft”.

Zusammenfassung

Für die Wärmeabgabe eines Flusses an seine Umgebung sind die Wärmeübertragung durch Konvektion und Verdunstung sowie die Strahlung die wichtigsten Einflußgrößen. Um den Einfluß der Strahlung auf die Wärme- und Stoffübertragung eingehend untersuchen zu können, wurden entsprechende Messungen an einer Wannenmeßstrecke durchgeführt. Aufbau der Meßstrecke, Meßtechnik und Meßeinrichtung sowie die theoretischen Grundlagen für die Auswertung der Messungen werden dargestellt.

Die Ergebnisse zeigen, daß sich mit Hilfe dieses neuen instationären Meßverfahrens die verschiedenen Strahlungsströme, die Gesamtwärmeströme durch Strahlung und die maßgebenden Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten recht genau ermitteln lassen.

Die vorliegende Untersuchung wurde auf Anregung von Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Glaser durchgeführt und vom Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Umwelt und Forsten des Landes Baden-Württemberg sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt.

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Abbreviations

Cs :

Stefan-Boltzmann-Konstante

cp :

spezifische Wärmekapazität der feuchten Luft

cw :

spezifische Wärmekapazität des Wassers

f:

Wassertiefe

Δhv :

spezifische Verdampfungsenthalpie

mh :

verdunstete Wassermenge (beheizte Wanne)

mo :

verdunstete Wassermenge (unbeheizte Wanne

pd :

Partialdruck des Wasserdampfes in der Luft

pdh :

Sättigungsdampfdruck des Wassers (beheizte Wanne)

pdo :

Sättigungsdampfdruck des Wassers (unbeheizte Wanne)

q:

Gesamtwärmestromdichte

qs :

Gesamtstrahlungsdichte

qA :

Wärmestromdichte infolge Ausstrahlung der Wasseroberfläche

qD :

Wärmestromdichte durch diffuse Himmelsstrahlung

qG :

Wärmestromdichte durch Globalstrahlung

qGG :

Wärmestromdichte durch atmosphärische Gegenstrahlung

\(q_{GG_R }\) :

Wärmestromdichte der reflektierten atmosphärischen Gegenstrahlung

qI :

Wärmestromdichte durch direkte Sonnenstrahlung

qR :

Wärmestromdichte durch Albedo

qKW :

kurzwellige Strahlungsbilanz

qLW :

langwellige Strahlungsbilanz

qH :

¯Wärmestromdichte der Wannenheizung

qsh :

Gesamtwärmestromdichte durch Strahlung (beheizte Wanne)

qso :

Gesamtwärmestromdichte durch Strahlung (unbeheizte Wanne)

Rd :

Gaskonstante des Wasserdampfes

Ti :

absolute Lufttemperatur

Th :

mittlere absolute Grenzschichttemperatur (beheizte Wanne)

To :

mittlere absolute Grenzschichttemperatur (unbeheizte Wanne)

Twh :

absolute Wassertemperatur (beheizte Wanne)

two :

absolute Wassertemperatur (unbeheizte Wanne)

tl :

Lufttemperatur

twh :

Wassertemperatur (beheizte Wanne)

two :

Wassertemperatur (unbeheizte Wanne)

wl :

Windgeschwindigkeit

α :

Wärmeübergangskoeffizient

αS :

Wärmeübergangskoeffizient (Gesamtstrahlung)

β:

Stoffübergangskoeffizient

βS :

Stoffübergangskoeffizient (Gesamtstrahlung)

βh :

Stoffübergangskoeffizient (beheizte Wanne)

βo :

Stoffübergangskoeffizient (unbeheizte Wanne)

ɛl :

Emissionskoeffizient für feuchte Luft

ɛw :

Emissionskoeffizient für Wasser

ρl :

Dichte der feuchten Luft

ρw :

Dichte des Wassers

ϕl :

relative Luftfeuchtigkeit

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Authors and Affiliations

  1. Kiener Pyrolyse Gesellschaft für thermische Abfallverwertung mbH, Kriegsbergstr. 32, 7000, Stuttgart l

    E. Pruckner

Authors
  1. E. Pruckner
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Additional information

Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Glaser zum 75. Geburtstag gewidmet.

Teil aus der Dissertation des Verfassers, veröffentlicht in Fortschrittsberichte der VDI-Z. Reihe 6 (Energietechnik-Wärmetechnik), Nr. 78, 1981

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Pruckner, E. Der Einfluß der Strahlung auf die Berechnung von Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten für fließende Oberflächengewässer. Wäarme- und Stoffübertragung 15, 181–193 (1981). https://doi.org/10.1007/BF01376830

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01376830

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