zum Directory-modus

Wärmeübergang (Wärmetransport durch Konvektion)

Abhängigkeit der Heizflächenbelastung und Wärmeübergangszahl von der Temperaturdifferenz

Abb.1
Heizflächenbelastung

Bei der Verdampfung, also beim Wärmeübergang an siedende Flüssigkeiten, sind die vier verschiedenen Bewegungszustände der Flüssigkeit zu unterscheiden, die den Wärmetransport beeinflussen, die aber ihrerseits von der Größe der Wärmezufuhr abhängig sind. Die Wärmezufuhr ergibt sich aus der Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Wandtemperatur TW und der Siedetemperatur der Flüssigkeit Ts .

Es gilt: q · = α ( T s - T w )

Das Diagramm zeigt die Abhängigkeit der Wärmeübergangszahl α und der Heizflächenbelastung q · von der Temperaturdifferenz ΔT und die Bereiche der typischen Bewegungszustände der Verdampfung:

  • Geringe Wärmezufuhr (kleines ΔT): Bereich A - die Flüssigkeit strömt wie bei freier Konvektion an der Wand entlang - Mitführung der wenigen entstehenden Dampfblasen - Wärmeübergang verhält sich wie bei nichtsiedenden strömenden Flüssigkeiten - der Wärmeübergangskoeffizient α vergrößert sich mit der Heizflächenbelastung q · , die mit ΔT zunimmt
  • Bei größerer Wärmezufuhr (größeres ΔT): Bereich B - Bereich der Blasenverdampfung - wachsende Anzahl von Dampfblasen erzeugt einen Auftrieb und schnellere Bewegung der Flüssigkeit - Steigerung des Wärmeübergangs durch Rührwirkung - α und q · steigen mit dem Temperaturgefälle ΔT stark an
  • Weitere Steigerung der Temperaturdifferenz: Bereich C - Bereich der instabilen Filmverdampfung - ab der kritischen Heizflächenbelastung q · k r werden α und q · wieder kleiner - der Dampffilm bewirkt einen zusätzlichen isolierenden Wärmewiderstand - α und q · verringern sich mit ΔT sehr stark und erreichen in etwa den Wert der freien Konvektion (Bereich A)
  • Weitere Steigerung der Temperaturdifferenz: Bereich D - Bereich der stabilen Filmverdampfung - α bleibt ab der stabilen Filmverdampfung annähernd konstant - die Heizflächenbelastung q · steigt dagegen mit ΔT wieder an

Der günstigste Kesselbetrieb liegt also im Bereich B der Blasenverdampfung möglichst Nahe bei q · k r .

Seite 9 von 10