Der Rechner für Film-/Konvektionskoeffizienten verwendet empirische Korrelationen für die Berechnung des Konvektionskoeffizienten, h. Der Grund dafür ist, dass die meisten Industrieprobleme zu komplex sind, um einen h-Wert mithilfe der Außenflächendefinition zu berechnen. Diese Korrelationen stellen auch eine schnelle Methode zur Schätzung der konvektiven Wärmeübertragung dar.
Mehrere dimensionslose Werte werden zur Berechnung von h verwendet. Dabei handelt es sich um die Grashofzahl (Gr), Nusseltzahl (Nu), Prandtlzahl (Pr), Reynoldszahl (Re) und die Rayleighzahl (Ra). Die Berechnung dieser Zahlen erfolgt abhängig von der gewählten Option im Dropdown-Feld Konvektionstyp. Die Option Erzwungen außenliegend sollte verwendet werden, wenn die Strömung über eine Außenfläche erzwungen wird. Die Option Erzwungen innenliegend sollte verwendet werden, wenn die Strömung durch ein Bauteil erzwungen wird. Die Option Natürliche Konvektion sollte ausgewählt werden, wenn die Strömung durch einen Temperaturunterschied erzeugt wird (durch Auftriebseffekte wie die natürliche Konvektion).
Wenn Sie einen Konvektionstyp ausgewählt haben, müssen Sie den Typ der Strömung im Dropdown-Feld Erzwungen außenliegend, Erzwungen innenliegend oder Natürliche Konvektion genauer beschreiben. Die Optionen sind größtenteils selbsterklärend. [Q] bezieht sich auf ein Modell, in dem die Oberfläche durch einen konstanten Wärmestrom erwärmt wird. [T] bezieht sich auf ein Modell, in dem die Oberfläche auf einer konstanten Temperatur gehalten wird. Informationen zu den verwendeten Gleichungen finden Sie auf der folgenden Seite Theoretische Beschreibung zur Berechnung des Konvektionskoeffizienten.
Abhängig von dem ausgewählten Strömungstyp müssen Sie mehrere Eigenschaften angeben. Wenn Sie die interne oder externe Strömung ausgewählt haben, müssen Sie auf der Registerkarte Allgemein die Fließgeschwindigkeit angeben. Dies ist nicht die Geschwindigkeit auf der tatsächlichen Oberfläche (dafür wird normalerweise 0 angenommen), sondern die Strömung in der Nähe der Oberfläche oder die charakteristische Fließgeschwindigkeit. Bei der internen Strömung kann die charakteristische Fließgeschwindigkeit näherungsweise bestimmt werden, indem die Flussrate durch den Querschnittsbereich geteilt wird. Wenn Sie die Auftriebsströmung ausgewählt haben, müssen Sie Umgebungstemperatur, Wandtemperatur und Schwerkraftwert für natürliche Konvektion angeben. Da die Wandtemperatur in der Regel unbekannt ist, kann es erforderlich sein, eine fundierte Vermutung der Wandtemperatur anzustellen, den Konvektionskoeffizienten zu berechnen, die Analyse auszuführen und zu bestätigen, ob der Konvektionskoeffizient durch die berechnete Wandtemperatur geändert wird. Alternativ können Sie einen temperaturabhängigen Konvektionskoeffizienten verwenden und eine Reihe von Koeffizienten basierend auf unterschiedlichen Wandtemperaturen berechnen. Die Analyse wird dann solange iteriert, bis der gewünschte Konvektionskoeffizient gefunden wird.
Die Materialeigenschaften der Flüssigkeit müssen auf der Registerkarte Flüssigkeitseigenschaften angegeben werden. Weitere Informationen zu diesen Eigenschaften finden Sie im Abschnitt Materialeigenschaften.
Die entsprechenden Dimensionen müssen auf der Registerkarte Geometrie angegeben werden.
Wenn Sie alle erforderlichen Informationen eingegeben haben, klicken Sie auf die Schaltfläche Film-/Konvektionskoeffizienten berechnen, um den Konvektionskoeffizienten anzuzeigen. Ein Dialogfenster wird angezeigt, in dem der Konvektionskoeffizient, die Nusseltzahl, Reynoldszahl und Prandtlzahl sowie die charakteristische Länge angezeigt werden. Wenn Sie das Dialogfeld schließen, wird der berechnete Wert unter Für Film-/Konvektionskoeffizienten berechneter Wert und Anwenderdefinierter Wert für Film/Konvektionskoeffizient angezeigt. Der anwenderdefinierte Wert kann geändert werden, um z. B. die Berechnung auf weniger signifikante Stellen abzurunden. Klicken Sie auf die Schaltfläche OK, und der anwenderdefinierte Wert wird im Dialogfeld Flächenkonvektionsobjekt in das Feld Konvektionskoeffizient eingegeben.
Alle im Rechner eingegebenen Werte können in der Flächen Film/Konvektionskoeffizient Bibliothek gespeichert werden. Weitere Informationen finden Sie auf der folgenden Seite Film-/Konvektionsbibliothek.