Wärme - Lehrstuhl für Thermodynamik
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1 Einleitung und Aufgabenstellung<br />
Konvektive <strong>Wärme</strong>- und Stoffübergänge sind Bestandteile zahlreicher<br />
industrieller Anwendungen und gehören zu den Grundprozessen<br />
der stoffwandelnden Industrie, der Heizungs- und Klimatechnik<br />
wie auch anderer Industriezweige. Beispiele <strong>für</strong> technische Anwendungen<br />
sind chemische Reaktionen in Reaktoren, Kühlung elektronischer<br />
Ausrüstungen, Verdampfungskühlung bei der Abwärmebeseitigung,<br />
Kühlung von Hochtemperatur-Oberflächen durch Beschichtung<br />
mit phasenändernden Materalien, Flüssigfilmverdampfung,<br />
Turbinenschaufelkühlung, Destillation flüchtiger Komponenten<br />
aus nicht flüchtigen Gemischen. Aber auch bei natürlichen Prozessen,<br />
wie der beidseitigen Diffusionskonvektion in Ozean-Strömungen und<br />
der simultanen Diffusion der Körperwärme und Transpiration zur<br />
Regulierung der Körpertemperatur an heissen Sommertagen, spielt<br />
der <strong>Wärme</strong>- und Stofftransport eine Rolle.<br />
Sind die Strömungsgeschwindigkeiten bei den <strong>Wärme</strong>- und Stofftransportprozessen<br />
sehr klein, kommt es zu einer Überlagerung von<br />
erzwungener Konvektion und freier Konvektion. Im Übergangsbereich<br />
von freier zu erzwungener Konvektion sind die thermo- und<br />
fluiddynamischen Phänomene, insbesondere das Grenzschichtverhalten<br />
und hier insbesondere in gekrümmten Kanälen, wenig untersucht.<br />
Die Kenntnis der ablaufenden Transportprozesse trägt bei industriellen<br />
Anwendungen aber wesentlich zur Qualität und Quantität des<br />
Produktionsergebnisses bei. Daher ist es wichtig, die jeweilig ablaufenden<br />
Prozesse zu kennen und richtig einzuordnen. Erst wenn diese<br />
Voraussetzung erfüllt ist, besteht die Möglichkeit, Anlagen mit Hilfe<br />
entsprechender Gebrauchsformeln optimiert zu planen.<br />
Ziel dieser Arbeit ist es, das thermo- und fluiddynamische Verhalten<br />
von Luftströmungen im Übergangsbereich von Natur- zu Zwangskonvektion<br />
in vertikalen, gekrümmten Kanälen mit <strong>Wärme</strong>- und<br />
Stoffübergang aufzuklären. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in<br />
Gebrauchsformeln ein, um <strong>Wärme</strong>- und Stoffübergänge in ähnlichen<br />
Kanalgeometrien abschätzen zu können.<br />
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