Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

mit � = Dichte des Fluids als ρ (T, p) in kg m -3
T = Temperatur in K
p = Druck in Pa
u = Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in m s -1
t = Zeit in s
x = Raumkoordinate in m
i,j = Indizes 1,2,3 entsprechend den drei Koordinatenachsen
k = Massenkräfte, z. B. Erdanziehung g in N kg -1
8.1 Wärmetauscher mit reibungsfreier Strömung
� = Oberflächenkräfte 27 bzw. Normal- und Schubspannungen in N m -2
h = Enthalpie des Fluids als h (T, p) in J kg -1
jq = Wärmestromdichte, z. B. durch Wärmeleitung in W m -2
qr = volumenspezifischer Wärmestrom in J m -3 s -1
Da in der Literatur die Bilanzen (8.1) - (8.3) oft nur mit Vereinfachungen dargestellt werden
und der Geltungsbereich meist unklar bleibt, werden im Anhang G die in der Simulation
verwendeten Erhaltungsgleichungen ausgehend vom allgemeinen Fall hergeleitet. Dabei
werden folgende vereinfachende Annahmen für den Rohrbündelwärmetauscher getroffen:
• stationäre, eindimensionale und reibungsfreie Strömung
• nach außen adiabates System
• Vernachlässigung von Diffusion und Wärmeleitung in Strömungsrichtung
• Wärmeübertragung über globalen mittleren Wämedurchgangskoeffizienten k
• Rohre des Rohrbündels sind infinitesimal dünnwandig, d. h. d a = d i
• gleiche durchströmte Querschnittsfläche in Innenrohren und Außenrohr-Raum, d. h.
A = A i = A a
• reines Wasser als Fluid, andere Komponenten werden vernachlässigt
• Massenstrom in Innenrohren und Außenrohr-Raum gleich groß.
27 Spannungstensor τij: erster Index = Richtung des Normalenvektors der Bezugsfläche, zweiter Index =
Richtung der Oberflächenkraft, z. B. τ12 = Schubspannung in Richtung y an der yz-Fläche des Bezugsvolumenelements.
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