Wärmetransportphänomene - Lehrstuhl für Thermodynamik - TUM

Technische Universität München
Prof. Dr.-Ing. T. Sattelmayer - Prof. W. Polifke Ph.D.
6.8 Strahlungsschutz für einen Wohnwagen
T∞
T Di,ε D
T W
ε W
xx
q S
120°
q S
r i r a
b
W
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
B
D
xx
ε B
T∞
Lehrstuhl für
THERMODYNAMIK
Ein Wohnwagen soll mit einem Dach D vor der direkten Sonneneinstrahlung ( ˙qS = 1000W/m 2 )
geschützt werden, so dass der Kühlbedarf reduziert wird. Das Dach hat die Form eines 120 ◦ -
Zylinderschalensegments, das eng an die tonnenförmige Kontur des Wohnwagendachs angepasst
ist. Es besitzt die Innen- und Außendurchmesser 1,330m und 1,400m.
Die Länge und Breite des Dachs betragen l = 6,000m und b = 2,430 m. Jede kurze bzw. lange
Seitenfläche des Wohnwagens beträgt AW,B = 6,48 m 2 bzw. AW,L = 15,00 m 2 . Die Bodenfläche
des Wohnwagens ist perfekt isoliert.
Die Kühlleistung der Klimaanlage des Wohnwagens soll einem Wert von ˙ QK∞ = 481 W entsprechen.
Durch eine Betrachtung der Wärmeströme soll die Anforderung an das Blech B berechnet
werden, so dass die Vorgabe erfüllt ist.
Jegliche Wärmeübertragung zwischen Wohnwagen (Temperatur TW = 25,0 ◦ C, Emissionsgrad
ɛW = 0,61) und Dach und der Umgebung finde nur durch thermische Strahlung statt. Alle
Oberflächen sind als graue Strahler zu behandeln.
1. Welcher Wärmestrom ˙ QW ∞ gibt der Wohnwagen über seine Seitenflächen an die sehr
viel größere Umgebung der Temperatur T∞ = 23, 0 ◦ C durch thermische Strahlung ab?
2. Erstellen Sie eine Wärmebilanz am Wohnwagen. Welcher Wärmestrom ˙ QDW geht demnach
effektiv vom Dach D aus den Wohnwagen W durch thermische Strahlung über
(Emissionsgrade ɛD = 0, 82 und ɛW = 0, 61)? Berechnen Sie daraus die innere Oberflächentemperatur
TD,i von D!
3. Berechnen Sie nun die Temperatur TB des sehr gut wärmeleitenden Blechs B (λB → ∞),
das in idealem thermischen Kontakt zu D steht!
c○Lehrstuhl für Thermodynamik 14