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Filmverdampfung an waagerechten Zylindern

Film boiling on horizontal cylinders

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Wärme - und Stoffübertragung Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Eigene Versuche über das Filmsieden von Wasser an horizontalen DrÄhten und Ergebnisse aus der Literatur werden dazu benutzt, um eine hier mitgeteilte Theorie zu prüfen. Ein vonBromley verwendetes Modell, das dem der Filmkondensation vonNusselt entspricht, wird auf kleine Zylinderdurchmesser erweitert. Es wird gezeigt, da\ sich der Wärmeübergang beim Filmsieden an waagerechten Zylindern allgemein durch eine Funktion zweier Parameter, nÄmlich einer modifizierten Nusselt-Zahl und einer modifizierten Rayleigh-Zahl, beschreiben lÄ\t. Der Einflu\ der Wärmestrahlung und der mittleren freien WeglÄnge der Moleküle wird durch eine NÄherung berücksichtigt.

Abstract

Experiments on film boiling heat transfer from horizontal wires to water and previously published results are used to verify a new theory. The model suggested byBromley, which corresponds to Nusselt's theory of film condensation, is extended to small cylinders. The analysis indicates the existance of a correlation function between a modified Nusselt number and a modified Rayleigh number which permits the prediction of film boiling heat transfer coefficients of horizontal cylinders with a satisfactory degree of accuracy. The influence of heat radiation and the mean free path length of the molecules is considered in a suitable approximation.

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Abbreviations

C :

Konstante, Sutherland-Konstante (Gl. (26))

C s :

Strahlungszahl des schwarzen Körpers (Gl. (22))

c pD :

isobare WärmekapazitÄt des Dampfes

D :

d+2δ= doppelte Entfernung der Flüssigkeitsgrenze von der Mittellinie des Heizzylinders

d :

Durchmesser des Heizzylinders

F Sm :

Smoluchowski-Faktor (Gl. (29))

F Str :

Strahlungsfaktor (Gl. (23))

g :

Erdbeschleunigung

hD :

spezifische Enthalpie des Dampfes

hF :

spezifische Enthalpie der Flüssigkeit

L :

mittlere freie WeglÄnge der Moleküle (Gl. (25))

l :

LÄnge des Heizzylinders

m :

Massenstrom des Dampfes

p :

Siededruck

Q :

Wärmestrom

_-q :

örtliche Wärmestromdichte

q :

mittlere Wärmestromdichte

q L :

durch Leitung übertragene Wärmestromdichte

q Str :

durch Strahlung übertragene Wärmestromdichte

r :

Verdampfungsenthalpie

T :

Temperatur

W y :

dimensionslose Geschwindigkeit in radialer Richtung (Gl. (10))

W ϕ :

dimensionslose Geschwindigkeit in Umfangsrichtung (Gl.(10))

w :

Dampfgeschwindigkeit

w m :

mittlere Dampfgeschwindigkeit

w y :

Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung

w ϕ :

Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung

x :

Koordinate in Strömungsrichtung

Y y/d :

dimensionslose Koordinate in radialer Richtung

y :

Koordinate senkrecht zur Strömungsrichtung

z:

Koordinate in vertikaler Richtung

α :

örtlicher Wärmeübergangskoeffizient

α :

mittlerer Wärmeübergangskoeffizient

β :

Ausdehnungskoeffizient

γ:

Temperatursprungkoeffizient (Gl. (25))

δ :

Dampffilmdicke

δ D/d:

dimensionslose Entfernung

εw :

Strahlungsemissionszahl der HeizflÄche

η :

dynamische ViskositÄt

λ :

WärmeleitfÄhigkeit

ς :

kinematische ViskositÄt

ρ :

Dichte

Gr′ :

modifizierte Grashof-Zahl (Gl. (5))

Nu :

örtliche Nusselt-Zahl

¯Nu :

mittlere Nusselt-Zahl (Gl. (4))

Nu* :

erweiterte Nusselt-Zahl (Gl. (38))

Pr :

Prandtl-Zahl

Pr′ :

erweiterte Prandtl-Zahl (Gl. (6))

Ra′ :

modifizierte Rayleigh-Zahl (Gl. (7))

Ra* :

erweiterte modifizierte Rayleigh-Zahl (Gl. (39))

Re :

Reynolds-Zahl (Gl. (19))

Re kr :

kritische Reynolds-Zahl

D:

Dampf

F:

Flüssigkeit

W:

HeizflÄche

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Authors and Affiliations

  1. Höllriegelskreuth bei München, Linde AG, Deutschland

    P. Pitschmann

  2. Technische Hochschule München, Institut A für Thermodynamik, Deutschland

    U. Gkigull

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  1. P. Pitschmann
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  2. U. Gkigull
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Pitschmann, P., Gkigull, U. Filmverdampfung an waagerechten Zylindern. Warme- und Stoffubertragung 3, 75–84 (1970). https://doi.org/10.1007/BF01108028

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