Temperaturen der Heizflächen

Zusammenfassung

Auf die Verwendung von Wärmeübertragungsgesetzen kann weitgehend verzichtet werden, wenn wir uns auf Probleme beschränken, bei denen die Wärmeleistung dem Fluid starr aufgeprägt wird. Insbesondere läßt sich die mittlere Fluidtemperatur im Rahmen unserer eindimensionalen Theorie vollkommen ohne Kenntnis von irgendwelchen Nußelt-Zahlen berechnen. Will man zusätzlich die Temperaturen der starr beheizten Wände wissen, werden im laminaren Fall keine Zusatzinformationen bezüglich der Wärmeübertragung benötigt, da sich hierfür die Temperaturprofile selbst exakt berechnen lassen (s. Abschn. 3). Lediglich bei turbulenten Konvektionsströmungen kommt man nicht ganz ohne Zusatzinformationen in der Form von experimentell bestimmten Nußelt-Gesetzen aus, die aber ebenso wie die Widerstandsgesetze (s. Abschn. 4.2) meist nur für erzwungene Strömungen bekannt sind und deshalb nicht in allen Fällen auf freie Konvektionsprobleme angewendet werden dürfen. Glücklicherweise ist aber die Kenntnis dieser Wärmeübertragungsgesetze für ein Konvektionssystem nicht lebensentscheidend, da bei richtiger Auslegung die Temperaturen der Heizflächen nie gravierend über der mittleren Fluidtemperatur liegen. Dabei verstehen wir unter richtiger Auslegung, daß der geometrisch zur Verfügung gestellte Strömungsquerschnitt auch tatsächlich von der sich frei einstellenden Strömung vollständig benutzt wird, damit das Fluid sich möglichst homogen aufheizen kann. Für laminare Strömungen können wir dies sogar expüzit zeigen, denn wie bereits in Abschn. 4.1 und Abschn. 4.2 ausführlich diskutiert, ist dies der Fall kleiner Profilparameter γ ≪ 1 mit γ ∼ [Q̇/(L/h)²]^1/8 nach (4.11).