Wärme fliesst immer, wenn zwischen zwei Körpern eine Temperaturdifferenz herrscht

1. Q Wärme fliesst immer, wenn zwischen zwei Körpern eine Temperaturdifferenz herrscht Wärme fliesst immer vom Körper mit der höheren zum Körper mit der tieferen Temperatur Wärmeübertragung 1 2 >

2. Wärmeübertragungsformen Innerer Wärmetransport von Molekül zu Molekül. Kann nur im Inneren eines Köpers oder zwischen sich berührenden Körpern stattfinden. Leitung Wärmeleitung

3. Die Wärmeleitung hängt ab von: • der Stoffstruktur (Aufbau der Moleküle) • der Porosität des Stoffes • dem Feuchtigkeitsgehalt • der Temperatur Wärmeleitung Als Mass für die Wärmeleitfähigkeit wird die Wärmeleitzahl  benutzt Die Wärmleitzahl gibt an, wie gross der Wärmestrom in Watt ist, der durch eine 1m2 grosse und 1m dicke Wandschicht hindurchgeleitet wird, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Oberflächen 1K beträgt

4. Leichte, stark poröse Stoffe eignen sich gut als Wärmedämmstoffe. Sie leiten dank den vielen Lufteinschlüssen die Wärme sehr schlecht. Dringt Feuchtigkeit in Dämmstoffe ein, so steigt die Leitfähigkeit stark an und damit verliert der Stoff seine gute Dämmfähigkeit. Wärmeleitung Schwere kompakte Stoffe wie zum Beispiel Beton besitzen eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Besonders gute Wärmeleiter sind alle Metalle.

5. Q Wärmeübertragung durch Leitung 1  2 Wärmeleitung d Wärmleitwiderstand R in

6. Konvektion Wärmetransport durch bewegte Medien Freie Konvektion Erwärmung der Raumluft am Heizkörper Die kühlere und damit schwerere Luft fällt nach unten, erwärmt sich am Heizkörper, steigt hoch, verteilt sich im Raum, gibt da Wärme ab und strömt abgekühlt wieder zum Heizkörper. Konverktion

7. Erzwungene Konvektion 16°C Luftheizapparat Die kühle Luft wird über einen Ventilator angesaugt und über das Heizregister geleitet, wo sie sich erwärmt. Die warme Luft wird wieder in den Raum ausgeblasen. Konverktion 34°C

8. Der Wärmetransport durch Konvektion hängt ab wie gut die Wärme vom Medium hoher Temperatur an das Medium tiefer Temperatur übertragen wird. Die Übertragung wird beeinflusst durch: • die Strömungsgeschwindigkeit • die Strömungsform, turbulent oder laminar Konverktion • Oberflächenstruktur, rauh oder glatt • die Temperatur

9. Als Mass für den Wärmeübergang zwischen den Medien dient die Wärmeübergangszahl  Die Wärmeübergangszahl  gibt an, welcher Wärmestrom in Watt zwischen einer 1m2 grossen Oberfläche und dem berührenden Medium (oder umgekehrt) übertragen wird, wenn die Temperatur-differenz zwischen Oberfläche und Medium 1K beträgt. Konverktion

10. Q Für die Berechnung der Wärmeleistung gilt: 1  2 Konverktion Wärmeleitwiderstand R in

11. Wärmestrahlung Einstrahlung Durchgelassene Strahlung Wärmestrahlung Reflektierte Strahlung Erwärmung durch absorbierte Strahlung

12. Merke: Trifft Strahlungsenergie auf einem Körper auf, so kann diese: A) reflektiert, das heisst zurückgeworfen werden  keine Erwärmung B) Durchgelassen werden (Glas, durchsichtige Kunststoffe) Wärmestrahlung C) Absorbiert das heisst in Wärme umgewandelt werden  Erwärmung

13. Wärmeabstrahlung eines Körpers durch Strahlung Emission Wärmestrahlung An der warmen Oberfläche wird Wärme in Strahlungsenergie umgewandelt

14. Wärmeaufnahme eines Körper durch eintreffende Strahlung Absorption Wärmestrahlung Strahlungsenergie wird an der Körperoberflächein Wärme umgewandelt.

15. Emissions- und Absorptionsvermögen eines Körpers hängen von seiner Oberflächenstruktur und seiner Farbe ab. Allgemein gilt: Dunkle Körper absorbieren besser als helle Körper.Dunkle Körper emittieren aber auch besser als helle Körper. Merke: Das Absorptionsvermögen a eines Körpers ist genau gleich gross wie seinEmissionsvermögen .  a =  Den grössten Absorptions- bzw. Emissionswert hat der absolut schwarzeKörper. as = s = 1.0 Wärmestrahlung

16. Multipliziert man die Strahlungszahl des absolut schwarzen Körpers Csmit dem Emissionskoeffizienten  so erhält man die Strahlungszahl C. Die Strahlungszahl C wird meist aus Tabellen entnommen. Wärmestrahlung

17. Wärmestrahlung

18. Wärmeübertragung durch Strahlung Bei der Wärmeübertragung durch Strahlung stehen mindestens zwei Körper miteinander in einer Wechselbeziehung. Der Körper höherer Temperatur gibt dabei mehr Energie an den Körper mit niedriger Temperatur ab als umgekehrt. In der Summe geht somit Wärmeenergie vom höheren zum tieferen Temperaturniveau über. Damit gilt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik auch für die Wärmeübertragung durch Strahlung. Wärmestrahlung

19. Der Wärmestrom infolge Strahlung lässt sich nach dem Gesetz von Stefan und Boltzmann berechnen: Wärmestrahlung C1,2 ist die mittlere Strahlungszahl der sich gegenseitig anstrahlenden Flächen. Da meist mehr als zwei Körper miteinander in Wechselbeziehung stehen, ist die Berechnung der mittleren Strahlungszahl relativ schwierig. Ausserdem spielt das Verhältnis der Grössen der Oberflächen und ihrer Richtung zueinander (Anstrahlwinkel) eine entscheidende Rolle. Die entsprechenden Formeln können in der Fachliteratur nachgeschlagen werden.

20. Für einige in der Haustechnik anzutreffende Fälle können die nachfolgenden Formeln verwendet werden. Eine Fläche umschliesst die andere A1 A2 Parallele ungefähr gleich grosse Flächen A2 Wärmestrahlung A1 Eine Fläche ist sehr viel kleiner als die andere

21. Für die Berechnung der Strahlungswärmeleistung wird häufig auch ein Wärmeübergangswert S definiert. Dies ist vorteilhaft wenn die Wärmeübertragungsleistung infolge Strahlung und Konvektion berechnet werden muss. Der Wärmeübergang für die Strahlung wird wie folgt berechnet: Wärmestrahlung Die Strahlungswärmeleistung wird dann: