Wärme - Lehrstuhl für Thermodynamik

2.2 Neue Untersuchungen zu Mischkonvektionsströmungen 23
Auch die durch Komiyama et al. [49] gewonnenen, numerischen
Ergebnisse zeigen gute Übereinstimmung mit den experimentellen
Daten von Mori et al. [59]. Basierend auf numerischen Untersuchungen
einer Luftströmung in einem gekrümmten Kanal rechteckigen
Querschnitts schlagen sie zur Berechnung des Wärmeübergangs
vor:
NuKr
NuG
= 0, 0208De 4
1
5(1
−
+ 19, 817De 2
−234, 79De −1 3 −
+ 1422, 2De 2 − 2578, 5De −2 )
Diese Gleichung ist für Krümmerströmungen im Dean-Zahl-Bereich
von 15 ≤ De ≤ 2000 und ein Höhe/Breite-Verhältnis von
H/B = 1 gültig. Komiyama et al. zeigen, dass mit steigender
Dean-Zahl zusätzliche Wirbel abhängig vom Höhe/Breite-Verhältnis
des Strömungsquerschnittes auftreten. Der Wärmeübergang im
Krümmer wird stark durch das Auftreten zusätzlicher Wirbel der
Sekundärströmung beeinflusst.
Hwang und Chao [42], die numerische Untersuchungen einer
Krümmerströmung quadratischen Strömungsquerschnitts durchführten,
geben eine Berechnungsgleichung an, die für Luft Pr =0, 7bei
De < 8 · 10 5 Gültigkeit besitzt:
NuKr
NuG
= 0, 278
PrDe 2 0,222
Der Fehler der mit dieser Berechnungsgleichung ermittelten Nu-
Zahlen gegenüber experimentellen Werten wird mit 7, 9% angegeben.
In ihren Untersuchungen berechneten Yee et al. [79] theoretisch
den in Abb. 6 dargestellten Nußelt-Zahl-Verlauf für beheizte Luftströmungen
durch Krümmer rechteckigen Querschnitts mit konstanter
Wandtemperatur. Zwar wurden die Ergebnisse nur für einen
Strömungszustand, nämlich De = 368, dargestellt, aber für verschiedene
Höhe-Breite-Verhältnisse des Strömungsquerschnittes bei
konstantem Verhältnis von Krümmerdurchmesser zu Kanalhöhe
RKr/H = 4, 6. Wie anhand der Kurven 1 und 4 der Abb. 6 zu