{"id":42525,"date":"2019-10-05T03:10:38","date_gmt":"2019-10-05T02:10:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-laminare-und-turbulente-naturliche-konvektion\/"},"modified":"2020-03-05T08:35:00","modified_gmt":"2020-03-05T07:35:00","slug":"was-ist-laminare-und-turbulente-naturliche-konvektion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-laminare-und-turbulente-naturliche-konvektion\/","title":{"rendered":"Was ist laminare und turbulente nat\u00fcrliche Konvektion?"},"content":{"rendered":"
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Laminare und turbulente nat\u00fcrliche Konvektion.\u00a0Die mikroskopische Natur der Str\u00f6mung und die nat\u00fcrlichen Konvektionskorrelationen unterscheiden sich deutlich in den laminaren und turbulenten Bereichen.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Laminare und turbulente nat\u00fcrliche Konvektion<\/h2>\n

\"Rayleigh-Nummer<\/a>Es ist wichtig zu beachten, dass nat\u00fcrliche Konvektionsgrenzschichten nicht auf\u00a0laminare Str\u00f6mung beschr\u00e4nkt sind<\/a>\u00a0.\u00a0Wie bei erzwungener Konvektion k\u00f6nnen hydrodynamische Instabilit\u00e4ten auftreten.\u00a0Das hei\u00dft, St\u00f6rungen in der Str\u00f6mung k\u00f6nnen verst\u00e4rkt werden, was zum \u00dcbergang von laminarer zu turbulenter Str\u00f6mung f\u00fchrt.\u00a0Bei einer vertikalen flachen Platte wird die Str\u00f6mung\u00a0turbulent,<\/a>\u00a0um den Wert von:<\/p>\n

Ra\u00a0x<\/sub>\u00a0= Gr\u00a0x<\/sub>\u00a0.\u00a0Pr> 10\u00a09<\/sup><\/strong><\/p>\n

Wie bei der erzwungenen Konvektion unterscheiden sich die mikroskopische Natur der Str\u00f6mungs- und Konvektionskorrelationen in den\u00a0laminaren<\/a>\u00a0und\u00a0turbulenten<\/a>\u00a0Bereichen deutlich.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Nat\u00fcrliche Konvektion – Korrelationen<\/h2>\n

Wie bereits erw\u00e4hnt,\u00a0basieren die\u00a0meisten\u00a0W\u00e4rme\u00fcbertragungskorrelationen<\/strong>\u00a0bei der\u00a0nat\u00fcrlichen Konvektion<\/strong>\u00a0auf experimentellen Messungen, und Ingenieure verwenden h\u00e4ufig geeignete\u00a0Kennzahlen,<\/a>\u00a0um die nat\u00fcrliche Konvektionsw\u00e4rme\u00fcbertragung zu beschreiben.\u00a0Die Kennzahl, die den\u00a0konvektiven W\u00e4rme\u00fcbergang<\/a>\u00a0(dh den\u00a0W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten<\/a>\u00a0) beschreibt, ist die\u00a0Nusselt-Zahl<\/strong><\/a>\u00a0, die als Verh\u00e4ltnis der\u00a0vom Fluid\u00a0konvizierten W\u00e4rmeenergie<\/strong>\u00a0zur im Fluid\u00a0gef\u00fchrten W\u00e4rmeenergie definiert ist<\/strong>\u00a0.\u00a0Die\u00a0Nusselt-Zahl<\/strong>\u00a0repr\u00e4sentiert die Verbesserung der W\u00e4rme\u00fcbertragung durch eine Fluidschicht als Ergebnis der\u00a0Konvektion relativ zur Leitung<\/strong>\u00fcber die gleiche Fl\u00fcssigkeitsschicht.\u00a0Bei freier Konvektion werden W\u00e4rme\u00fcbertragungskorrelationen (f\u00fcr die Nusselt-Zahl) normalerweise in Form der\u00a0Rayleigh-Zahl<\/a><\/strong>\u00a0ausgedr\u00fcckt\u00a0.<\/strong><\/p>\n

Die\u00a0Rayleigh-Zahl<\/strong>\u00a0wird verwendet, um die W\u00e4rme\u00fcbertragung in nat\u00fcrlicher Konvektion auszudr\u00fccken.\u00a0Die Gr\u00f6\u00dfe der Rayleigh-Zahl ist ein guter Hinweis darauf, ob die nat\u00fcrliche Konvektionsgrenzschicht laminar oder turbulent ist.\u00a0Die einfachen empirischen Korrelationen f\u00fcr die durchschnittliche Nusselt-Zahl Nu in nat\u00fcrlicher Konvektion lauten wie folgt:<\/p>\n

Nu\u00a0x<\/sub>\u00a0= C. Ra\u00a0x\u00a0<\/sub>n<\/sup><\/strong><\/p>\n

Die Werte der\u00a0Konstanten C<\/strong>\u00a0und\u00a0n<\/strong>\u00a0h\u00e4ngen von der Geometrie der Oberfl\u00e4che und dem\u00a0Str\u00f6mungsregime ab<\/a>\u00a0, das durch den Bereich der\u00a0Rayleigh-Zahl<\/strong>\u00a0charakterisiert ist\u00a0.\u00a0Der Wert von n betr\u00e4gt normalerweise\u00a0n = 1\/4<\/strong>\u00a0f\u00fcr\u00a0laminare Str\u00f6mung<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0n = 1\/3<\/strong>\u00a0f\u00fcr\u00a0turbulente Str\u00f6mung<\/strong><\/a>\u00a0.<\/p>\n

Zum Beispiel:<\/p>\n

\"nat\u00fcrliche<\/a><\/p>\n

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Siehe auch:\u00a0<\/span>Nusselt-Nummer<\/span><\/a>
\nSiehe auch:\u00a0<\/span>Rayleigh-Nummer<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Beispiel: Nat\u00fcrliche Konvektion – flache Platte<\/span><\/h2>\n

Eine 10 cm hohe vertikale Platte wird in 260 \u00b0 C Druckwasser (16 MPa) bei 261 \u00b0 C gehalten.\u00a0Bestimmen Sie die\u00a0<\/span>Nusselt-Zahl<\/span><\/strong>\u00a0anhand der einfachen Korrelation f\u00fcr eine vertikale flache Platte.<\/span><\/p>\n

\"Beispiel<\/a><\/p>\n

Um die Rayleigh-Zahl zu berechnen, m\u00fcssen wir wissen:<\/span><\/p>\n