Stand 2000
Allgemeines
Arten der Wärmeübertragung:
- Wärmeleitung in festen Bauteilen - Schwingungen werden auf die Nachbaratome übertragen.
- Wärmekonvektion oder Wärmeströmung in flüssigen und gasförmigen Medien.
- Wärmestrahlung: Transport von Wärmeenergie durch elektromagnetische Strahlung.
Vorgänge heißen adiabatisch, wenn weder Wärme zu noch abgeführt wird.
Wärmetechnische Größen
Die Wärmeleitfähigkeit, auch Wärmeleitkoeffizient wird mit Lambda gekennzeichnet. Seine Einheit ist W * m-1 * k-1. Die Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmestrom in Watt, der sich durch ein 1 m dickes Bauteil der Fläche 1 m2 bei einer Temperaturdifferenz von 1 K einstellt.
Die in DIN 4108 T.4 enthaltenen Rechenwerte berücksichtigen eine normale Baufeuchte.
Der Wärmeübergangskoeffizient wird mit α bezeichnet, er ist der Wärmestrom in Watt, der bei einer Temperaturdifferenz von 1 K zwischen Medium und Oberfläche auf eine 1 m2 große Fläche übertragen wird. Seine Einheit ist W * m-2 * K-1. Der Wärmeübergang setzt sich zusammen aus einem Anteil aus der Wärmekonvektion und einem aus der Wärmestrahlung.
Der Anteil aus der Konvektion ist abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Transportmediums, der Geometrie und Rauhigkeit der Oberfläche, der Art der Strömung, der Lage von Fläche und Strömung, sowie der Strömungsgeschwindigkeit. Der Anteil aus der Strahlung wird bestimmt durch die Art der Oberfläche ( Rauhigkeit, Farbe, ... ), der Lage der Flächen zueinander, der absoluten Temperatur, den Infrarotabsorptionseigenschaften der Fläche.
Der Wärmeübergangswiderstand ist der Kehrwert des Wärmeübergangskoeffizienten.
Der Wärmedurchlaßkoeffizient wird mit λ bezeichnet. Er ist bei einschichtigen Bauteilen der Quotient aus der Wärmeleitfähigkeit und der Dicke s des Bauteiles. Seine Einheit ist W * m-2 * K-1.
Der Wärmedurchlaßwiderstand ist der Kehrwert des Wärmedurchlaßkoeffizienten.
Wärmeleitung
Das Fouriersche Gesetz gilt für eindimensionale Wärmeströmungen, einschichtige Bauteile und bei adiabatischen Randbedingungen.
Die Wärmemenge, die ein Bauteil leitet ist das Produkt aus seiner Wärmeleitfähigkeit, seiner Querschnittsfläche, der Zeit, der Temperaturdifferenz und dem Kehrwert der Bauteildicke.
Der Wärmestrom wird mit φ bezeichnet, er ist die Energie, die aufgrund einer Temperaturdifferenz pro Zeiteinheit durch ein Bauteil transportiert wird.
Die Wärmestromdichte q ist der Wärmestrom, der pro Fläche durch ein Bauteil strömt. Sie ist das Produkt aus der Temperaturdifferenz und dem Wärmedurchgangskoeffizienten.
| q = k * δ * θ |
Die Einheit von q ist W/m2.
Wärmedurchgangskoeffizient
Der Wärmedurchgangskoeffizient k ist der Kehrwert des Wärmedurchgangswiderstandes 1/k.
| 1/k = 1/αi + 1/λ + 1/αa |
Die Einheit von k ist W/(m2K).