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Grundlagen der Wärmeübertragung Grundlagen der · PDF fileGrundlagender Wärmeübertragung 1 Grundlagen der Wärmeübertragung Grundlagen der Wärme-und Stoffübertragung apl. Prof

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  • Grundlagen der Wrmebertragung11

    Grundlagen der WrmebertragungGrundlagen der Wrme- und Stoffbertragung

    apl. Prof. Dr.-Ing. Klaus Spindler

    Dipl.-Ing. Alexander Frank

    Institut fr Thermodynamik und WrmetechnikUniversitt Stuttgart, Pfaffenwaldring 6

    SprechstundenKS - Dienstag und Donnerstag 13:30-15:00 UhrAF - Dienstag 14:00 15:00 Uhr

    Vorlesungsunterlagenhttp://www.itw.uni-stuttgart.de

  • Grundlagen der Wrmebertragung22

    Lage des Instituts Pfaffenwaldring 6, 2.OG und Pfaffenwaldring 10

  • Grundlagen der Wrmebertragung33

    Technische Thermodynamik 1 & 2

    Grundlagen der Wrmebertragung Grundlagen der Wrme- und Stoffbertragung

    Berechnung von Wrmebertragern Konstruktion von WrmebertragernThermophysikalische Stoffeigenschaften

  • Grundlagen der Wrmebertragung44

    Rationelle Wrmeversorgung Wrmepumpen Optimale EnergiewandlungSolarthermie Solarthermische Kraftwerke Kltetechnik Grundlagen u. industrielle Anwendung Thermische Energiespeicher

    Brennstoffzellentechnik I & IIElektrochemische Energiespeicherung in BatterienLithiumbatterien Theorie und Praxis

  • Grundlagen der Wrmebertragung55

    Die Teilnehmer kennen die Grundlagen zu den Wrmetransportmechanismen Wrmeleitung, Konvektion, Strahlung, Verdampfung und Kondensation.

    Sie haben die Fhigkeit zur Lsung von Fragestellungen der Wrmebertragung in technischen Bereichen.

    Sie beherrschen methodisches Vorgehen durch Skizze, Bilanz, Kinetik.

    Sie knnen verschiedene Lsungsanstze auf Wrmetransportvorgnge anwenden.

    Lernziele aus Modulhandbuch

    Grundlagen der Wrmebertragung

  • Grundlagen der Wrmebertragung66

    stationre Wrmeleitung, geschichtete ebene Wand, Kontaktwiderstand, Zylindrische Hohlkrper, Rechteckstbe, Rippen, Rippenleistungsgrad, stationres Temperaturfeld mit Wrmequelle bzw.- senke, mehrdimensionale stationre Temperaturfelder, Formkoeffizienten und Formfaktoren, Instationre Temperaturfelder, Temperaturverteilung in unendlicher PlatteTemperaturausgleich im halbunendlichen Krper, erzwungene Konvektion, laminare und turbulente Rohr- und Plattenstrmung, umstrmte Krper, Freie Konvektion, dimensionslose Kennzahlen,

    Inhalt aus Modulhandbuch (Auszug)

  • Grundlagen der Wrmebertragung77

    Wrmebergang bei Phasennderung, laminare und turbulente Filmkondensation, Tropfenkondensation, Sieden in freier und erzwungener Strmung, Blasensieden, Filmsieden, Strahlung, Kirchhoffsches Gesetz, Planksches Gesetz, Lambertsches Gesetz, Strahlungsaustausch zwischen parallelen Platten,

    umschliessenden Flchen und bei beliebiger Flchenanordnung, Gesamt-Wrmedurchgangskoeffizient, Wrmebertrager,

    Inhalt aus Modulhandbuch (Auszug)

  • Grundlagen der Wrmebertragung88

    WWWAlle wichtigen Informationen werden ber die Internetseite des Instituts verffentlicht (regelmige Sichtung der Seiten wird dringend empfohlen).

    Adresse: http://www.itw.uni-stuttgart.de/.

  • Grundlagen der Wrmebertragung99

    VorlesungDie Vorlesungen finden

    Freitag 11:30 bis 13:00 Uhr im Hrsaal V 38.04 statt.

    bungenDie Vorlesung wird durch Vortragsbungen ergnzt,

    die unmittelbar auf den Vorlesungsstoff abgestimmt sind.

    Die bungen finden

    Donnerstag 15:45 bis 17:15 Uhr im Hrsaal V 7.03 statt.

    Es wird rechtzeitig bekannt gegeben, welche Aufgaben vorgerechnet werden.

  • Grundlagen der Wrmebertragung10Unterlagen zur Vorlesung

    Vorlesungsprsentationen sind auf der ITW Homepage zum Herunterladen

    Kap 1: Grundlagen

    Kap 2: Wrmeleitung

    Kap 3: Erzwungene Konvektion

    Kap 4: Freie Konvektion

    Kap 5: Kondensation

    Kap 6: Sieden

    Kap 7: Wrmestrahlung

    Kap 8: Wrmebertrager

    Umdruck

    Stoffwertesammlung

    bungsaufgaben

  • Grundlagen der Wrmebertragung11

    Kurztest 1: stat_WD Lsung Kurztest 1

    Kurztest 2: instat_WL Lsung Kurztest 2

    Kurztest 3: erzw_Konv Lsung Kurztest 3

    Kurztest 4: freie_Konv Lsung Kurztest 4

    Kurztest 5: W_mit_Phasennd Lsung Kurztest 5

    Kurztest 6: Wrmestrahlung Lsung Kurztest 6

    Kurztest 7: Wrmebertrager Lsung Kurztest 7

    Zustzlich zu bungen auf der ITW-Homepage

  • Grundlagen der Wrmebertragung1212

    Prfungsvorleistungen

    Es sind keine Prfungsvorleistungen erforderlich

    Keine Zulassungsklausuren

    Es wird aber empfohlen zur Prfungsvorbereitung die alten Prfungsaufgaben (siehe ITW-Homepage)durchzurechnen.

    Prfung: 2 h schriftlich, alle Hilfsmittel, keine Laptop

  • Grundlagen der Wrmebertragung13

    Prfung mit Lsung

    Prfung mit Lsung

    Prfung, F 11 und H 11

    Prfung, F 12 und H 12

    Prfung, F 10 und H 10

    Prfung mit Lsung

    Prfung mit Lsung

    Alte Prfungen: Prfung, F 13 und H 13

    Prfung mit LsungPrfung, F 14 und H 17

    Prfung mit LsungPrfung, F 15 und H 15

    Prfung, F 16 und H 16 Prfung mit Lsung

    Prfung, F 17 und H 17 Prfung mit Lsung

  • Grundlagen der Wrmebertragung14

    [1] Baehr, H.D./Stephan, K. (Springerlink) Wrme- und Stoffbertragung, 9. Aufl. Springer Verlag 2016 [2] Baehr, H.D./Stephan, K. Heat and Mass Transfer, 3 rd edition Springer Verlag 2011 [3] Bckh, P.v./ Wetzel, T. (Springerlink) Wrmebertragung, 7. Aufl. Springer Verlag, 2017 [4] Herwig H. (Springerlink) Wrmebertragung Springer Verlag, 2017 [5] Bergman, T.L./ Lavine, A.S. /Incropera, F.P./ DeWitt, D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer 7th Edition, John Wiley & Sons, New York, 2011 [6] Marek, R./ Nitsche, K. Praxis der Wrmebertragung Carl Hanser Verlag Mnchen, 2007 [7] Merker, G.P./ Eiglmeier, C. Fluid- und Wrmetransport Wrmebertragung

    B.G. Teubner, Stuttgart, Leipzig, 1999

    [8] Polifke, W./ Kopitz, J. Wrmebertragung Pearson Studium, 2005 [9] Wagner, W. Wrmebertragung Vogel Verlag 5. Auflage, Wrzburg 1998

  • Grundlagen der Wrmebertragung15

    Konvektion [10] Merker, G.P. Konvektive Wrmebertragung Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1987 Konvektion mit Phasenbergang [11] Stephan, K. Wrmebergang beim Kondensieren und Sieden Springer Verlag, Berlin, 1988 Strahlung [12] Siegel, R./ Howell, J.R./ Lorengel, J. Wrmebertragung durch Strahlung Teil 1: Grundlagen und Materialeigenschaften Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1987 Wrmeleitung [13] Tautz, H. Wrmeleitung und Temperaturausgleich Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstr., 1971

  • Grundlagen der Wrmebertragung16

    Nachschlagewerke

    [14] Rohsenow, W.M./ Hartnett, J.P./ Cho, Y.I. Handbook of Heat Transfer 3rd Edition, McGraw Hill Book Co., New York, 1998

    [15] VDI-Wrmeatlas (Springerlink) Berechnungsbeibltter fr den Wrmebergang VDI- Hrsg., Springer- Vieweg, 11. Auflage 2013

    [16] VDI Heat Atlas (Springerlink) Berechnungsbeibltter fr den Wrmebergang 2nd Edition, VDI Hrsg. Springer Verlag, 2010

  • Grundlagen der Wrmebertragung17

    Pinguine

    Gegenstrom-Wrmebertrager

    1

    2z

  • Grundlagen der Wrmebertragung18

    Gegenstrom-Wrmebertrager

  • Grundlagen der Wrmebertragung19

    Sonnenstrahlen, die auf die Haare des Eisbren treffen, werden auf die schwarze Haut geleitet. Das Tier ist getarnt und wird trotzdem erwrmt.Transparente Wrmedmmung

  • Grundlagen der Wrmebertragung20

    Weihnachtspyramide als Wrmekraftmaschine

    Aufwindkraftwerk

  • Grundlagen der Wrmebertragung21

    Drehspie

  • Grundlagen der Wrmebertragung22

  • Grundlagen der Wrmebertragung23

  • Grundlagen der Wrmebertragung24

  • Grundlagen der Wrmebertragung25

    Hochberippte Rohre:

    Rippenhhe: bis 15 mm

    Rippenteilung: 5 - 9 fpi (fins per inch)

    Oberflchengewinn: bis Faktor 17

    Auenseite: Luft- oder Gasstrmung

    z.B. Heizkessel, Brennwertkessel,Luftkhler, lkhler,

    Mittelhochberippte Rohre:

    Rippenhhe: bis 4,5 mm

    Rippenteilung: typisch 11 fpi

    Oberflchengewinn: bis Faktor 8

    Auenseite: Luft- oder Gasstrmung,Flssigkeitsstrmung

    z.B. Wassererwrmer, Gaskhler, lkhler, Verdampfer, Verflssiger

    Auenberippte Rohre

  • Grundlagen der Wrmebertragung26

    Rippenhhe: 0,5 15 mm

    Rippenteilung: 0,5 5 mm (5 50 fins per inch / fpi)

    Werkstoffe: Cu, CuNi, Alu, Stahl, Sondermessingauch Bimetall-Rohre mglich

    Auenberippte Rohre

  • Grundlagen der Wrmebertragung27

    Khlerkasten mit integriertemAusgleichsbehlter

    Ladeluftkhler

    Wrmebertrager im Fahrzeug

  • Grundlagen der Wrmebertragung28Platten-Wrmebertrager

  • Grundlagen der Wrmebertragung29

    Kap. 1Folie 29

    Wrmerckgewinnungsystem

  • Grundlagen der Wrmebertragung30Gewickelte Rippenrohr- Wrmebertrager

  • Grundlagen der Wrmebertragung31Koaxial-Wrmebertrager

    ETS Tbach, CH