{"id":42557,"date":"2019-10-05T06:08:29","date_gmt":"2019-10-05T05:08:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-konvektionsbeispiel-problem-mit-losung-definition\/"},"modified":"2020-03-05T08:50:55","modified_gmt":"2020-03-05T07:50:55","slug":"was-ist-konvektionsbeispiel-problem-mit-losung-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-konvektionsbeispiel-problem-mit-losung-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Konvektionsbeispiel &#8211; Problem mit L\u00f6sung &#8211; Definition"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-clearfix\">Dieses Beispiel zeigt, wie der konvektive W\u00e4rme\u00fcbergang berechnet wird.\u00a0Berechnung des W\u00e4rmedurchgangskoeffizienten und der Mantelfl\u00e4chentemperatur.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Beispiel &#8211; Konvektion &#8211; Manteloberfl\u00e4chentemperatur<\/h2>\n<p><strong><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Convection-Convective-Heat-Transfer-example.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20406 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Convection-Convective-Heat-Transfer-example-275x300.png\" alt=\"Konvektion - konvektive W\u00e4rme\u00fcbertragung\" width=\"275\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Convection-Convective-Heat-Transfer-example-275x300.png\" \/><\/a><\/strong><\/p>\n<p><strong>Beispiel &#8211; Konvektion &#8211; Problem mit L\u00f6sung\u00a0<\/strong><\/p>\n<p><strong>Mantel<\/strong>\u00a0ist die \u00e4u\u00dfere Schicht der Brennst\u00e4be, die zwischen dem\u00a0<strong>Reaktork\u00fchlmittel<\/strong>\u00a0und dem\u00a0<a title=\"Kernbrennstoff\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-fuel\/\"><strong>Kernbrennstoff<\/strong><\/a>(dh\u00a0<strong>Brennstoffpellets<\/strong>\u00a0) steht.\u00a0Es besteht aus einem korrosionsbest\u00e4ndigen Material mit geringem Absorptionsquerschnitt f\u00fcr\u00a0<a title=\"Thermisches Neutron\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/neutron\/thermal-neutron\/\">thermische Neutronen<\/a>\u00a0, \u00fcblicherweise aus einer\u00a0<strong>Zirkoniumlegierung<\/strong>\u00a0.\u00a0<strong>Die Ummantelung<\/strong>\u00a0verhindert, dass radioaktive Spaltprodukte aus der Brennstoffmatrix in das Reaktork\u00fchlmittel gelangen und dieses verunreinigen.\u00a0Verkleidungen stellen eine der Barrieren bei der\u00a0<strong>Tiefenverteidigung dar<\/strong>\u00a0, daher ist ihre\u00a0<strong>K\u00fchlbarkeit<\/strong>\u00a0einer der wichtigsten Sicherheitsaspekte.<\/p>\n<p>Betrachten Sie die Kraftstoffh\u00fclle mit dem Innenradius\u00a0<strong>r\u00a0<\/strong><strong><sub>Zr, 2<\/sub><\/strong><strong>\u00a0= 0,408 cm<\/strong>\u00a0und dem Au\u00dfenradius\u00a0<strong>r\u00a0<\/strong><strong><sub>Zr, 1<\/sub><\/strong><strong>\u00a0= 0,465 cm<\/strong>\u00a0.\u00a0Im Vergleich zu Brennstoffpellets entsteht in der Brennstoffh\u00fclle kaum W\u00e4rme (die H\u00fclle wird\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/fission\/energy-release-from-fission\/\">durch Strahlung leicht erw\u00e4rmt<\/a>\u00a0).\u00a0Die gesamte im Kraftstoff erzeugte W\u00e4rme muss durch\u00a0<a title=\"W\u00e4rmeleitung - W\u00e4rmeleitung\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-warmeleitung-warmeleitung-definition\/\"><strong>Leitung<\/strong><\/a>\u00a0durch die Ummantelung \u00fcbertragen werden, und daher ist die Innenfl\u00e4che hei\u00dfer als die Au\u00dfenfl\u00e4che.<\/p>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<p><span>Annehmen, dass:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Der Au\u00dfendurchmesser der Ummantelung betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>d = 2 xr\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><span>\u00a0= 9,3 mm<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die Steigung der Kraftstoffstifte betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>p = 13 mm<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die\u00a0<\/span><a title=\"W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-warmeleitfahigkeit-definition-2\/\"><span>W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/span><\/a><span>\u00a0von\u00a0<\/span><a title=\"Ges\u00e4ttigte und unterk\u00fchlte Fl\u00fcssigkeit\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/saturated-and-subcooled-liquid\/\"><span>ges\u00e4ttigtem Wasser<\/span><\/a><span>\u00a0bei 300 \u00b0 C betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>k\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>H<\/span><\/sub><\/strong><span><strong>\u00a02\u00a0<\/strong><strong><sub>O<\/sub><\/strong><\/span><strong><span>\u00a0= 0,545 W \/ mK<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die dynamische Viskosit\u00e4t von ges\u00e4ttigtem Wasser bei 300 \u00b0 C betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>\u03bc = 0,0000859 Ns \/ m\u00a0<\/span><\/strong><strong><sup><span>2<\/span><\/sup><\/strong><\/li>\n<li><span>Die Fl\u00fcssigkeitsdichte\u00a0<\/span><a title=\"Was ist Dichte - Physik\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/thermodynamic-properties\/what-is-density-physics\/\"><span>betr\u00e4gt<\/span><\/a><span>\u00a0:\u00a0<\/span><strong><span>\u03c1 = 714 kg \/ m\u00a0<\/span><\/strong><strong><sup><span>3<\/span><\/sup><\/strong><\/li>\n<li><span>Die\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/first-law-of-thermodynamics\/heat-capacity\/\"><strong><span>spezifische W\u00e4rme<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>c\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>p<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 5,65 kJ \/ kg K.<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die Kernstr\u00f6mungsgeschwindigkeit ist konstant und gleich\u00a0<\/span><strong><span>V\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>Kern<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 5 m \/ s<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die Temperatur des Reaktork\u00fchlmittels bei dieser axialen Koordinate betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>T\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>Volumen<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 296 \u00b0 C.<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die lineare Heizrate des Brennstoffs betr\u00e4gt\u00a0<\/span><strong><span>q\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>L<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 300 W \/ cm<\/span><\/strong><span>\u00a0(F\u00a0<\/span><sub><span>Q<\/span><\/sub><span>\u00a0\u2264 2,0) und somit betr\u00e4gt die volumetrische Heizrate q\u00a0<\/span><sub><span>V<\/span><\/sub><span>\u00a0= 597 \u00d7 10\u00a0<\/span><sup><span>6<\/span><\/sup><span>\u00a0W \/ m\u00a0<\/span><sup><span>3<\/span><\/sup><\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Hydraulic-Diameter-Fuel-Channel.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20407 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Hydraulic-Diameter-Fuel-Channel-254x300.png\" alt=\"Hydraulikdurchmesser - Kraftstoffkanal\" width=\"254\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Hydraulic-Diameter-Fuel-Channel-254x300.png\" \/><\/a><span>Berechnen Sie\u00a0die\u00a0<\/span><a title=\"Was ist Prandtl-Nummer?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-prandtl-number\/\"><span>Prandtl<\/span><\/a><span>\u00a0,\u00a0<\/span><a title=\"Reynolds Nummer\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/reynolds-number\/\"><span>Reynolds<\/span><\/a><span>\u00a0und Nusselt &#8211;\u00a0Zahl f\u00fcr dieses Str\u00f6mungsregime (interne forcierter turbulente Str\u00f6mung) innerhalb des rechteckigen Brennstoffgitters (Brennstoffkanal), berechnen dann den\u00a0<\/span><strong><span>W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten<\/span><\/strong><span>\u00a0und schlie\u00dflich die\u00a0<\/span><strong><span>Manteloberfl\u00e4chentemperatur<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>T\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>Um die\u00a0<\/span><strong><span>Manteloberfl\u00e4chentemperatur<\/span><\/strong><span>\u00a0zu berechnen, m\u00fcssen wir die\u00a0<\/span><strong><span>Prandtl-<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><strong><span>Reynolds-<\/span><\/strong><span>\u00a0und\u00a0<\/span><strong><span>Nusselt-Zahl<\/span><\/strong><span>\u00a0berechnen\u00a0, da der W\u00e4rme\u00fcbergang f\u00fcr dieses Str\u00f6mungsregime durch die\u00a0<\/span><strong><span>Dittus-Boelter-Gleichung<\/span><\/strong><span>\u00a0beschrieben werden kann\u00a0:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dittus-Boelter-Equation-Formula.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20409 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dittus-Boelter-Equation-Formula.png\" alt=\"Dittus-Boelter-Gleichung - Formel\" width=\"556\" height=\"278\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Dittus-Boelter-Equation-Formula.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Berechnung der Prandtlschen Zahl<\/span><\/h2>\n<p><span>Um die\u00a0<\/span><a title=\"Was ist Prandtl-Nummer?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-prandtl-number\/\"><span>Prandtl-Zahl<\/span><\/a><span>\u00a0zu berechnen\u00a0, m\u00fcssen wir wissen:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von ges\u00e4ttigtem Wasser bei 300 \u00b0 C betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>k\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>H<\/span><\/sub><\/strong><span><strong>\u00a02\u00a0<\/strong><strong><sub>O<\/sub><\/strong><\/span><strong><span>\u00a0= 0,545 W \/ mK<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die dynamische Viskosit\u00e4t von ges\u00e4ttigtem Wasser bei 300 \u00b0 C betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>\u03bc = 0,0000859 Ns \/ m\u00a0<\/span><\/strong><strong><sup><span>2<\/span><\/sup><\/strong><\/li>\n<li><span>Die\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/laws-of-thermodynamics\/first-law-of-thermodynamics\/heat-capacity\/\"><strong><span>spezifische W\u00e4rme<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>c\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>p<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 5,65 kJ \/ kg K.<\/span><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Beachten Sie, dass sich alle diese Parameter f\u00fcr Wasser bei 300 \u00b0 C erheblich von denen bei 20 \u00b0 C unterscheiden.\u00a0Die Prandtl-Zahl f\u00fcr\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-of-water\/\"><span>Wasser<\/span><\/a><span>\u00a0bei 20 \u00b0 C liegt bei\u00a0<\/span><strong><span>6,91.\u00a0<\/span><\/strong><span>Die Prandtl-Zahl f\u00fcr Reaktork\u00fchlmittel bei 300 \u00b0 C lautet dann:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/prandtl-number-example.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20411 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/prandtl-number-example.png\" alt=\"prandtl nummer - beispiel\" width=\"469\" height=\"80\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/prandtl-number-example.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Berechnung der Reynoldszahl<\/span><\/h2>\n<p><span>Um die Reynolds-Zahl zu berechnen, m\u00fcssen wir wissen:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Der Au\u00dfendurchmesser der Ummantelung betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>d = 2 xr\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><span>\u00a0= 9,3 mm<\/span><\/strong><span>\u00a0(zur Berechnung des hydraulischen Durchmessers)<\/span><\/li>\n<li><span>Die Steigung der Kraftstoffstifte betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>p = 13 mm<\/span><\/strong><span>\u00a0\u00a0(zur Berechnung des Hydraulikdurchmessers)<\/span><\/li>\n<li><span>Die dynamische Viskosit\u00e4t von ges\u00e4ttigtem Wasser bei 300 \u00b0 C betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>\u03bc = 0,0000859 Ns \/ m\u00a0<\/span><\/strong><strong><sup><span>2<\/span><\/sup><\/strong><\/li>\n<li><span>Die Fl\u00fcssigkeitsdichte betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>\u03c1 = 714 kg \/ m\u00a0<\/span><\/strong><strong><sup><span>3<\/span><\/sup><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><strong><span>Der hydraulische Durchmesser D\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>h<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0ist ein h\u00e4ufig verwendeter Begriff bei der Handhabung von Str\u00f6mungen in\u00a0<\/span><strong><span>nicht kreisf\u00f6rmigen Rohren und Kan\u00e4len<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Der\u00a0<\/span><strong><span>hydraulische Durchmesser des Brennstoffkanals<\/span><\/strong><span>\u00a0,\u00a0<\/span><em><span>D\u00a0<\/span><\/em><em><sub><span>h<\/span><\/sub><\/em><span>\u00a0, ist auf 13,85 mm.<\/span><\/p>\n<p><span>Siehe auch:\u00a0<\/span><a title=\"Hydraulikdurchmesser\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/internal-flow\/hydraulic-diameter-2\/\"><span>Hydraulikdurchmesser<\/span><\/a><\/p>\n<p><span>Die\u00a0<\/span><strong><span>Reynolds-Zahl<\/span><\/strong><span>\u00a0innerhalb des Kraftstoffkanals ist dann gleich:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/reynolds-number-example.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20412 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/reynolds-number-example.png\" alt=\"Reynolds Nummer - Beispiel\" width=\"593\" height=\"78\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/reynolds-number-example.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Dies erf\u00fcllt die\u00a0<\/span><a title=\"Turbulente Str\u00f6mung\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-turbulente-stromung-definition\/\"><strong><span>turbulenten Bedingungen<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0vollst\u00e4ndig\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Berechnung der Nusselt-Zahl nach Dittus-Boelter-Gleichung<\/span><\/h2>\n<p><span>F\u00fcr eine vollst\u00e4ndig entwickelte (hydrodynamisch und thermisch) turbulente Str\u00f6mung in einem glatten kreisf\u00f6rmigen Rohr kann die lokale\u00a0<\/span><strong><span>Nusselt-Zahl<\/span><\/strong><span>\u00a0aus der bekannten\u00a0<\/span><strong><span>Dittus-Boelter-Gleichung erhalten werden<\/span><\/strong><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>Um die\u00a0<\/span><strong><span>Nusselt-Zahl<\/span><\/strong><span>\u00a0zu berechnen\u00a0, m\u00fcssen wir wissen:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>die\u00a0<\/span><a title=\"Reynolds Nummer\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/reynolds-number\/\"><span>Reynolds-Zahl<\/span><\/a><span>\u00a0, die\u00a0<\/span><strong><span>Re\u00a0<\/span><sub><span>Dh<\/span><\/sub><span>\u00a0= 575600 ist<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>die\u00a0<\/span><a title=\"Was ist Prandtl-Nummer?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-prandtl-number\/\"><span>Prandtl-Zahl<\/span><\/a><span>\u00a0, die\u00a0<\/span><strong><span>Pr = 0,89 ist<\/span><\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Die\u00a0<\/span><strong><span>Nusselt-Zahl<\/span><\/strong><span>\u00a0f\u00fcr die erzwungene Konvektion innerhalb des Kraftstoffkanals ist dann gleich:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nusselt-number-example.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20413 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nusselt-number-example.png\" alt=\"Nusselt Nummer - Beispiel\" width=\"387\" height=\"58\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/nusselt-number-example.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Berechnung des W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizienten und der Manteloberfl\u00e4chentemperatur, T\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><\/h2>\n<p><span>Detaillierte Kenntnisse der Geometrie, der Fluidparameter, des Au\u00dfenmantelradius, der linearen Heizrate und des konvektiven W\u00e4rme\u00fcbertragungskoeffizienten erm\u00f6glichen die Berechnung der Temperaturdifferenz\u00a0<\/span><strong><span>\u2206T<\/span><\/strong><span>\u00a0zwischen dem K\u00fchlmittel (T-\u00a0<\/span><sub><span>Volumen<\/span><\/sub><span>\u00a0) und der Manteloberfl\u00e4che (T\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><span>\u00a0).<\/span><\/p>\n<p><span>Um die Plattentemperatur zu berechnen, m\u00fcssen wir wissen:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>der Au\u00dfendurchmesser der Ummantelung betr\u00e4gt: d = 2 x\u00a0<\/span><strong><span>r\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 9,3 mm<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>die Nusselt-Zahl, die\u00a0<\/span><strong><span>Nu\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>Dh<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 890 ist<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Der hydraulische Durchmesser des Kraftstoffkanals betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><em><span>D\u00a0<\/span><\/em><\/strong><strong><em><sub><span>h<\/span><\/sub><\/em><\/strong><strong><span>\u00a0= 13,85 mm<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit des Reaktork\u00fchlmittels (300 \u00b0 C) betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>k\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>H<\/span><\/sub><\/strong><span><strong>\u00a02\u00a0<\/strong><strong><sub>O<\/sub><\/strong><\/span><strong><span>\u00a0= 0,545 W \/ mK<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die Massentemperatur des Reaktork\u00fchlmittels bei dieser axialen Koordinate betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>T\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>Volumen<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 296 \u00b0 C.<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>Die lineare Heizrate des Brennstoffs betr\u00e4gt:\u00a0<\/span><strong><span>q\u00a0<\/span><\/strong><strong><sub><span>L<\/span><\/sub><\/strong><strong><span>\u00a0= 300 W \/ cm<\/span><\/strong><span>\u00a0(F\u00a0<\/span><sub><span>Q<\/span><\/sub><span>\u00a0\u2248 2,0)<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Der konvektive W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient\u00a0<\/span><strong><span>h<\/span><\/strong><span>\u00a0wird direkt durch die Definition der Nusselt-Zahl angegeben:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-heat-transfer-coefficient-example.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20410 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-heat-transfer-coefficient-example.png\" alt=\"konvektiver W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient - Beispiel\" width=\"619\" height=\"92\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/convective-heat-transfer-coefficient-example.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Schlie\u00dflich k\u00f6nnen wir die Temperatur der Manteloberfl\u00e4che (T\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><span>\u00a0) einfach nach dem\u00a0<\/span><strong><span>Newtonschen Gesetz der K\u00fchlung<\/span><\/strong><span>\u00a0berechnen\u00a0:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Newton-law-of-cooling-example.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20408 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Newton-law-of-cooling-example.png\" alt=\"Newtonsches Gesetz der K\u00fchlung - Beispiel\" width=\"377\" height=\"369\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Newton-law-of-cooling-example.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Bei PWRs im Normalbetrieb befindet sich\u00a0im Reaktorkern, in den Kreisl\u00e4ufen und in den Dampferzeugern\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/materials-nuclear-engineering\/properties-steam-what-is-steam\/saturated-and-subcooled-liquid\/\"><span>komprimiertes fl\u00fcssiges Wasser<\/span><\/a><span>\u00a0.\u00a0Der Druck wird bei ungef\u00e4hr\u00a0<\/span><strong><span>16 MPa gehalten<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Bei diesem Druck kocht Wasser bei ungef\u00e4hr\u00a0<\/span><strong><span>350 \u00b0 C<\/span><\/strong><span>\u00a0(662 \u00b0 F).\u00a0Wie zu sehen ist, stellt die Oberfl\u00e4chentemperatur T\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><span>\u00a0= 325 \u00b0 C sicher, dass auch unterk\u00fchltes sieden nicht auftritt.\u00a0Es ist zu beachten, dass unterk\u00fchltes sieden T\u00a0<\/span><sub><span>Zr<\/span><\/sub><span>\u00a0erfordert\u00a0<sub>, 1<\/sub>\u00a0= T\u00a0<\/span><sub><span>sat<\/span><\/sub><span>\u00a0.\u00a0Da die Einlasstemperaturen des Wassers \u00fcblicherweise ca.\u00a0<strong>290 \u00b0 C<\/strong>\u00a0betragen<\/span><span>(554 \u00b0 F) ist es offensichtlich, dass dieses Beispiel dem unteren Teil des Kerns entspricht.\u00a0In h\u00f6heren Lagen des Kerns kann die Massentemperatur bis zu 330 \u00b0 C erreichen.\u00a0Der Temperaturunterschied von 29 \u00b0 C f\u00fchrt dazu, dass unterk\u00fchltes sieden auftreten kann (330 \u00b0 C + 29 \u00b0 C&gt; 350 \u00b0 C).\u00a0Andererseits\u00a0st\u00f6rt das\u00a0<\/span><strong><span>sieden von Keimen<\/span><\/strong><span>\u00a0an der Oberfl\u00e4che die stagnierende Schicht effektiv, und daher erh\u00f6ht das sieden von Keimen die F\u00e4higkeit einer Oberfl\u00e4che,\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/thermodynamics\/what-is-energy-physics\/internal-energy-thermal-energy\/\"><span>W\u00e4rmeenergie<\/span><\/a><span>\u00a0auf Sch\u00fcttgut\u00a0zu \u00fcbertragen, erheblich\u00a0.\u00a0Infolgedessen steigt der konvektive W\u00e4rme\u00fcbergangskoeffizient signifikant an und daher nimmt in h\u00f6heren Lagen die Temperaturdifferenz (T\u00a0<\/span><sub><span>Zr, 1<\/span><\/sub><span>\u00a0&#8211; T\u00a0<\/span><sub><span>Volumen<\/span><\/sub><span>\u00a0) signifikant ab.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\"><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Dieses Beispiel zeigt, wie der konvektive W\u00e4rme\u00fcbergang berechnet wird.\u00a0Berechnung des W\u00e4rmedurchgangskoeffizienten und der Mantelfl\u00e4chentemperatur.\u00a0W\u00e4rmetechnik Beispiel &#8211; Konvektion &#8211; Manteloberfl\u00e4chentemperatur Beispiel &#8211; Konvektion &#8211; Problem mit L\u00f6sung\u00a0 Mantel\u00a0ist die \u00e4u\u00dfere Schicht der Brennst\u00e4be, die zwischen dem\u00a0Reaktork\u00fchlmittel\u00a0und dem\u00a0Kernbrennstoff(dh\u00a0Brennstoffpellets\u00a0) steht.\u00a0Es besteht aus einem korrosionsbest\u00e4ndigen Material mit geringem Absorptionsquerschnitt f\u00fcr\u00a0thermische Neutronen\u00a0, \u00fcblicherweise aus einer\u00a0Zirkoniumlegierung\u00a0.\u00a0Die Ummantelung\u00a0verhindert, dass radioaktive Spaltprodukte aus &#8230; <a title=\"Was ist Konvektionsbeispiel &#8211; Problem mit L\u00f6sung &#8211; Definition\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-konvektionsbeispiel-problem-mit-losung-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist Konvektionsbeispiel &#8211; Problem mit L\u00f6sung &#8211; Definition\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Was ist Konvektionsbeispiel - Problem mit L\u00f6sung - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Dieses Beispiel zeigt, wie der konvektive W\u00e4rme\u00fcbergang berechnet wird. 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