EIS I / Lektion
Werkstoffwissenschaften GL
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viel Mist
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- Welche untergruppen zählen zum Wärmetransport?Wärmestrahlung Konveltion Wärmeleitung
- Wie unterteiltman die Wärmeleitung?staionär instationär
- Wielautet das Fourieresche Gesetz?Q= - λA dT/dx
- Wasist Lambda? Einehit?Wärmeleitfähugkeit [W/mK]
- Einehit Q?[W] oder J/s
- Welche Bedeutung hat Q?pro Zeit- und Flächeneeinheit übertrganene Wärmemenge
- Wasist q? Einheit?Wärmestromdichte [W/m2]
- Wassind die Transportgesetze?integral: H= Mcp (T-T0) Q= αA ΔT Q= k A ΔT differentiell: Q(x)= -λA dT/dx (zylinder) d Q(x)= -λ dA dT/dx (Würfel)
- Definition Konvektion, Wärmeleitung, Wärmestrahlung?Konvektion: massegebundener Transport von Masse, Impuls und Energie in strömenden Flüssigkeiten oder gasen WL: Übertragung von Wärme in FK oder Fluiden durch diffusen Transportprozess, getireben von Temp. grad. WS: Austausch Wärme zwischen Körpern unterschiedl. Temp. durch elektromagn. Strahlung
- Gelichung konvektiver Wärmeübergang?q= α(TW-T∞)
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- Wasist Alpha? Einehit?Wärmeübrgnagskoeffizient W/ m2K kein STOFFWERT
- Wann herrscht ein linearer temperturverlauf?- homogen λ= const. - staionär - eben - 1-d - keine Quellen und Senken
- Was ist k? EinehitWärmedurhcgangskoeffizeint [W/ m2K] KEIN Stoffwert
- Wassind stoffwerte?Dichte, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapaität
- Ersatzschaltbild Wand mit Fenster?- TiWand_____ Konv (1/αA)______WL (δ/λA)____Konv Fenst.________Konv__________WL_______Konv______Ta
- Formel Wärmeleitwiderstand?R = 1/kA= 1/(1/αA+δ/λA+...)
- Wie wird die mittlere A(m) Fläche von zylind. und kugelf. Körpern für WL definiert?Zylinder: A2-A1/ ln(A2/A1) Kugel: √A1A2
- Wie sieht Tempprofil über Radius für Platte, Zylinder, Kugel aus im stat. Fall?siehe TUT 2 Seite 2
- Warum kann z. Bsp. bei Zylinder trotz Isolierung nicht immer der Wärmeverlust reduziert werden?Ziel ist Erhöhung Wärmedurhcgnagswidertsand R= 1/kA Vergrößert man die Dicke des Isomat., so erhöht man den Wärmeleitwiderstand,verrringert aber den Wärmeübergnagswiderstand,da die für den konvektiven Wärmeübergang zur Verfügung stehendeMantelfläche ebenfalls zunimmt. Da Wärmeleit-. und Wärmeübergnagswidertsan in Reihe geschlaten sind,ist eine Verringerung des Gesamtwiderstandes mgl.
- In welchem Fall findet Wärmetransport nur in Gasen durhc WL statt?bei dünner gasschicht, ruhender Luft
- Wie lautet die allg. Gleichung mit der der Wärmestrom durhc WL bescheiben wird?Q(x)= -λA(x) dT/dx
- Gleichung (allg.),mit der Wärmestrom durch Konvektion beschrieben?Q= αA( TW-T∞)
- Gleichung (allg.) mit der Wärmestrom durch Strshlung beschrieben?Q= σεA(T4-T4)= c12 (T/100)4 - (T/100)4
- Temperaturprofile WL, WS und konvektion?Siehe TUT 3 Lösungszettel
- Unterschied y (Punkt) und y (Strich)?y (P): Ableitung nach Zeit part. DGL y(S): Ableitung nach Ort gewöhnlichr DGL
- Definition mittlere log. Temp. differenz?siehe TUT 5 Lösungszettel
- Tempersturverlaäufe Gegenstrom, Gleichstrom?siehe Lernzettel Wärmeübertrgaer Gegenstrom: Temperstur Fluid 1 und 2 nimmt mit Lauflänge ab Gleichstrom: T Fluid x nimmt mit auflänge zu,anderes Fluid nimmt ab
- VT Gegenstrom gegenüber Gleichstrom?Gegenstrom: warmes und kaltes FluidentlangTrennwand in entgegengesetzter Richtung VT: warmes Fluid überträgt großen Anteil Wärmemenge auf kaltes-> weniger Energieverlust übertragene Wärmemenge /A weniger stark unterschieldich an einz. Austauschflächen Gleichstrom: nebeneinander in gleiche Richtung- ideal: angleichen der Stofftemp.
- dimensionlsose Kennzahlen , die charakteriskitk von Wärmeübertragern beschreibt Abhängigkeit zueinander?ε, NTU, W, C=R siehe TUT 5 Wärmeübertrager
- Wie läßt sich der gesamte, übertragene Wärmestrom in einem Wärmeübertrager berechnen?siehe TUT 5 Wärmeübertrager Vorbereitungsfrage e
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- Formel staitonäre WL in Zylinder? + Temp. profil!Buch S. 64
- staionäreWL in Kugel T(r), q(r), Q?Buch S. 66
- Definition BIOT?WL in Körper der Ausdehnung L mit λ und RB 3. ART Bi= lα/ λ Verhältnis Wärmeleit- zum Wärmeübergangswiderstand
- Reduzierung Foureir DGL auf Poisson Gleichung im stationären Fall mit inneren Wärmequellen. quasi 1- d Form für platte (0), Zylinder (1), Kugel (2)?siehe Buch S. 79 Gl 3.31
- Temperaturverläufe T(1) > T (2) a) Gegenstrom..: Mcp> Mcp b) Gegenstrom...: Mcp=Mcp c)gleichstrom analogsiehe TUT 5
- W, NTU, C(R) Def.?W= V ρ cp NTU= kA/ W C=R= W1/W2
- Welche Größen werden bilanziert?Energie, Impuls, Masse, Enthalpie
- Ablauf Bilanzierung?Bilanzgröße wählen Bilanzraum Skizze diff. oder integrale Bilanz Bilanrgl. auftsellen Transportgesetze bei diff.Bilanz : -> Taylor -> RB und Anfangsbeding.
- Unterschied integrale diff. Bilanz?integrale: was rein und raus, innen uninteressant diff.: Auschnitt-> innere Vorgänge
- Taylor- Ansatz?Q(x+dx)= Q(x) + d Q(x)/(dx) * dx
- Aussagen über Gradienten?Gradient groß -> viel Wärmeabgabe-> hohes Q, q konst,wenn λ const. hohe T-> λ hoch niedrige T-> niedrige λ-> Gradient steiler und kleiner, wenn von r abhängig
- Welche RB gibt es-> Erkennungsmerkmale!1. Art: T(x=0; t>0)= Ts= const. /// T(x=L)= T0 Temp. explizit vorgegeben sprunghafte Temp.änderung 2. Art: - λ dT/dxIx=0=q= const. vorgegebene q-> const. am Rand adiabate Wand-> Isotherme parallel Wand (Gradient überall gleiche Steigung) Symmetrie Maximum 3. Art: -λ dT/dx Ix=0 = α(TF-Tw) Körper grenzt an Fluid Konvektion halbunendlicher Körper Gradient nimmt mit t ab
- WLG instaionär?+ HerleitungTUT 7 S.2
- Wie sind d/ ie #kennzahlen Re, Pr Bi und NU definiert?Re = wL/ν Pr= ν/a Nu= L α/λF Bi= Lα/λW
- Maßnahmen gegen Wärmeverlust+ phsik. Bedeutung?- Isolierung-> Erhöhung Wärmewiderstand Evakuieren-> Verringerung konvekiton Spiegelung-.> senkt Emmisisonsgrad-> weniger Strahlungsaustausch
- Bedingungen Temp. verlauf nicht linaer?instationär A,λ nicht const Wärmequellen und Senken instaionäer nicht 1-d keine konst. Stoffwerte
- Konzentrationsverlauf nicht linear?analog Temp. verlauf + einseitige Diff. und Konvektion
- Def. Temperaturleitfähigkeit?a= λ/ρcp [m2/s]
- Wie ist ein halbunendlicher Körperdefiniert?über RB nur für eine hälfte
- Formel Wärmeindringkoeffizient b?b= √(λρcp)= λ/√a