ISSN:
1432-1181
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
,
Physics
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Strömung und Wärmeübergang werden üblicherweise durch dimensionslose Kennzahlen beschrieben, die repräsentative oder mittlere Werte von Stoffeigenschaften enthalten. Diese Beschreibung ist unzureichend oder versagt, – wenn Stoffeigenschaften in dem betrachteten physikalischen Gebiet stark variieren, – wenn viele Stoffeigenschaften Strömung und Wärmeübergang beeinflussen, z.B. für Wärmetransport mit Phasenübergang, wie Verdampfung und Kondensation, und viele Kennzahlen notwendig sind, um die Bedingungen physikalischer Ähnlichkeit zu beschreiben, oder – bei unbekannten Stoffeigenschaften. Für diese Fälle wird das Konzept der erweiterten thermodynamischen Ähnlichkeit (extended themodynamic similarity ETS) vorgeschlagen, um aus Messungen oder numerischen Simulationen für bekannte Fluide Strömung und Wärmeübergang in beliebigen Fluiden vorauszusagen. Die ETS dehnt das Prinzip der übereinstimmenden Zustände auf andere Stoffeigenschaften als Zustandseigenschaften und auf Prozeßgrößen aus, die von Stoffeigenschaften abhängen, wie die Wärmestromdichte. Die ETS berücksichtigt nichtähnliche fluidspezifische Eigenschaften, charakterisiert durch dimensionslose, fluidspezifische Parameter. Für Betrachtungen unter dem Gesichtspunkt der ETS werden physikalische Größen durch fluidspezifische Eigenmaßstäbe skaliert, welche kritische Daten oder Potenzprodukte aus kritischen Daten, universellen Konstanten und Molmasse sind. Skalierte, dimensionslose Größen werden mit reduzierten Zustandseigenschaften und fluidspezifischen Parametern korreliert, um verallgemeinerbare Beziehungen zu erhalten. In der vorliegenden Arbeit werden Werte der kritischen Wärmestromdichte beim Sieden, die aus der Gleichung von Zuber und Kutadeladze ermittelt wurden, mit fluidspezifischen Parametern korreliert. Eine Korrelation mit nur einem fluidspezifischen Parameter, der die Verdampfungsenthalpie charakterisiert, gibt die Gleichung von Zuber und Kutadeladze mit einer Standardabweichung von nur 4.2% wieder. Die Korrelation läßt sich auch auf Fluide anwenden, für die Stoffdaten jener Gleichung nicht bekannt sind. Die Korrelation wurde durch Berücksichtigung der Druckabhängigkeit nach Gorenflo erweitert und gibt dann Meßwerte der kritischen Wärmestromdichte von verschiedenen Autoren mit einer Standardabweichung von 24% wieder.
Notes:
Abstract Flow and convective heat transfer are conventionally described by nondimensional numbers to reduce the amount of variables and to identify physically similar conditions. The description by nondimensional numbers based on representative values of fluid properties may fail or be difficult to handle, if properties vary strongly in the physical domain considered, if flow and heat transfer depend on many fluid-properties, e.g. for heat transfer with phase transition, or if fluid properties are not known. For such cases the concept of extended thermodynamic similarity (ETS) is suggested to predict flow and heat transfer phenomena in arbitrary fluids from measurements or numerical simulations for representative fluids. (ETS) applies the principle of corresponding states to other fluid properties than properties of state and to physical quantities depending on fluid properties, but takes into account for nonsimilar, fluid-specific features characterized by nondimensional fluid-specific parameters. For ETS-considerations physical quantities are scaled by critical data or by fluid-specific scaling units being power products of critical data, universal constants and molar mass. Scaled quantities are correlated with reduced properties of state and fluid-specific parameters. In the present study the ETS concept is used to correlate data of boiling critical heat flux obtained from the Zuber-and-Kutadeladze equation with fluid-specific parameters for various fluids. A correlation of only one fluid specific parameter, the vapor-pressure parameter , is sufficient to predict critical heat flux values for the reference state with a standard deviation of only 4.2%. The correlation is expected to be valid for other fluids, of which the fluid are poorly known. The same correlation modified by introducing a function of reduced pressure represents experimental data with a standard deviation of only 24%.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/s002310050106
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