Artikel zur Physik: Wärmekonvektion und deren Beispiele
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- Dieses Thema hat 29 Antworten und 8 Teilnehmer, und wurde zuletzt aktualisiert vor 19 Jahren, 10 Monaten von Raoul Duke.
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AutorBeiträge
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18. August 2003 um 16:08 Uhr #472113NicoTeilnehmer
Also nicht erschrecken bei der Länge dieses Artikels. Hier heißt die Devise: “Durchkämpfen und schlauer werden – Bücher sind dicker”. Nur Mut!!
1.1. Einleitung:
Für die Wärmeübertragung in Kühlkreisläufen stellt die Konvektion die wichtigste Komponente dar. Im Folgenden soll nun die Konvektion theoretisch erklärt und dargelegt werden. Dies versuche ich möglichst einfach zu halten, doch leider werde ich nicht auskommen, ohne die eine oder andere Gleichung zu verwenden. Da in der Konvektion verschiedenste Faktoren einfließen, werden diese Gleichungen mitunter sehr schnell sehr umfangreich. Ich hoffe aber trotzdem, dass ich sie für jeden verständlich erklären kann. Wenn nicht, fragt einfach nach, denn dumme Fragen gibt es nicht und wenn man den einen oder anderen Kniff kennt ist die Konvektion gar nicht so schwer.
…(Nachtrag:
Und hier der Artikel:
http://www.meisterkuehler.de/computer/meisterkuehler_v2/meisterkuehler_Physik-Waermekonvektion.htmlSo Leute, wenn’s Probleme mit den Seiten oder im Verständnis gibt, könnt ihr hier die Fragen stellen, die dann hoffentlich schnell mit passenden Antworten versehen werden können.
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5. September 2003 um 15:09 Uhr #505948Obi WanAdministrator
❗ [size=6]Ein dickes KOMPLIMENT gibt es von mir ebenfalls[/size]:!: 😀
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5. September 2003 um 15:09 Uhr #505947techno_magierTeilnehmer
Ich muss hier mal ein dickes Lob an dich loswerden. Ich habe mir diesen Artikel gleich dreimal durhgelesen und auch mit meinen Lehrbüchern (zum Teil schon veraltet)verglichen. Das zweite mal war zum besseren Verständniss da ich meine grauen Zellen mal wieder auf diese Thematik einschissen musste und das Dritte mal war einfach nur genuss.
Ich finde das du dafür eigntlich mehrals nur Anerkennung verdient hast, ein solch komplexe Thematik doch noch so darzustellen das es auch für jemanden der sich noch nicht damitt befasst hat zum bessseren verständniss beiträgt, auch finde ich schön das du dich bei deinen Ausführungen nicht auf irgendwelche schmutzigen Beispiele eingelassen hast um es zu simplifizieren, was dann zu einem falschen Verständnis beitragen könnte.Bin zutiefst beindruckt von deinen Artikeln und galub mir das schafft man nicht so einfach. (Neugiernichtzurückhaltenkann) was Studierst du eigentlich bzw. hast du Studiert ❓
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5. September 2003 um 17:09 Uhr #505949NicoTeilnehmer
Hallo Techno,*ganz verlegen grins*, Danke für ein so tolles Kompliment.Mein Ziel mit diesen Artikeln soll es ja auch sein, dass man sich langsam ran tastet, zur Not auch nur die Rechenbeispiele nutzt und dann ab und zu nochmal nachliest, wie sie zu Stande gekommen sind. Aber ganz so viel Kompliment ist dann vielleicht doch nicht abgebracht. Diesen Artikel hat Sascha – alias Duke geschrieben. Ich hab ihn nur ein wenig aufgepeppt und neu verfasst und komplettiert – Hier gilt also das große Lob dem Duke.Nichts desto trotz einige andere Artikel stammen auch von mir persönlich.Da uns als Autoren sehr an dem Verständnis der Artikel liegt, freut uns ein solches Lob umso mehr.Und nun zu meinem Studium.Damit fertig bin ich noch nicht. Ich mache gerade Medientechnologie in Ilmenau. Hat nicht wirklich viel mit Physik zu tun, aber etwas. Dann ist da auch noch mein eigenes Interesse an den Themen, was natürlich die Neugier über diese Sachverhalte immens beflügelt – da liest man sich das an der UNI nicht vermittelte Wissen einfach an.Übrigens:Lehrbücher veralten im Regelfall nicht. Allenfalls kommen neue Sachen hinzu. Wenn du es mit diesen vergleichen tuest, ist das gut – kann man doch so noch vielleicht enthaltene Fehler ausmerzen. Ich habe als grundlegende Literatur den Springer “Physik f. Ingenieure” genommen. Falls er nicht bereits als Quelle genannt ist, soll er hier nochmal erwähnt werden. Das ist wirklich ein sehr gutes Buch.So Leutz 🙂 ich verschwinde jetzt ab ins Wochenende. Bin Montag wieder online :-)Schöne Tage euch allen
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14. Oktober 2003 um 12:10 Uhr #507504SebastianTeilnehmer
Hallo Nico,
auch von mir Lob, auch und besonders für das schöne Rechenbeispiel.
http://www.meisterkuehler.de/computer/meisterkuehler_v2/meisterkuehler_Physik-Rechenbeispiel-Konvektion.htmlWie wichtig ist die Förderleistung des Lüfters?
Ich würde schätzen ca. 20-40% Genauigkeit.
Ich hätte auch schon eine Idee, wie du sie messen könntest. Wie wäre es, wenn du zB eine 120l-Müllbeutel von dem Lüfter aufpusten läßt und die Zeit misst?mfg Sebastian
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14. Oktober 2003 um 14:10 Uhr #507505NicoTeilnehmer
Hallo Sebastian,
ich freue mich, dass dir der Artikel gefallen hat.Dein Vorschlag mit dem “Aufpusten eines definierten Inhalts”, der gefällt mir sehr gut. Ich werde mal die Tage daran basteln und sehen, was dabei herauskommt und werde an dieser Stelle mal berichten.
Und nun zu deiner Frage.
Das kann man so pauschal leider nicht abschätzen. Ich versuche mal zu schreiben warum, bzw. wie man das dann ermitteln kann.
1. Muss man das ganze System ohne einen Lüfter betreiben und messen, welche Endtemperatur sich einstellt (da eignet sich eine CPU nicht unbedingt als Wärmequelle, also muss man was anderes nehmen, bspw. ein Peltierelement.)
2. Dann berechnet man die Leistung, die durch Konvektion abgegeben wurde.
3. Jetzt schaltet man den Lüfter ein und lässt ihn mit seiner Volumenfördermenge arbeiten und misst, welche Temperatur sich nun einstellt.
4. und letztes teilt man das Ergebnis mit Lüfter durch das ohne und subtrahiert noch eins und multipliziert mit 100 und man hat dann die Erhöhung in Prozent.Das Ergebnis wird, denke ich, sogar noch weitaus höher als 40% liegen.
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14. Oktober 2003 um 18:10 Uhr #507512Raoul DukeTeilnehmer
hi sebastian
glaube das mit den bildern ist hier ne sache für sich, musst mal die moderatoren fragen 🙂habe mir deine zeichnung trotzdem angesehen, und so in der art sehe ich dass auch. in das system muss einfach ein regelventil oder überdruckventil, der bei einem bestimmten druck zumacht und die luft ableitet
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14. Oktober 2003 um 18:10 Uhr #507510SebastianTeilnehmer
Hallo Rauol,
habe das mit Nico schon diskutiert. mein Vprschlag war etwa:
mfg Sebastian
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14. Oktober 2003 um 18:10 Uhr #507511SebastianTeilnehmer
BTW: Was ist mit den Bilder-links los? Was mach ich falsch?!?!!1ß!?
mfg Sebastian
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14. Oktober 2003 um 18:10 Uhr #507509Raoul DukeTeilnehmer
die methode ist nicht schlecht, nur sehe ich ein problem darin, dass luft als fluid kompressibel ist. ein definiertes volumen hat damit eine variable masse.
die frage, wann der sack nun voll ist, ist dann vollkommen subjektiv
als lösung könnte eine überdruckventil funktionieren, damit man einen festen druck erreicht, somit ließe sich die masse bestimmen -
14. Oktober 2003 um 19:10 Uhr #507519HawkTeilnehmer
Aha, hab´s mal auf einen von meinen Yahoo Accounts gepackt.
Sonst wenn Du Bilder uppen willst geh auf http://photoalbum.powershot.de/index.php
Ist kostenlos, anscheinend unbegrenzt, direkt verlinken kann man auch, auch aus privaten Ordnern -
14. Oktober 2003 um 19:10 Uhr #507516HawkTeilnehmer
@Sebastian: Du machst gar nichts falsch. Irgendwie funktioniert das in diesem thread nicht mit dem Bilder einfügen.
Hier mal Dein Bild als Verknüpfung, das funktioniert anscheinend. -
14. Oktober 2003 um 19:10 Uhr #507521NicoTeilnehmer
Thema BILDER
Das funktioniert so:
Du speicherst die Bilder auf deinem eigenen WEB-Space und verlinkst sie in den Artikeln.
Ich selbst hab das aber noch nicht gemacht, weil ich das auch umständlich finde. Aber unser Admin spart dadurch Geld.Dazu gibts aber einen Thread, irgendwo.
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14. Oktober 2003 um 19:10 Uhr #507522HawkTeilnehmer
Er weiß schon wie das funktioniet mit den Bildern (s.o.)
Nur gibt es da irgendwie Probleme mit seinem Webspace wodurch das Bild nicht angezeigt wird. Nur eine Verknüpfung mit dem Bild funktioniert. -
14. Oktober 2003 um 19:10 Uhr #507517
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14. Oktober 2003 um 21:10 Uhr #507525Raoul DukeTeilnehmer
naja, ist schon ein kreuz mit der verlinkerei
@hawk
kriege dein bild trotzdem nicht angezeigt, nur ein leeres image-fenster -
14. Oktober 2003 um 21:10 Uhr #507528HawkTeilnehmer
??????
Bei mir wird´s angezeigt.
Vielleicht ähnliches Problem wie bei Sebastian.
Dann noch mal bei http://photoalbum.powershot.de/index.php -
15. Oktober 2003 um 20:10 Uhr #507550NeptunModerator
8) [size=6] Ihr seid echt klasse … Hut ab [/size] ❗ ❗
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15. Oktober 2003 um 20:10 Uhr #507546Raoul DukeTeilnehmer
jetzt habe ich auch ein bild, ein dank dem spender 🙂
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16. Oktober 2003 um 1:10 Uhr #507562SebastianTeilnehmer
Wenn sich das Lob auf die Müllsackidee bezieht … danke!
mfg Sebastian
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28. April 2004 um 10:04 Uhr #519946orw.AnonymousTeilnehmer
Mensch Nico,
Schöner Aufsatz das. Es ist der einzige im Netz das sich so anschaulich mit der Wärmeübertragung auseinandersetzt. Und falls es dich schmeichelt, du hilfst gerade dabei die Wärmeverluste grosser Solaranlagen im Falle thermischer Stagnation in den Griff zu kriegen. *g*
Ich habe noch eine Frage zu deiner letzten Formel in deinem Aufsatz: Horizontaler Zylinder, Laminar- und Turbulenzgebiet: In der Formel rechnest du mit einem Korrekturfaktor f3. Beschreibst aber den Korrekturfaktor f2. Kannst du das richtigstellen bzw. dich dazu äussern?Gruss Kurt
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28. April 2004 um 22:04 Uhr #519970NicoTeilnehmer
Hallo Kurt,
wie ich bereits am Ende des Artikels gechrieben hatte, ist das Grundgerüst nicht von mir. Bei der Überarbeitung hab ich also folglich das meiste nur übernommen.
Ich hab mich aber mal grad eben für’n halbes Stündchen hingesetzt und mir den Artikel nochmal zu Gemüte geführt um bemerkt, dass in den Formel noch Schreibfehler enthalten sind – nicht zuletzt der von dir angemerkte Parameter f3, gemeint war f2.
Da ich aber derzeit keine ausreichende Literatur zur Verfügung hab, die werd ich mir morgen aus der Bibo holen, ist der Parameter also Vorsicht zu genießen. Ich kann derzeit den Exponent 1,8.. nicht ganz nachvollziehen, da der normalerweise immer unter 1 sein sollte – wie gesagt, ich versuch das morgen zu klären.Nachtrag:
Beim Durchlesen ist mir auch noch eine Kleinigkeit ins Auge gestochen:
Der Parameter f1 ist übrigens auch nicht ganz korrekt. Der darin enthaltene Exponent 16/9 muss ersetzt werden durch 8/27.Wenn ich morgen mich dann über die Literatur hergemacht habe, werd ich mich dann auch an die Überarbeitung des Artikels machen.
P.S.:
Mich würden ja mal Kennwerte für den von dir angesprochenen Anwendungsfall interessieren, um auch mal ein bisschen dran herum zurechnen :-). -
29. April 2004 um 23:04 Uhr #520021NicoTeilnehmer
Hallo Kurt,
ich hab mich heute in der Bibo im Regal vergriffen und hab’s erst gemerkt also ich zu Hause saß. Ich muss dich leider mit einer Richtigstellung des Artikels noch um ein paar Tage vertrösten.
So ist das, wenn man nur nach Signaturen guckt :-).
Ich bleibe aber an der Sache dran. -
10. Mai 2004 um 13:05 Uhr #520632orw.AnonymousTeilnehmer
Es freut mich sehr, dass du an deinem Projekt noch arbeitest, der letzte Eintrag stammt ja von letztem Jahr.
Ich kann dir gemessene Daten zur Verfügung stellen, um Theorie und Praxis zu vergleichen, allerdings lieber per Email als hier. Der Umfang und die Detailtiefe verwirrt hier nur beim Versuch eine Quintessenz herauszuziehen.
Ich muss meine Daten auch erst noch filtern, denn die Rahmenbedingungen genügen nicht gänzlich der freien Konvektion. Eine frische Brise ändert das Alpha um Faktor 4 *heul*
Was mich interessieren würde, welche Quellen Sascha benutzt hat.
Freue mich über deine Antwort
Gruss Kurt -
23. Mai 2004 um 4:05 Uhr #521511NicoTeilnehmer
Hallo Kurt,
lang hat’s gedauert aber es gab auch einen Grund.
Also erstmal in aller Kürze. Ich kann weder die 16/9 noch die 8/27 derzeit definitiv absegnen. Ich find einfach keine passende Literatur dazu. Aber ich gebe nicht auf. Noch hält die Bibo einige literarische Schankerl bereit :-).Die Quellen, die Sascha benutzt hat, würden mich daher auch mal brennend interessieren. Nur leider hat er sich in letzter Zeit etwas rar gemacht – naja, wie das eben so ist, wenn man noch aktiv studiert. Ich leide ja auch mehr oder weniger unter dem Mangel an ausreichender Zeit.
An den Daten bin ich aber nach wie vor interessiert. Klick einfach auf den Mail-Button.
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23. Mai 2004 um 12:05 Uhr #521519NeptunModerator
oder Kurt,
schreib an: nico at meisterkuehler .de 🙂
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1. Juni 2004 um 16:06 Uhr #521972Raoul DukeTeilnehmer
hi hi hi,
hab leider momentan sehr viel um die ohren, deswegen melde ich mich erst jetzt wieder.
die formeln stammen eigentlich vollständig aus unserem wärmetechnik skript, wo unser dozent die formeln her hat, kann ich leider nicht sagen, werde aber demnächst mal im skript nachschauen und die exponentenfrage zu klären versuchen. als buch ist der zerbe-hofmann zu empfehlen, ist ein sehr gutes buch zur wärmetechnik -
3. Juni 2004 um 10:06 Uhr #522044Raoul DukeTeilnehmer
habe nochmal daheim geschmökert,
also hier die formel der freien konvektion beim horizentalen ZylinderNu = (0,752+0,387* (Ra*f3)^(1/6) )^2
mit f3 = 1 / (1+(0,559/Pr)^(9/16))^(16/9)
und nochmal zur Buchempfehlung
1. Zerbe/Hoffmann “einführung in die Thermodynamik”
2. Wagner, W. “Wärmeübertragung” -
16. Juni 2004 um 10:06 Uhr #522772orw.AnonymousTeilnehmer
Soweit einverstanden, Ich habe zwischenzeitlich mal den VDI Wärmeatlas gewälzt und dort für NU folgendes gefunden
NU=(0.6+0.387*(Ra*f3)^(1/6)^2abgeshen von einem anderen konstanten Anfangswert für NU zeigen sich die grössten Unterschiede in der Klammersetzung 😉
Die ersten Rechnungen sind auch da, man muss wohl sagen, es funktioniert. Aber freie Konvektion hat man so gut wie gar nicht. Allein die Zwangsbelüftung unserer Labors sorgt für soviel Änderung im Alpha aussen, dass wir uns richtig schwer tun. Sobald unser Thermostat wieder tut (bisher hab ich auch noch mit Wärmekapazitäten zu kämpfen) Kann ich qualifizierte kalorisch ermittelte Vergleichsdaten anbieten.
OK das mit der Klammersetzung war ein Eigentor.
Gruss Kurt
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17. Juni 2004 um 11:06 Uhr #522878Raoul DukeTeilnehmer
das mit den 0,6 <-> 0,752 kriegen wir auch noch raus 🙂
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