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Wärmetransportphänomene (Fach) / Exerzieren (Lektion)
- Bei laminarer Strömung ReD < ReD,krit kann die Abkühlung oder Erwärmung des Fluids über die gesamte Rohrlänge mithilfe der logarithmischen Temperaturdifferenz Δ Tlog berechnet werden. Bei turbulenter Strömung muss man auf Korrelationen zurückgreifen. Falsch: bei konstanter Wandtemperatur darf man die logarithmische Temperaturdifferenz -- siehe Gl. (1929) -- einsetzen um den Gesamtwärmestrom zu bestimmen, egal ob laminare oder turbulente Strömungsverhältnisse vorliegen.
- Bei konstanter Wandtemperatur TW kann die Abkühlung oder Erwärmung des Fluids über die gesamte Rohrlänge L mithilfe der logarithmischen Temperaturdifferenz Δ Tlog berechnet werden. Bei konstanter Wärmstromdichte qW kann man die entsprechende globale Energiebilanz sofort aufstellen Richtig: kein weiterer Kommentar.
- Die einfache Abschätzung der Nußelt-Zahl, die in Abschnitt 19.3.4 diskutiert wurde, ist nicht einfach auf den turbulenten Fall übertragbar, da dort die Profile von Geschwindigkeit und Temperatur eine andere Form mit höheren Gradienten in Wandnähe aufweisen. Richtig: die Profile weisen steilere Gradienten in Wandnähe und einen vergleichsweise flachen Verlauf im Zentrum des Rohres auf. Die in Abschnitt 19.3.4 gewählten Ansatzfunktionen berücksichtigen dies nicht.
- Die Boussinesq-Näherung ist nur für ideale Gase mit kleinen Temperaturunterschieden und einem Ausdehnungskoeffizienten β = 1/T anwendbar. Falsch: die Boussinesq-Näherung (Berücksichtigung von Dichteunterschieden nur bei der Körperkraft) darf man z.b. auch in Wasser (nahezu inkompressibles Fluid) mit Dichtegradienten aufgrund von unterschiedlicher Salzkonzentration anwenden.
- Falls in einem Fluid inhomogener Dichte Volumenkräfte und Dichtegradienten nicht parallel zueinander orientiert sind, wird sich im Allgemeinen eine freie Konvektionsströmung einstellen. Richtig: dies ist gerade die hinreichende Bedingung (20.12) für freie Konvektion.
- Falls in einem Fluid inhomogener Dichte Volumenkräfte und Dichtegradienten parallel zueinander orientiert sind, kann sich keine freie Konvektionsströmung entwickeln. Falsch: bei gleich gerichteten Volumenkräften und Dichtegradienten liegt ein hydrostatisches Gleichgewicht vor. Freie Konvektion kann auch einsetzen, wenn dieses Gleichgewicht instabil ist.
- Ein System ist in einem instabilen (Gleichgewichts-)Zustand, falls es nach einer kleinen Störung nicht wieder in den Anfangszustand zurückkehrt, sondern sich immer weiter vom Gleichgewichts- bzw. Anfangszustand entfernt. Richtig: siehe Abb. 20.2.
- In der Grenzschicht-Näherung gilt, dass die Ableitungen aller auftretenden Größen senkrecht zur Wand einen wesentlich größeren Wert besitzen als parallel zur Wand. Falsch: der wandnormale Druckgradient ist gleich Null.
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