Wärmetransport

Question 1

17. Welche Wärmetransport-Mechanismen gibt es?

Answer 1

• Wärmeleitung (s), -diffusion (g,l) (Wärmetransport innerhalb eines Mediums ohne Stofftransport)
• Wärmekonvektion (konvektiver Wärmetransport durch Stofftransport innerhalb eines Mediums)
• Wärmestrahlung (Wärmetransport zwischen 2 Körpern ohne Stofftransport durch elektromagnetische Wellen)

Question 2

18. Die spezifische Verdampfungswärme von Wasser beträgt 2256 kJ/kg. Ist das ein hoher Wert? Warum nimmt Wasser eine Sonderstellung ein?

Answer 2

2256 kJ/kg ist ein sehr hoher Wert;

Sonderstellung:
* Hohe Wärmespeicherung durch große spezifische Verdampfungswärme
* Hoher Wert aufgrund der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen

Question 3

19. Geben Sie die Gleichung für den Gesamtwärmeinhalt eines Stoffes mit Phasenwechsel (z.B. Wasser) an und erklären Sie die einzelnen Terme anhand eines T-Q-Diagramms. Welcher Vorgang benötigt üblicherweise den höchsten Energieaufwand?

Answer 3

Datei

Question 4

20. Warum wird Wasserdampf in Betrieben gerne als Energieträger verwendet? Was ist Kondensationswärme?

Answer 4

• Hohe Wärmespeicherung durch große spezifische Verdampfungswärme
• Hohe Wärmeübergang an Heizflächen (Wärmetauscher  kleinere Heizflächen)

Kondensationswärme = frei werdende Energiemenge/Wärme, die beim Verdampfen aufgewendet werden musste; entspricht der Verdampfungswärme

Question 5

21. Wie kann berücksichtigt werden, wenn die wärmeleitende Wand aus mehreren Materialien besteht (Skizze)?

Answer 5

Durch Summierung der Einzelwiderstände 
DATEI

Question 6

22. Welche technische Bedeutung hat Wärmestrahlung?

Answer 6

• Öfen (ab ca. 800°C relevant)
• Abstrahlungsverluste, auch bei niedrigeren Temperaturen
• Erneuerbare Energien

Question 7

23. Aus welchen Teilschritten setzt sich der Wärmedurchgang zusammen und von welchen Parametern hängt dieser ab (Skizze und Formel)?

Answer 7

• Wärmeübergang 1 von Fluid1-Wand
• Wärmeleitung durch die Wand
• Wärmeübergang 2 von Wand auf Fluid 2
   Wärmetransport kann auch ohne Wand erfolgen (z.B.: Verdampfung = Wärmedurchgang an Phasengrenzfläche)
  DATEI
  Parameter:
• Mediengeschwindigkeit
• Apparategröße
• Heiz-/Kühltemperatur

Question 8

24. Was ist der k-Wert beim Wärmedurchgang? Wie kann der Wärmedurchgang bei gegebener Austauschfläche A erhöht werden?

Answer 8

k = Wärmedurchgangszahl; Wärmemenge pro Austauschfläche m², Stunde und Temperatur K
Erhöhung des Wärmedurchgangs durch:
* Erhöhung der Wärmedurchgangszahl (beeinflusst durch Schichtdicke und Wärmeleitfähigkeit des jeweiligen Körpers)
* Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen Fluid 1 & 2
* Durch Rühren (=Turbulenz) im kälteren Medium  Verringerung der Schichtdicke für laminaren Wärmeübergang