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Wärme - und Stoffübertragung

, Volume 16, Issue 2, pp 89–99 | Cite as

Wärmeübergang im Rohr mit überlagerter Strömungspulsation

  • M. Fallen
Article

Zusammenfassung

In einem Doppelrohr-Gegenstrom-Wärmetauscher wurde der Einfluß von überlagerten Strömungspulsationen auf den Wärmeübergang mit Wasser als Wärmeübertragungsmedium untersucht. Versuchsparameter waren dieRe-Zahl, die zwischen 1000 und 107000 variiert wurde, die Pulsationsfrequenz im Bereich zwischen 0,5 und 4 Hz und das Verhältnis der Amplitude der überlagerten Pulsationsgeschwindigkeit zur stationären Grundgeschwindigkeit, das Werte bis 4 erreichte. Dabei konnten erhebliche Anstiege der Nußelt-Zahlen im Vergleich zum stationären Fall bei gleicher Grundgeschwindigkeit festgestellt werden. Die Ergebnisse zeigen eine komplizierte Abhängigkeit von der Pulsationsfrequenz, -amplitude und Druckwellenform, wobei die Kavitation einen entscheidenden Einfluß hat.

Formelzeichen

A [m2]

Wärmeaustauschfläche

a=λ/ϱcp[m2/s]

Temperaturleitfähigkeit

cp [kJ/kg K]

spezifische Wärmekapazität

d [m]

Rohrdurchmesser

f[s−1,Hz]

Pulsationsfrequenz

h[kJ/kg]

spezifische Enthalpie

hK [m]

Kolbenhub

l [m]

Länge des Wärmetauscherrohres

m[kg/s]

Massenstrom

Nu=αd/λ

Nußelt-Zahl

Pr=ν/a

Prandtl-Zahl

Q[kW]

Wärmestrom

p [bar]

Druck

Rev·d/ν

Reynolds-Zahl

r [m]

Rohrradius

s [m]

Wanddicke

t [°C]

Temperatur

tw [°C]

Wandtemperatur innen

ν[m/s]

Strömungsgeschwindigkeit

v [m/s]

Strömungsgeschwindigkeit über den Rohrquerschnitt und eine Pulsations periode gemittelt Pulsationskomponente der Strömungs geschwindigkeit

W=νmax

Welligkeit

α [W/m2K]

Wärmeübergangszahl

ΔNu/Nu

relativer Größtfehler

Δtlog

logarithmische Temperaturdifferenznach Gl. (2)

λ [W/Km]

Wärmeleitfähigkeit

v m2/s]

kinematische Zähigkeit

ϱ [kg/m3]

spezifische Masse

τ [s]

Zeit

ω [s−1]

Winkelgeschwindigkeit

Indizes

a

außen

i

innen

K

Kolben

max

maximal

p

pulsierend

s

stationär

ü

Über-in Verbindung mit Drücken

w

Wand

1

Wärmetauscher-Eintritt Primärkreislauf

2

Wärmetauscher-Austritt Primärkreislauf

Abkürzungen

P

Phosphor

SF

sauerstofffrei

OT

oberer Totpunkt

UT

unterer Totpunkt

Heat transfer in a pipe with superimposed pulsating flow

Abstract

The influence of superimposed flow pulsation on heat transfer was investigated in a double-pipe counter-flow heat exchanger with water as the medium of heat transfer.Re-numbers between 1000 and 107000, a frequency range of 0.5 to 4 cycles per second and amplitude ratios of up to 4 were considered. The superimposition of a pulsating flow with zero-mean velocity on a steady flow brought about an appreciable improvement of the overallNu- number. The results show a complicated relationship between the heat transfer, the frequency and amplitude of the pulsating component, the form of pressure wave and the degree of cavitation.

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Literatur

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Copyright information

© Springer-Verlag 1982

Authors and Affiliations

  • M. Fallen
    • 1
  1. 1.Akad. Oberrat am Lehrstuhl für Strömungslehre Fachbereich MaschinenwesenUniversität KaiserslauternKaiserslautern

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