Rechenweg
Q = α·A·ΔT
Anders als bei der Wärmeleitung durch ein Bauteil wird der Übergang zwischen Oberfläche und Fluid direkt über einen empirischen Wärmeübergangskoeffizienten erfasst, ohne Schichtdicke.
Dubbel Thermodynamik D 10.2, Gl. (6) Newtonscher Ansatz Q̇ = α·A·(Tf − T0); Größenordnungen α nach Tab. 1
Konvektiver Wärmeübergang
Anders als bei der Wärmeleitung durch ein Bauteil wird der Übergang zwischen Oberfläche und Fluid direkt über einen empirischen Wärmeübergangskoeffizienten erfasst, ohne Schichtdicke.
MINTSI
02
Ergebnis
Zielgröße auswählen und Eingaben berechnen.
Eingaben verstehen
- Wärmestrom Q — Zwischen Oberfläche und Fluid übertragener Wärmestrom.
- Wärmeübergangskoeffizient α in W/(m²·K) — Empirischer Koeffizient; freie Konvektion in Luft etwa 5 bis 25, erzwungene Konvektion in Luft etwa 25 bis 250, Wasser deutlich höher.
- Übertragungsfläche A — Von der Konvektion erfasste Oberfläche.
- Temperaturdifferenz ΔT — Differenz zwischen Oberflächentemperatur und Fluidtemperatur außerhalb der Grenzschicht.
Beispiel
α=25 W/(m²·K), A=2 m² und ΔT=8,4 K ergeben Q=25·2·8,4=420 W.
Annahmen und Grenzen
Konstanter, über die Fläche gemittelter Wärmeübergangskoeffizient α und stationärer Zustand; die tatsächliche Bestimmung von α aus Strömungsform, Fluid und Geometrie (Nusselt-Korrelationen) ist nicht Teil dieses Rechners.
Konvektiver Wärmeübergang verstehen
Der Rechner bestimmt den Wärmestrom zwischen einer Oberfläche und einem vorbeiströmenden Fluid und ergänzt damit die vorhandene Wärmeleitung durch feste Bauteile um den konvektiven Übergang.
Was beschreibt diese Größe?
Der Newtonsche Ansatz beschreibt den konvektiven Wärmeübergang als Q=α·A·ΔT, wobei α ein empirischer, von Strömungsart, Fluid und Geometrie abhängiger Wärmeübergangskoeffizient ist.
Formel und Variablen
Q = α·A·ΔT
Q = α·A·ΔT
| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| Wärmestrom Q | Zwischen Oberfläche und Fluid übertragener Wärmestrom. |
| Wärmeübergangskoeffizient α in W/(m²·K) | Empirischer Koeffizient; freie Konvektion in Luft etwa 5 bis 25, erzwungene Konvektion in Luft etwa 25 bis 250, Wasser deutlich höher. |
| Übertragungsfläche A | Von der Konvektion erfasste Oberfläche. |
| Temperaturdifferenz ΔT | Differenz zwischen Oberflächentemperatur und Fluidtemperatur außerhalb der Grenzschicht. |
Eingaben richtig wählen
α ist der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Oberfläche und Fluid, A die beteiligte Oberfläche und ΔT die Temperaturdifferenz zwischen Oberfläche und Fluid außerhalb der Grenzschicht.
So benutzt du den Rechner
α aus Tabellenwerten für die vorliegende Strömungsart (frei/erzwungen, Gas/Flüssigkeit) und Geometrie übernehmen oder aus einer Nusselt-Korrelation berechnen; A und ΔT aus der konkreten Anwendung.
Schritt-für-Schritt-Beispiel
α=25 W/(m²·K), A=2 m² und ΔT=8,4 K ergeben Q=25·2·8,4=420 W.
Ergebnis und Einheiten verstehen
Ein höherer Wärmeübergangskoeffizient (z. B. durch erzwungene Konvektion oder ein Fluid mit hoher Wärmeleitfähigkeit) steigert den Wärmestrom bei sonst gleichen Bedingungen proportional.
A ist eine Fläche, ΔT eine Temperaturdifferenz. Q wird als Leistung ausgegeben; α wird als dimensionsloser Zahlenwert mit der Einheit W/(m²·K) im Hilfetext eingegeben.
Typische Anwendungen
Abschätzung von Wärmeverlusten oder -gewinnen an Oberflächen im Luft- oder Wasserstrom, Kühlkörperauslegung und Gebäudehüllenberechnung mit bekanntem α.
Annahmen, Grenzen und typische Fehler
Konstanter, über die Fläche gemittelter Wärmeübergangskoeffizient und stationärer Zustand; die eigentliche Bestimmung von α aus Strömungsform, Fluideigenschaften und Geometrie über Nusselt-, Reynolds- und Prandtl-Zahl ist nicht Teil dieses Rechners.
Typischer Fehler: α nicht mit der Wärmeleitfähigkeit λ eines Feststoffs verwechseln; α beschreibt den Übergang an der Oberfläche, λ die Leitung im Bauteilinneren.
Häufige Fragen
Wofür ist „Konvektiver Wärmeübergang“ gedacht?
Abschätzung von Wärmeverlusten oder -gewinnen an Oberflächen im Luft- oder Wasserstrom, Kühlkörperauslegung und Gebäudehüllenberechnung mit bekanntem α.
Woher kommen die Eingabewerte?
α ist der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Oberfläche und Fluid, A die beteiligte Oberfläche und ΔT die Temperaturdifferenz zwischen Oberfläche und Fluid außerhalb der Grenzschicht.
Was bildet das Ergebnis nicht ab?
Konstanter, über die Fläche gemittelter Wärmeübergangskoeffizient und stationärer Zustand; die eigentliche Bestimmung von α aus Strömungsform, Fluideigenschaften und Geometrie über Nusselt-, Reynolds- und Prandtl-Zahl ist nicht Teil dieses Rechners.