30 2.17 Ausfluss Abgeleitete Einheiten 2.40 Wärmeübergangskoeffizient h Der Wärmeübergangskoeffizient gibt an, welche Wärmemenge (in Joule) je Sekunde (W) von 1 m2 eines Stoffes auf die berührende Luft oder umgekehrt übertragen wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen Luft und Stoffoberfläche 1 K beträgt. Der Wärmeübergangskoeffizient h ist von vielen Faktoren abhängig: Temperaturen, Geschwindigkeit, Form der Fläche, Dichte, Wärmekapazität usw. Anstelle des Wärmeübergangskoeffizienten h kann man auch den Wärmeübergangswiderstand R den einschlägigen Tabellen entnehmen. • Wärmeübergangswiderstände für ebene Oberflächen Wenn über die Randbedingungen keine besonderen Angaben vorliegen, gelten für ebene Oberflächen die in Tabelle 2.10 angegebenen Werte für Wärmeübergangswiderstände. Die Tabelle 2.10 enthält Bemessungswerte. Um den Wärmedurchgangskoeffizienten z. B. von Bauteilen angeben zu können, wo von der Richtung des Wärmestroms unabhängige Werte verlangt sind, wird empfohlen, die Werte für den horizontalen Wärmestrom zu verwenden. Die in der Tabelle angegebenen Werte für den inneren Wärmeübergangswiderstand wurden für ε = 0,9 und mit hro bei 20 °C berechnet. Der angegebene Wert für den äußeren Wärmeübergangswiderstand wurde für ε = 0,9, hro bei 0 °C und für v = 4 m/s ermittelt. Der Wärmeübergangswiderstand für ebene Oberflächen ergibt sich nach: hc = Wärmeübergangskoeffizient durch Konvektion hr = Wärmeübergangskoeffizient durch Strahlung ε = Emissionsgrad der Oberfläche hro = Wärmeübergangskoeffizient durch Strahlung eines schwarzen Körpers σ = Stefan-Boltzmann-Konstante [5,67 · 10−8 W/(m2 · K4)] Tm = mittlere thermodynamische Temperatur der Oberfläche und ihrer Umgebung Innenoberflächen: hc = hci für Wärmestrom aufwärts: hci = 5,0 W/(m2 · K) für Wärmestrom horizontal: hci = 2,5 W/(m2 · K) für Wärmestrom abwärts: hci = 0,7 W/(m2 · K) Außenoberflächen: hc = hce hce = 4 + 4v v = Windgeschwindigkeit über der Oberfläche in m/s • Wärmeübergangswiderstände für Windgeschwindigkeiten In der Tabelle 2.12 sind die Werte des äußeren Wärmeübergangswiderstandes Rse für verschiedene Windgeschwindigkeiten angegeben. Wärmedurchgangswiderstand RT Der Wärmedurchgangswiderstand ist die Summe aus dem Wärmedurchlasswiderstand R und den Wärmeübergangswiderständen Rsi und Rse. Bei einem ebenen Bauteil aus thermisch homogenen Schichten ist der Wärmedurchgangswiderstand nach folgender Gleichung zu berechnen: RT = Rsi + R1 + R2 + Rn + Rse Bei Zwischenrechnungen müssen die Werte von Wärmedurchlasswiderständen mit mindestens drei Dezimalstellen berechnet werden. Wärmeübergangskoeffizient Physikalische Grundlagen für ebene Oberflächen für Windgeschwindigkeiten Wärmeübergangswiderstände Richtung des Wärmestroms Aufwärts Horizontal1) Abwärts Rsi 0,10 0,13 0,17 Rse 0,04 0,04 0,04 1) Richtung des Wärmestroms: ± 30° zur horizontalen Ebene Tabelle 2.10: Wärmeübergangswiderstände in m2K/W Temperatur hro °C W/(m2 · K) −10− 4,1 00 4,6 10 5,1 20 5,7 30 6,3 Tabelle 2.11: Werte des Wärmeübergangskoeffizienten durch Strahlung hro eines schwarzen Körpers Windgeschwindigkeit Rse m/s m2 · K/W 1 0,08 2 0,06 3 0,05 4 0,04 5 0,04 7 0,03 100 0,02 Tabelle 2.12: Werte des äußeren Wärmeübergangswiderstandes Rse für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten Rs = 1 hc + hr hr = ε · hro hro = 4 · σ · T 3 m MUSTER
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