WTP at TU München

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Der Wärmeübergangskoeffizient, der ja kein Stoffwert und somit auch keine Konstante ist, wird sich bei der RB der zweiten Art so einstellen, dass der übertragene Wärmestrom gleich der vorgegebenen Leistung ist.

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Laminare Strömung über eine ebene Platte und in einem Rohr sind zueinander ähnlich, wenn Reynolds- und Péclet-Zahl den gleichen Wert annehmen.

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Wie der Name schon andeutet, ist der Wärmefluss (Transport von Wärme pro Zeit- und Flächeneinheit) nur bei der Konvektion von Bedeutung.
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Nochmal die Zentralheizung: Im Kessel bzw. am Heizkörper spielen Wärmeleitung und konvektiver Wärmeübergang eine wichtige Rolle.

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Beim Lagerfeuer wird die von der Verbrennung freigesetzte Wärme durch freie Konvektion an die Indianer / Cowboys / Pfadfinder übertragen.

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Die Transportkoeffizienten sind Proportionalitätsfaktoren, welche eine Ursache (Temperatur-, Geschwindigkeits- oder Potentialgradient) mit der resultierenden Wirkung (Transport von Wärme, Impuls, elektrische Ladung) ins Verhältnis setzen.

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Man unterscheidet zwischen drei Mechanismen des Wärmetransportes: Wärmestrom, Wärmefluss und Wärmestrahlung
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In Gasen ist die mittlere freie Weglänge der Moleküle viel größer als in Flüssigkeiten, weshalb bei Ersteren die Wärmeleitung (Konduktion) die Konvektion immer dominiert.

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Wir betrachten einen umströmten Körper, z.B. eine mittels Ventilator gekühlte CPU eines PCs mit beripptem Kühlkörper. Der Wärmeübergangskoeffizienten α, der nur von den Stoffwerten des Fluids und der Temperaturverteilung abhängt, beschreibt den Transport von Wärme von der CPU an die Kühlluft.

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Die RB der dritten Art geht mit anwachsendem Wärmeübergangskoeffizienten α in die RB der ersten Art über.

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Die RB der dritten Art nähert sich mit anwachsendem Wärmeübergangskoeffizienten dem Grenzfall der Adiabasie, da die Temperaturdifferenz von der Oberfläche des Körpers zum Fluid gegen Null geht und somit keine Wärme mehr übertragen wird.
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Bei einer Zentralheizung spielt der konvektive Transportmechanismus eine wichtige Rolle: Wasser wird im Kessel erwärmt, strömt zum Heizkörper und gibt dort seine Wärme wieder ab.

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WTP

Der Wärmeübergangskoeffizient, der ja kein Stoffwert und somit auch keine Konstante ist, wird sich bei der RB der zweiten Art so einstellen, dass der übertragene Wärmestrom gleich der vorgegebenen Leistung ist.
Falsch - Bei einer Randbedingung der zweiten Art - also vorgegebener Wärmestromdichte - wird sich die Oberflächentemperatur so einstellen, dass gemäß Newton die Temperaturdifferenz zwischen Oberfläche und Umgebung mal dem Wärmeübergangskoeffizienten gerade gleich der Wärmestromdichte ist.

WTP

Laminare Strömung über eine ebene Platte und in einem Rohr sind zueinander ähnlich, wenn Reynolds- und Péclet-Zahl den gleichen Wert annehmen.
Falsch - bei kritischer Reynolds-Zahl Re_krit ist der Übergang von der laminaren in die turbulente Strömungsform zu erwarten. Jedoch gibt es auch bei laminarer Strömung eine Grenzschicht.

WTP

Wie der Name schon andeutet, ist der Wärmefluss (Transport von Wärme pro Zeit- und Flächeneinheit) nur bei der Konvektion von Bedeutung.
Falsch - Ein 'Fluss' (auch 'Stromdichte') charakterisiert die Intensität des Transports einer Erhaltungsgröße -- unabhängig vom Mechanismus des Transportes (diffusiv, konvektiv, radiativ).

WTP

Nochmal die Zentralheizung: Im Kessel bzw. am Heizkörper spielen Wärmeleitung und konvektiver Wärmeübergang eine wichtige Rolle.
Wahr - wobei man allerdings noch ergänzen könnte, dass z.B. im Heizkessel bei der Übertragung der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme die Strahlung eine wichtige Rolle spielt.

WTP

Beim Lagerfeuer wird die von der Verbrennung freigesetzte Wärme durch freie Konvektion an die Indianer / Cowboys / Pfadfinder übertragen.
Falsch - wenn dem so wäre, müssten die Indianer / Cowboys / Pfadfinder im Rauch sitzen um sich am Feuer zu wärmen. Die Strahlung ist hier wichtig -- weshalb leider auch der vom Feuer abgewandte Rücken kalt bleibt. Die Zirkulation des Blutes (konvektiver Transport) sorgt hier natürlich für einen gewissen Ausgleich.

WTP

Die Transportkoeffizienten sind Proportionalitätsfaktoren, welche eine Ursache (Temperatur-, Geschwindigkeits- oder Potentialgradient) mit der resultierenden Wirkung (Transport von Wärme, Impuls, elektrische Ladung) ins Verhältnis setzen.
Wahr - Die Transportkoeffizienten sind übrigens oft Stoffworte, z.B. Wärmeleitfähigkeit, Viskosität, elektrische Leitfähigkeit, etc.

WTP

Man unterscheidet zwischen drei Mechanismen des Wärmetransportes: Wärmestrom, Wärmefluss und Wärmestrahlung
Falsch - Wärmestrom bzw. Wärmefluss charakterisieren die Intensität des Transportes (Erhaltungsgröße pro Zeit bzw. pro Zeit und Fläche). Die drei Mechanismen sind Konduktion (Wärmeleitung), Konvektion (Mitnahme durch strömendes Fluid) und Radiation (Strahlung).

WTP

In Gasen ist die mittlere freie Weglänge der Moleküle viel größer als in Flüssigkeiten, weshalb bei Ersteren die Wärmeleitung (Konduktion) die Konvektion immer dominiert.
Falsch - selbst bei vergleichsweise geringen Strömungsgeschwindigkeiten deutlich unterhalb der Maxwell'schen Geschwindigkeit der Gasmoleküle dominiert häufig die Konvektion. Man kann sich dies wohl mit dem ungerichteten Charakter der Maxwell'schen Geschwindigkeit erklären....

WTP

Wir betrachten einen umströmten Körper, z.B. eine mittels Ventilator gekühlte CPU eines PCs mit beripptem Kühlkörper. Der Wärmeübergangskoeffizienten α, der nur von den Stoffwerten des Fluids und der Temperaturverteilung abhängt, beschreibt den Transport von Wärme von der CPU an die Kühlluft.
Falsch - es stimmt zwar, dass der Wärmeübergangskoeffizient α den konvektiven Wärmeübergang von der Oberfläche eines Körpers an ein strömendes Fluid beschreibt. Der Wärmeübergangskoeffizient hängt jedoch -- wie wir noch sehen werden -- ganz entscheidend von der Strömung des Fluids (Geschwindigkeit, Reynoldszahl, usw.) ab.

WTP

Die RB der dritten Art geht mit anwachsendem Wärmeübergangskoeffizienten α in die RB der ersten Art über.
Wahr - bei anwachsendem Wärmeübergangskoeffizienten α wird bei gegebener Wärmestromdichte der Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche eines wärmeleitenden Festkörpers und der Umgebung zwangsläufig immer kleiner (Newtonsches Gesetz für den Wärmeübergang), bis sich schließlich Oberflächen- und Umgebungstemperatur nicht mehr merklich unterscheiden. Dies entspricht aber gerade einer RB der ersten Art (Dirichlet-Randbedingung, wie die Mathematiker sagen würden.)

WTP

Die RB der dritten Art nähert sich mit anwachsendem Wärmeübergangskoeffizienten dem Grenzfall der Adiabasie, da die Temperaturdifferenz von der Oberfläche des Körpers zum Fluid gegen Null geht und somit keine Wärme mehr übertragen wird.
Falsch - die Temperaturdifferenz zwischen Oberfläche und Fluid wird in der Tat immer kleiner. Die Wärmestromdichte - das Produkt aus abnehmender Temperaturdifferenz und anwachsendem Wärmeübergangskoeffizient - muss dabei keineswegs abnehmen.

WTP

Bei einer Zentralheizung spielt der konvektive Transportmechanismus eine wichtige Rolle: Wasser wird im Kessel erwärmt, strömt zum Heizkörper und gibt dort seine Wärme wieder ab.
Wahr - in durchströmten Rohrleitungen dominiert häufig die Konvektion.

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